夏洛：大爺，樓上322住的是馬冬梅家吧？
大爺：馬冬什么？
夏洛：馬冬梅。
大爺：什么冬梅？
夏洛：馬冬梅啊。
大爺：馬什么梅？
夏洛：行，大爺你先涼快著吧。
大爺：好嘞。

以上場(chǎng)景是描述語(yǔ)言清晰度的典型應(yīng)用嗎？大爺能不能說(shuō)夏洛的語(yǔ)言清晰度不高呢？大爺這種揣著明白裝糊涂的做法固然不能效仿，但是語(yǔ)言清晰度指數(shù)（AI）這事我們今天得說(shuō)個(gè)明白。

什么是語(yǔ)言清晰度?

語(yǔ)言清晰度是音質(zhì)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，用于評(píng)估室內(nèi)或者聲音傳播系統(tǒng)的聲音傳輸質(zhì)量。對(duì)于語(yǔ)言清晰度的客觀評(píng)價(jià)研究從上世紀(jì)二三十年代就開(kāi)始，大約在四十年代形成了第一個(gè)客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)：清晰度指數(shù)（AI）。經(jīng)過(guò)后續(xù)研究，又發(fā)展出語(yǔ)言清晰度（SII，SpeechIntelligibility Index）、語(yǔ)言傳遞指數(shù)（STI，Speech Transmission Index）等參數(shù)，更詳細(xì)地考慮到聲音環(huán)境、混響、回聲、語(yǔ)音頻譜等等影響，廣泛應(yīng)用于建筑、電信、醫(yī)療等行業(yè)。
在NVH行業(yè)常說(shuō)的語(yǔ)言清晰度指的就是Articulation Index這個(gè)最早出現(xiàn)的指標(biāo)，主要應(yīng)用于噪聲環(huán)境下說(shuō)話的可懂程度，考察車內(nèi)噪聲對(duì)于駕乘人員信息交流的影響。因?yàn)檐噧?nèi)交流環(huán)境比較單一，對(duì)于語(yǔ)言清晰度的要求沒(méi)那么高，所以汽車行業(yè)大多直接使用AI這一指標(biāo)。該指標(biāo)可以直接現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)分析得到，方便實(shí)用。而且，AI的計(jì)算主要是200-6300Hz倍頻程范圍的能量大小，正好對(duì)應(yīng)了中頻的能量，結(jié)合尖銳度、響度指標(biāo)，可以方便判斷噪聲在低頻段、中頻段、高頻段的不同分布，所以一直沿用至今。
常規(guī)的清晰度指數(shù)需要先測(cè)試或估計(jì)語(yǔ)音頻譜和聽(tīng)音處噪音的有效掩蔽譜，然后進(jìn)行計(jì)算。在汽車NVH行業(yè)，可直接使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)音頻譜，僅測(cè)試車內(nèi)噪音，就可以得到清晰度指數(shù)。因此，清晰度指數(shù)AI，指的是發(fā)生交談或者可能交談的環(huán)境中，背景噪聲的頻率成分和能量分布，是評(píng)估背景噪音的指標(biāo)，不是針對(duì)于人發(fā)音而言的，所以夏洛說(shuō)話是不能用AI來(lái)評(píng)估的，大伙記住了哦。當(dāng)然，由于使用了標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)音頻譜，其結(jié)果主要是針對(duì)普通人群的交談，換做是兒童，這個(gè)指標(biāo)就不太適用了。
如何計(jì)算清晰度指數(shù)？
下面我們來(lái)看看清晰度指數(shù)是如何計(jì)算的。首先測(cè)試噪聲的頻譜分量(1/3倍頻程曲線)，然后根據(jù)其頻率成分對(duì)于理解語(yǔ)音內(nèi)容的權(quán)重（主要考慮是不是人講話的頻率），求和即可以得到最終的清晰度指數(shù)。權(quán)重可以從表1里查到，清晰度指數(shù)在NVH行業(yè)是0~100%范圍內(nèi)的值。如果噪聲頻譜位于語(yǔ)音區(qū)域的下部, 則交談只會(huì)稍有干擾，清晰度指數(shù)達(dá)到高值 (≈ 100%)；如果噪聲譜在語(yǔ)音區(qū)域的上部, 交流變得更加困難，清晰度指數(shù)達(dá)到低值(≈ 0%)。



表1 標(biāo)準(zhǔn)AI 計(jì)算

從表1中我們可以發(fā)現(xiàn)，每一個(gè)倍頻程的幅值范圍是30dB。如果測(cè)到的數(shù)據(jù)落在這個(gè)范圍以外，那么就取對(duì)應(yīng)頻段的最大值或者最小值，所得到的結(jié)果即為標(biāo)準(zhǔn)清晰度指數(shù)。

另一種算法是將幅值范圍擴(kuò)大到80dB，如表2所示。所得到的結(jié)果成為擴(kuò)展清晰度指數(shù)（Extended AI或者Open AI）。如果測(cè)試數(shù)據(jù)落在表中黃色區(qū)域（標(biāo)準(zhǔn)AI區(qū)域），那所得到的結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)AI結(jié)果一致；如果測(cè)試數(shù)據(jù)超過(guò)了黃色區(qū)域，到了綠色或者橙色區(qū)域，則按照對(duì)應(yīng)的值計(jì)算（包括負(fù)值）。最終擴(kuò)展清晰度指數(shù)是在-108%~160%之間。



表2 擴(kuò)展AI 計(jì)算
語(yǔ)言干擾及其算法

在NVH應(yīng)用中，還有另外一個(gè)可能用到的語(yǔ)音指標(biāo)，叫做語(yǔ)言干擾級(jí)（SIL）。這個(gè)指標(biāo)實(shí)際上是語(yǔ)言清晰度的簡(jiǎn)化，用更簡(jiǎn)單的方法來(lái)表示背景噪音對(duì)于語(yǔ)音交談的影響。最常見(jiàn)的語(yǔ)言干擾級(jí)有以下三種算法：
PSIL：中心頻率為500 Hz、1 kHz和2 kHz之間三個(gè)倍頻帶聲壓級(jí)的算術(shù)平均值。
SIL3：中心頻率為1 kHz、2 kHz和4 kHz 之間三個(gè)倍頻帶聲壓級(jí)的算術(shù)平均值。
SIL4：中心頻率為500 Hz、1 kHz、2 kHz和4 kHz 之間四個(gè)倍頻帶聲壓級(jí)的算術(shù)平均值。
得到的語(yǔ)言干擾級(jí)曲線和清晰度指數(shù)曲線差不多是上下相反的形狀。如下圖所示：



PSIL結(jié)果和AI結(jié)果對(duì)比