1. Enkele rekenvoorbeelden
1.1 Alleen in situaties met meerdere sprekers
In deze webpagina worden enkele voorbeelden doorgerekend
met de eenvoudigste waarde voor de spraakverstaanbaarheid. Die grootheid hebben
we DS genoemd, geïntroduceerd in webpagina B.24 en afgeleid in B.24.1. DS
geeft goede resultaten in situaties waar de ruis wordt veroorzaakt door andere
sprekers in de ruimte, waarbij het minimum aantal sprekers in de orde ligt van 3
à 6, afhankelijk van de grootte van de ruimte. In spreekzalen waarin slechts
één spreker moet worden verstaan moeten ingewikkelder maten als U50
of STI worden toegepast.
1.2 Wat is goede en slechte spraakverstaanbaarheid
Om de rekenresultaten te kunnen beoordelen moeten we
eerst een idee hebben hoe we de "kwaliteit" van de spraakverstaanbaarheid
kunnen beoordelen.
Het meeste werk op dat gebied is verricht door de
uitvinders van de speech transmission index STI. Dat is een getal tussen 0 en
1 dat rechtstreeks kan worden vertaald in kwaliteitsaanduidingen variërend van
"uitstekend" tot "slecht". De grootheid wordt elders behandeld,
maar hier wordt wel een tabel gegeven waar de getalsmatige grootheid is
gekoppeld aan een kwaliteitsoordeel.
In een artikel over schoollokalen hebben Nijs en
Rychtáriková [[1]]
kans gezien om de kwaliteitsklassen ook toe te passen op U50.
Het resultaat staat in tabel 1. Aan tabel 1 wordt nu ook een rij toegevoegd
voor DS, die we simpelweg gelijk stellen aan de waarden voor U50.
Tabel 1: De koppeling tussen objectieve meet- of
rekenuitkomsten van STI, U50 en DS en de
kwaliteitsaanduidingen voor de spraakverstaanbaarheid.
‘bad’
|
‘poor’
|
‘fair’
|
‘good’
|
‘excellent’
|
‘slecht’
|
‘matig’
|
‘redelijk’
|
‘goed’
|
‘uitstekend’
|
STI < 0.30
|
0.30 < STI < 0.45
|
0.45 < STI < 0.60
|
0.60 < STI < 0.75
|
STI > 0.75
|
U50 < -8.5
|
-8.5 < U50 < -3.5
|
-3.5 <U50 < 1.5
|
1.5 < U50 < 6.5
|
U50 > 6.5
|
DS < -8.5
|
-8.5 < DS < -3.5
|
-3.5 <DS < 1.5
|
1.5 < DS < 6.5
|
DS > 6.5
|
1.3 De situaties
Zoals al vermeld in de eerdere webpagina's doet het
vermogen van de sprekers er niet toe voor de spraakverstaanbaarheid: als
bijvoorbeeld alle aanwezigen in een restaurant 5 dB luider gaan praten
verandert er niets aan de onderlinge verhoudingen. Om de leesbaarheid van de
tabellen te vergroten hebben we desondanks een spraakvermogen gekozen dat in de
buurt ligt van "normale" spraak: LW,spraak = 70 dB.
Dat komt bij een rondomstralende bron neer op een geluidniveau van 59 dB. In
dit rekenschema is dat geoorloofd, al zal in één van de gevallen de richting
van menselijke spraak wel degelijk worden meegerekend.
De aanvangssituatie is steeds een ruimte ter grootte van
een schoollokaal: 8 × 6.25 × 3.2 m3, hetgeen dus een vloeroppervlak
oplevert van 50 m2. Het totaal geometrisch oppervlak S van
alle vlakken is gelijk aan 191.2 m2.
In de ruimte bevinden zich een aantal mensen, maar
akoestisch gezien gaat het alleen om daadwerkelijke sprekers. Het aantal
aanwezigen zal dus hoger zijn. In heel veel praktijkgevallen is het percentage
sprekers ongeveer gelijk aan 1/3-de. Bij 10 sprekers horen dus 30 aanwezigen,
hetgeen op 50 m2 een tamelijk drukke bijeenkomst mag worden genoemd.
Voorbeeld 1: Het aantal ruisprekers in een galmende ruimte [[2]]
afst [m]
|
N_ruis [-]
|
alfa [%]
|
L × B × H [m3]
|
|
Signaal [dB]
|
Ruis [dB]
|
DS [dB]
|
1
|
1
|
8
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
59.0
|
63.8
|
-4.8
|
1
|
2
|
8
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
59.0
|
66.8
|
-7.8
|
1
|
5
|
8
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
59.0
|
70.8
|
-11.8
|
1
|
10
|
8
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
59.0
|
73.8
|
--14.8
|
In een behoorlijk galmende ruimte (slechts 8% absorptie)
heeft men grote moeite een spreker te verstaan die zich op 1 m afstand bevindt
en die wordt gestoord door één andere spreker in de ruimte. Meestal lukt het
wel omdat wij erg goed in staat zijn om de klank van een stem te herkennen ten
opzichte van de klank van de stoorspreker. We kunnen de stoorspreker daarom
vrij goed buiten sluiten. Maar als er in de ruimte vijf of meer stoorsprekers
zijn is de spraakverstaanbaarheid op 1 m nihil.
Voorbeeld 2: De afstand bron-toehoorder
afst [m]
|
N_ruis [-]
|
alfa [%]
|
L × B × H [m3]
|
|
Signaal [dB]
|
Ruis [dB]
|
DS [dB]
|
1
|
5
|
8
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
59.0
|
70.8
|
-11.8
|
0.5
|
5
|
8
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
65.0
|
70.8
|
-5.8
|
0.25
|
5
|
8
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
71.0
|
70.8
|
+0.2
|
Verreweg de meest gebruikte truc om de
spraakverstaanbaarheid op te voeren is om de bron dichter te naderen. Verkleining
van de afstand van 1 m naar 25 cm verbetert DS met 12 dB. Hoewel DS
= +0.2 nog niet echt goed is, is het gesprokene voor het overgrote deel te
verstaan, temeer daar we altijd wel informatie uit het zinsverband kunnen
halen.
Voorbeeld 3: De absorptiecoëfficiënt van de ruimte
afst [m]
|
N_ruis [-]
|
alfa [%]
|
L × B × H [m3]
|
|
Signaal [dB]
|
Ruis [dB]
|
DS [dB]
|
1
|
5
|
4
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
59.0
|
74.0
|
-15.0
|
1
|
5
|
8
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
59.0
|
70.8
|
-11.8
|
1
|
5
|
16
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
59.0
|
67.4
|
-8.4
|
1
|
5
|
32
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
59.0
|
63.5
|
-4.5
|
Toevoeging van absorptie helpt om de
spraakverstaanbaarheid te vergroten. Tussen 4% en 32% bedraagt het verschil
meer dan 10 dB. Maar zelfs in het geval met 32% is de spraakverstaanbaarheid
niet meer dan matig (DS = -4.5) als er vijf mensen doorheen praten.
Voorbeeld 4: Dichter tot de bron in een ruimte met veel absorptie
afst [m]
|
N_ruis [-]
|
alfa [%]
|
L × B × H [m3]
|
|
Signaal [dB]
|
Ruis [dB]
|
DS [dB]
|
1
|
5
|
32
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
59.0
|
63.5
|
-4.5
|
0.5
|
5
|
32
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
65.0
|
63.5
|
+1.5
|
0.25
|
5
|
32
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
71.0
|
63.5
|
+7.5
|
In een absorberende ruimte helpt het naderen van de bron
weer uitstekend. Het is nu zelfs mogelijk om een uitstekende
spraakverstaanbaarheid te bereiken. In voorbeeld 2 was de maximale waarde van DS
gelijk aan 0.2 dB; dat loopt dus hier op naar DS = +7.5 dB.
Voorbeeld 5: De invloed van het Lombardeffect
afst [m]
|
N_ruis [-]
|
alfa [%]
|
L × B × H [m3]
|
LW,spraak
|
Signaal [dB]
|
Ruis [dB]
|
DS [dB]
|
1
|
5
|
4
|
8 × 6.25
× 3.2
|
76
|
65.0
|
80.0
|
-15.0
|
1
|
5
|
8
|
8 × 6.25
× 3.2
|
73
|
62.0
|
73.8
|
-11.8
|
1
|
5
|
16
|
8 × 6.25
× 3.2
|
70
|
59.0
|
67.4
|
-8.4
|
1
|
5
|
32
|
8 × 6.25
× 3.2
|
67
|
56.0
|
60.5
|
-4.5
|
Mensen gaan harder praten in een omgeving met veel andere
sprekers. Of in akoestische termen: het spraakvermogen (LW,spraak)
neemt toe. Dit zogenaamde Lombardeffect heeft echter géén invloed op de hier
gegeven voorbeelden van de spraakverstaanbaarheid. Immers, zowel het vermogen van
de spreker als dat van de stoorsprekers neemt op gelijke wijze toe, zodat de
onderlinge vergelijking gelijk blijft. De tabel toont een fictief voorbeeld van
de invloed van de absorptie in de ruimte. Die invloed is dus tweeledig. Het
geluidniveau loopt op met iets meer dan 3 dB per halvering van de absorptie (dus
ook als de bron een stofzuiger is), maar daardoor praten mensen ook nog eens harder
met (heel ruwweg) nog eens 3 dB per halvering. Dat is aangegeven in de kolom "LW,spraak".
We zien uiteraard wel dat het eigenlijke geluidniveau in
de meest galmende ruimte een hoge waarde van 80 dB bereikt.
Voorbeeld 6: De grootte van de ruimte
afst [m]
|
N_ruis [-]
|
alfa [%]
|
L × B × H [m3]
|
|
Signaal [dB]
|
Ruis [dB]
|
DS [dB]
|
1
|
5
|
8
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
59.0
|
70.8
|
-11.8
|
1
|
5
|
8
|
16 ×
12.5 × 6.4
|
|
59.0
|
64.8
|
--5.8
|
1
|
5
|
8
|
32 × 25 × 12.8
|
|
59.0
|
58.8
|
+0.2
|
Als een ruimte wordt vergroot bij gelijkblijvende
absorptiecoëfficiënt, neemt het absorberend oppervlak uiteraard toe en
het geluidniveau van de ruissprekers dus af. Twee mensen op 1 m afstand
verstaan elkaar veel beter in een sporthal met vijf stoorsprekers dan in een
schoollokaal.
Voorbeeld 7: De grootte van de ruimte in verhouding tot het aantal
sprekers
afst [m]
|
N_ruis [-]
|
alfa [%]
|
L × B × H [m3]
|
|
Signaal [dB]
|
Ruis [dB]
|
DS [dB]
|
1
|
5
|
8
|
8 × 6.25
× 3.2
|
|
59.0
|
70.8
|
-11.8
|
1
|
20
|
8
|
16 ×
12.5 × 6.4
|
|
59.0
|
70.8
|
--11.8
|
1
|
80
|
8
|
32 × 25 × 12.8
|
|
59.0
|
70.8
|
-11.8
|
Maar het voorgaande voorbeeld gaat uiteraard mank als in
een sportzaal met zestien keer zoveel vloeroppervlak ook zestien keer zoveel
mensen spreken. Dan blijkt de spraakverstaanbaarheid in beide gevallen even
goed of slecht omdat de waarde van A/N gelijk blijft.
Voorbeeld 8: Richtingsafhankelijke spraak
afst [m]
|
N_ruis [-]
|
alfa [%]
|
L × B × H [m3]
|
DI [dB]
|
Signaal [dB]
|
Ruis [dB]
|
DS [dB]
|
1
|
5
|
32
|
8 × 6.25
× 3.2
|
4
|
63.0
|
63.5
|
-0.5
|
1
|
5
|
32
|
8 × 6.25
× 3.2
|
0
|
59.0
|
63.5
|
-4.5
|
1
|
5
|
32
|
8 × 6.25
× 3.2
|
-6
|
53.0
|
63.5
|
-10.5
|
Bij een mens wordt het hoogste geluidniveau gemeten in de
as van de mond. Naar de zijkant wordt minder geluid afgestraald en naar
achteren nog minder. De “directivity index” DI vinden we rechtstreeks
terug in de spraakverstaanbaarheid omdat die waarde (per definitie) bij het
directe geluid mag worden opgeteld. In de tabel vertegenwoordigen de waarden 4
en 0 dB ongeveer de praktijkwaarden voor de voorkant en de zijkant van het
hoofd. De waarde van -6 dB vindt men ergens schuin achter het hoofd. Recht
achter het hoofd is het nog lager.
De DI helpt de spraakverstaanbaarheid flink als de spreker
zijn/haar toehoorder aankijkt. Maar er is ook een negatief effect. Als een
spreker een groepje mensen toespreekt verstaan de toehoorders aan de achterzijde
weinig tot niets als de ruis in de ruimte vrij hoog is. Die toehoorders gaan dan
vaak maar wat anders doen, bijvoorbeeld een volgend gesprek aanknopen, waardoor
het geluidniveau nog verder stijgt. In de modellen kunnen we dit verdisconteren
door het percentage sprekers/aanwezigen op te laten lopen, maar dat is hier niet
gedaan.