噪聲主觀評(píng)價(jià)中的白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法及其應(yīng)用

鄧云云, 陳克安, 李豪, 黨博, 劉健犇

(1.西北工業(yè)大學(xué) 航海學(xué)院, 陜西 西安 710072; 2.電網(wǎng)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖北 武漢 430000)

過量的噪聲會(huì)對(duì)聽覺和非聽覺健康產(chǎn)生不同程度的負(fù)面影響。主觀評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)是定量評(píng)價(jià)噪聲煩惱感的基本手段,評(píng)分法是常用方法之一[1-3]。研究表明[4-6],在對(duì)噪聲進(jìn)行評(píng)分時(shí),選取確定的聲樣本作為參考聲樣本能得到一致性更高的結(jié)果,因此人們更多地采用參考評(píng)分法[7-9]。使用該方法時(shí),一般會(huì)在全體待評(píng)價(jià)聲樣本中選取感知特性適中的待評(píng)價(jià)樣本作為參考聲樣本,因而被稱為待測(cè)樣本法。在評(píng)價(jià)過程中,如果參考樣本與待評(píng)價(jià)樣本類型相同,可比性強(qiáng),則被試評(píng)分一致性高,可得到準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)值。但不同實(shí)驗(yàn)中選取的參考樣本往往不同,使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間不具可比性。

為此,Nilsson[10]提出將每個(gè)實(shí)驗(yàn)聲樣本的煩惱度表示為粉紅噪聲等效聲級(jí),即用具有相同煩惱程度的粉色噪聲的聲級(jí)來表征實(shí)驗(yàn)聲樣本的煩惱度,從而使不同實(shí)驗(yàn)樣本組的煩惱感結(jié)果可進(jìn)行組間比較,但該方法不能直接顯示噪聲樣本的煩惱度。陳興旺、翟國慶等[11-12]針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)樣本組主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的修正和校準(zhǔn)做了研究,在實(shí)驗(yàn)樣本組中添加若干粉紅噪聲作為參考樣本,借鑒master scaling法對(duì)噪聲感知煩惱等級(jí)評(píng)分結(jié)果進(jìn)行組內(nèi)校準(zhǔn),使不同實(shí)驗(yàn)樣本組間感知煩惱度的可比性得到了明顯提升。

基于參考樣本法,陳克安等[13]提出了純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法,選取1 kHz-70 dB純音作為標(biāo)準(zhǔn)參考樣本,進(jìn)行了純音和疊加聲煩惱度主觀評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn),用標(biāo)準(zhǔn)樣本的等效聲壓級(jí)變化值表征音頻注入法的煩惱感抑制效果,不僅提高了不同實(shí)驗(yàn)樣本組結(jié)果之間的可比性,也構(gòu)建了不同噪聲控制策略中控制效果評(píng)價(jià)相互溝通的橋梁。然而,標(biāo)準(zhǔn)樣本法中純音與實(shí)際噪聲中的多頻噪聲引起的煩惱感存在差異,在有些類型噪聲評(píng)價(jià)過程中會(huì)存在樣本可比性弱、評(píng)價(jià)結(jié)果一致性降低的問題。為此,本文提出了一種白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法,對(duì)3組頻譜特性不同的相似噪聲組合與不相似噪聲組合煩惱度進(jìn)行了主觀評(píng)價(jià)；以待測(cè)樣本法評(píng)價(jià)結(jié)果為基準(zhǔn),進(jìn)行了2種標(biāo)準(zhǔn)樣本法的性能對(duì)比研究,分析了2種標(biāo)準(zhǔn)樣本法的適用性,驗(yàn)證了白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法的可行性和白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本的選取條件,為標(biāo)準(zhǔn)樣本法的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

1 參考聲樣本的選取

1.1 白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法

陳克安等人提出的純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法[13],以1 kHz-70 dB純音作為參考樣本,實(shí)驗(yàn)過程中,在評(píng)價(jià)音調(diào)感明顯的噪聲時(shí),被試誤判率低,結(jié)果相關(guān)性高,然而在評(píng)價(jià)音調(diào)感不強(qiáng)的噪聲時(shí),參考樣本與待評(píng)價(jià)樣本煩惱感的可比性弱,被試誤判率變大,評(píng)價(jià)結(jié)果相關(guān)性明顯降低。為此,本文提出白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法,與純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法的適用性進(jìn)行對(duì)比,以擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)樣本法的適用范圍。白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法中,以70 dB(A)白噪聲作為參考樣本,采用參考評(píng)分法對(duì)噪聲樣本進(jìn)行煩惱度評(píng)價(jià)。每次實(shí)驗(yàn)向被試播放一對(duì)聲樣本(5 s 70 dB(A)白噪聲+2 s空白音+5 s待評(píng)價(jià)噪聲樣本),被試根據(jù)待評(píng)價(jià)噪聲樣本相對(duì)于70 dB(A)白噪聲的煩惱感程度,對(duì)其進(jìn)行打分。更詳細(xì)的使用步驟可參閱文獻(xiàn)[13]中標(biāo)準(zhǔn)樣本法的使用步驟,本文不再贅述。

1.2 不同參考聲樣本的選取步驟

1) 待測(cè)樣本法

根據(jù)已有研究[8-9],待測(cè)樣本法中參考聲樣本的煩惱感應(yīng)在全體聲樣本中處于中等位置附近。目前廣泛使用的表征噪聲煩惱感屬性的心理聲學(xué)參量包括響度、粗糙度、波動(dòng)強(qiáng)度、尖銳度、音調(diào)度[12,14],故本研究待測(cè)樣本法中選取參考聲樣本的步驟如下:

(1) 計(jì)算待評(píng)價(jià)噪聲樣本組的心理聲學(xué)參量(響度、尖銳度、粗糙度、波動(dòng)強(qiáng)度、音調(diào)度),按各個(gè)參量分別將該組聲樣本排序,確定中間5%～10%的聲樣本;

(2) 選擇2～3個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的評(píng)價(jià)人員對(duì)這5%～10%的樣本進(jìn)行評(píng)價(jià),從中選出一個(gè)煩惱感處于中間的樣本作為該噪聲樣本組的參考聲樣本。

2) 純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法

文獻(xiàn)[13]中已根據(jù)我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,在確保不損傷被試聽力的前提下選取了1 kHz-70 dB純音樣本作為標(biāo)準(zhǔn)樣本,本研究中利用ArtemiS SUITE 11.6軟件生成1 kHz純音樣本,在不改變頻譜特征的前提下將1 kHz純音樣本的聲壓級(jí)調(diào)整為70 dB,生成純音標(biāo)準(zhǔn)樣本。

3) 白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法

參閱純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法中參考樣本的選取依據(jù),根據(jù)我國《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、《工作場(chǎng)所職業(yè)病危害作業(yè)分級(jí)第 4部分:噪聲》中的相關(guān)規(guī)定,選取70 dB(A)白噪聲作為標(biāo)準(zhǔn)樣本。用ArtemiS SUITE 11.6軟件生成白噪聲樣本,將其聲壓級(jí)調(diào)整為70 dB(A),生成白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本。

2 不同參考樣本法的性能實(shí)驗(yàn)與對(duì)比

2.1 待評(píng)價(jià)樣本的選取

人群所處的聲環(huán)境一般是在多種噪聲源共同作用下形成的,該環(huán)境中的噪聲往往是各種單一噪聲組分自然混合的結(jié)果。根據(jù)混合噪聲中各單一噪聲組分的差異程度,可將噪聲的評(píng)價(jià)分為相似噪聲組合的評(píng)價(jià)和不相似噪聲組合的評(píng)價(jià)。相似噪聲組合中各單一噪聲組分感知特性相似,如多種類型汽車噪聲混合的交通噪聲。不相似噪聲組合中各單一噪聲組分感知特性差異較大,例如音頻注入法中常使用自然聲、音樂聲作為調(diào)控聲與目標(biāo)聲疊加,它們與目標(biāo)聲的頻譜、感知特性明顯不同[11,13,15]。因此,本文分別選取了3組相似噪聲組合與3組不相似噪聲組合進(jìn)行煩惱感評(píng)價(jià)。

2.1.1 相似噪聲組合的評(píng)價(jià)

在評(píng)價(jià)音調(diào)感明顯的噪聲時(shí),純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法的結(jié)果一致性高;在評(píng)價(jià)音調(diào)感不強(qiáng)的噪聲時(shí),其評(píng)價(jià)結(jié)果的一致性與相關(guān)性明顯降低[13],本文提出的白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法旨在彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。為了驗(yàn)證白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法的可行性,并對(duì)純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法與白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法的適用性進(jìn)行對(duì)比研究,本文選取了3組頻譜特性與音調(diào)感知特性明顯不同的實(shí)測(cè)噪聲,各18個(gè)。樣本組1為變電站高壓并聯(lián)電抗器C相隔聲罩內(nèi)噪聲樣本,樣本組2為變電站變壓器附近巡視走道聲樣本,樣本組3為吸油煙機(jī)噪聲樣本,它們的聲級(jí)范圍、頻譜與感知特性見表1。圖1為噪聲樣本組1～3中部分樣本的頻譜圖。分別采用待測(cè)樣本法、純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法和白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法,對(duì)噪聲樣本組1～3的煩惱度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表1 待評(píng)價(jià)樣本組的頻譜與感知特性

圖1 噪聲樣本組1～3的頻譜圖

2.1.2 不相似噪聲組合的評(píng)價(jià)

本文以音頻注入法為例,進(jìn)行不相似噪聲組合的評(píng)價(jià)。音頻注入法是一種通過向原始噪聲(目標(biāo)聲)中添加聲音(調(diào)控聲),使人對(duì)混合后的聲音(疊加聲)主觀感受上出現(xiàn)相消效應(yīng),從聽覺感知的角度降低原始噪聲煩惱度的一種方法。為了與相似噪聲組合中的音調(diào)感差異相對(duì)應(yīng),分別在噪聲樣本組1～3中選取一個(gè)聲樣本作為目標(biāo)聲,取一種流水聲作為調(diào)控聲,將目標(biāo)聲與調(diào)控聲以多種信噪比進(jìn)行疊加,生成樣本組4～6,其主觀感知特性見表1。分別采用待測(cè)樣本法、純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法和白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法對(duì)樣本組4～6進(jìn)行煩惱度評(píng)價(jià)。

為了便于后續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的有效性檢驗(yàn),在每個(gè)噪聲樣本組評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中,隨機(jī)選取1/3的待評(píng)價(jià)樣本進(jìn)行二次評(píng)價(jià),將這1/3的待評(píng)價(jià)樣本與該組中所有聲樣本隨機(jī)排序生成待評(píng)價(jià)樣本序列。

2.2 主觀實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.2.1 實(shí)驗(yàn)條件

本次主觀評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)在普通房間內(nèi)進(jìn)行,回放系統(tǒng)包括ArtemiS SUITE 11.6(HEAD acoustics)、雙耳耳機(jī)均衡器(HEAD acoustics labP2)和高保真立體聲頭戴式耳機(jī)(Sennheiser HD 600)。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)流程

本次實(shí)驗(yàn)中共有償招募了31名聽力正常的在校大學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)被試,男生15人，女生16人,所有被試實(shí)驗(yàn)期間無不適癥狀。實(shí)驗(yàn)分4組進(jìn)行,前3組每組8人,第四組7人。

采用參考評(píng)分法分別對(duì)噪聲樣本組1～6進(jìn)行煩惱度評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)開始前,由主試向被試講解實(shí)驗(yàn)流程及注意事項(xiàng),要求被試掃描問卷二維碼進(jìn)入實(shí)驗(yàn)問卷,并選取一些聲樣本進(jìn)行試聽訓(xùn)練,使被試對(duì)整體聲樣本的范圍、參考聲樣本及評(píng)分方式有一個(gè)全面的了解。

實(shí)驗(yàn)過程中被試首先會(huì)聽到第一段5 s的聲音,即參考樣本,其煩惱度默認(rèn)為5。緊接著2 s空白后,被試會(huì)聽到第二段5 s的聲音為待評(píng)價(jià)樣本。在聽完第二段聲音后,被試有5 s的時(shí)間評(píng)價(jià)第二段噪聲相對(duì)于第一段聲樣本的煩惱感,評(píng)價(jià)時(shí)采用9級(jí)數(shù)字量表,精度為0.5分,其中“9”表示待評(píng)價(jià)樣本相對(duì)參考樣本“非常/極其煩惱”、“5”表示待評(píng)價(jià)樣本與參考樣本“同樣煩惱”、“1”表示待評(píng)價(jià)樣本相對(duì)參考樣本“非常不煩惱”。

每組實(shí)驗(yàn)的整體時(shí)長(包括空白間隔)控制在20 min以內(nèi),休息10 min后繼續(xù)實(shí)驗(yàn),以免被試疲勞導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度下降。

2.2.3 數(shù)據(jù)剔除

統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),首先對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤判分析,從中剔除誤判率較高的被試數(shù)據(jù),確保后續(xù)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。在2次重復(fù)評(píng)價(jià)結(jié)果中,借鑒成對(duì)比較法的i-i誤判和i-j誤判分析,當(dāng)參考樣本與待評(píng)價(jià)樣本為同一個(gè)時(shí),若評(píng)分不為5,則認(rèn)為出現(xiàn)誤判;當(dāng)參考樣本與待評(píng)價(jià)樣本不同時(shí),2次評(píng)價(jià)值差值在2以上則認(rèn)為出現(xiàn)誤判。實(shí)際數(shù)據(jù)處理中,如果某個(gè)被試的誤判率大于0.4,則剔除該被試數(shù)據(jù)。此外,還對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)分析、聚類分析,剔除了相關(guān)性低于0.5,不能與其他被試聚為一類的被試數(shù)據(jù)。所有實(shí)驗(yàn)樣本組分別剔除的被試人數(shù)見表2。

表2 各實(shí)驗(yàn)樣本組剔除的被試人數(shù)

對(duì)于每個(gè)聲樣本的剩余有效評(píng)分,計(jì)算平均值作為該樣本的煩惱度評(píng)價(jià)值。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

通過主觀評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)剔除后,得到了噪聲樣本組1～6分別在待測(cè)樣本法、純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法、白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法下獲得的噪聲煩惱度評(píng)價(jià)結(jié)果,分別對(duì)2種標(biāo)準(zhǔn)樣本法的評(píng)價(jià)結(jié)果與待測(cè)樣本法的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析。以每一個(gè)噪聲樣本組在待測(cè)樣本法中的評(píng)價(jià)值為基準(zhǔn)值A(chǔ)0,分別計(jì)算樣本組在純音標(biāo)準(zhǔn)法的評(píng)價(jià)值A(chǔ)p、白噪聲標(biāo)準(zhǔn)法的評(píng)價(jià)值A(chǔ)w與A0之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù),判斷2種標(biāo)準(zhǔn)樣本法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與待測(cè)樣本法的評(píng)價(jià)結(jié)果之間的吻合程度。

2.3.1 相似噪聲組合的評(píng)價(jià)結(jié)果

圖2為噪聲樣本組1～3分別在待測(cè)樣本法、純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法、白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法下獲得的噪聲煩惱度評(píng)分。從圖中可以看出樣本組1～3在3種參考樣本法下得到的噪聲煩惱度評(píng)分的變化趨勢(shì)比較吻合,計(jì)算2種標(biāo)準(zhǔn)樣本法的評(píng)價(jià)結(jié)果與待測(cè)樣本法評(píng)價(jià)結(jié)果的相關(guān)性,見表3。

圖2 噪聲樣本組1～3的噪聲煩惱度評(píng)分

表3 不同參考樣本法的相似噪聲組合煩惱度評(píng)分之間的相關(guān)性

根據(jù)表3可知,使用純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法和白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法都能較好地評(píng)價(jià)樣本組1～3的噪聲煩惱度;但對(duì)于噪聲樣本組1,純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法的主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)與待測(cè)樣本法的相關(guān)系數(shù)為0.987 1,略高于白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法與待測(cè)樣本法的相關(guān)性,因此使用純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法更合適;而對(duì)于樣本組2和樣本組3,白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法評(píng)價(jià)結(jié)果與待測(cè)樣本法的相關(guān)系數(shù)更高,分別為0.990 3，0.986 5,因此更適合選用白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法。

2.3.2 不相似噪聲組合的評(píng)價(jià)結(jié)果

圖3為噪聲樣本組4～6分別在待測(cè)樣本法、純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法、白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法下獲得的煩惱度評(píng)價(jià)結(jié)果。分析樣本組4～6在3種參考樣本法下的評(píng)價(jià)結(jié)果之間的相關(guān)性，見表4。

圖3 噪聲樣本組4～6的噪聲煩惱度評(píng)分

表4 不同參考樣本法的不相似噪聲組合煩惱度評(píng)分之間的相關(guān)性

分析可知:使用不同參考樣本對(duì)不相似噪聲組合評(píng)價(jià)結(jié)果的影響規(guī)律與相似噪聲組合評(píng)價(jià)中的規(guī)律一致。對(duì)于樣本組4,純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與待測(cè)樣本法的相關(guān)系數(shù)為0.948 1,明顯高于白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法與待測(cè)樣本法的相關(guān)性,適合采用純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法;而對(duì)于樣本組5,白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法與待測(cè)法的相關(guān)系數(shù)為0.902 6,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法時(shí)更好,適合采用白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法。樣本組6在純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法、白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法中的數(shù)據(jù)與待測(cè)樣本法的數(shù)據(jù)相關(guān)性均不高,原因在于標(biāo)準(zhǔn)樣本的聲級(jí)較樣本組6中全體樣本來說偏高,從該樣本組的主觀實(shí)驗(yàn)評(píng)分分布來看,整個(gè)樣本組的煩惱感與標(biāo)準(zhǔn)參考樣本相比,都處于不煩惱的一側(cè),導(dǎo)致主觀評(píng)價(jià)達(dá)不到所預(yù)期的評(píng)價(jià)精度,但也能看出白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法的結(jié)果與待測(cè)樣本法結(jié)果之間的相關(guān)性略高。

為了驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)樣本的聲級(jí)對(duì)主觀評(píng)價(jià)結(jié)果的影>響,分別以1 kHz-60 dB純音、55 dB(A)、60 dB(A)白噪聲作為標(biāo)準(zhǔn)參考聲樣本,對(duì)樣本組6進(jìn)行第二次主觀評(píng)價(jià),結(jié)果如圖4所示。

圖4 樣本組6第二次實(shí)驗(yàn)中的噪聲煩惱度評(píng)分

表5為樣本組6在不同參考樣本下的結(jié)果與待測(cè)樣本法的相關(guān)性分析結(jié)果,在對(duì)樣本組6進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),選取60 dB(A)白噪聲作為標(biāo)準(zhǔn)參考樣本得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比使用其他標(biāo)準(zhǔn)參考樣本時(shí)更準(zhǔn)確。分析原因在于兩點(diǎn):①從頻譜分析及主觀感知特性來看,樣本組6屬于寬帶譜噪聲,因此更適合選取白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法進(jìn)行評(píng)價(jià);②樣本組6中所有聲樣本的A聲級(jí)平均值(average)為62.8 dB(A),中位數(shù)(median)為61.0 dB(A)。中位數(shù)又稱中值,是按順序排列的一組數(shù)據(jù)中居于中間位置的數(shù),它不受偏大或偏小數(shù)據(jù)的影響,用它來代表樣本組6的一般聲級(jí)水平最合適。從樣本組6的第二次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以看出,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)白噪聲的A聲級(jí)更接近樣本組6中樣本A聲級(jí)的中位數(shù)時(shí),實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。

表5 樣本組6在不同參考樣本下的噪聲煩惱度評(píng)分之間的相關(guān)性

3 白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法的應(yīng)用

在實(shí)際研究過程中,由于研究目的、實(shí)驗(yàn)任務(wù)等對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的要求不同,一般主觀實(shí)驗(yàn)得到的是不同參考樣本下的評(píng)價(jià)結(jié)果,若要進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)組結(jié)果之間的對(duì)比,則需要將待比較的全體樣本混合,選取合適參考樣本重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn),樣本數(shù)量過大,工作量劇增。若將不同參考樣本下的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)化,得到同一參考樣本下的評(píng)價(jià)值,即可進(jìn)行橫向比較,避免重復(fù)實(shí)驗(yàn),極大地減少工作量。

3.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化

對(duì)于不同樣本組的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)與轉(zhuǎn)化,陳興旺等[11]已經(jīng)提出了分段內(nèi)插值法,將每個(gè)樣本組按照評(píng)價(jià)值分為兩段,對(duì)所有樣本組端點(diǎn)處樣本隨機(jī)混合后進(jìn)行評(píng)價(jià),以端點(diǎn)樣本原始數(shù)據(jù)為x值,再次實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)為y值,分段采用內(nèi)插值法修正各樣本的評(píng)價(jià)值。本文借鑒自適應(yīng)分組成對(duì)比較法中各組間數(shù)據(jù)建立聯(lián)系的思想[16],對(duì)已有的待測(cè)樣本法實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)化。選取3個(gè)關(guān)聯(lián)樣本建立待測(cè)樣本法數(shù)據(jù)組與白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法數(shù)據(jù)組之間的聯(lián)系,即可將不同實(shí)驗(yàn)組的待測(cè)樣本法評(píng)價(jià)值轉(zhuǎn)化為白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法的評(píng)價(jià)值。

A′=aA+b

(1)

利用(1)式即可將待測(cè)樣本法數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，得到該樣本組在白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法下的結(jié)果。

本文以2.3節(jié)中得到的樣本組1～3評(píng)價(jià)結(jié)果為例,利用上述關(guān)聯(lián)函數(shù)法將各樣本組的待測(cè)樣本法數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法下的數(shù)據(jù),具體步驟如下:

1) 從樣本組1～3中分別選取煩惱度最大、最小的樣本及參考樣本,將3組關(guān)聯(lián)樣本隨機(jī)排序2次生成待評(píng)價(jià)樣本序列,以70 dB(A)白噪聲為參考樣本,對(duì)該實(shí)驗(yàn)樣本序列進(jìn)行煩惱度評(píng)分,各樣本的煩惱度評(píng)價(jià)值見表6。其中A為各關(guān)聯(lián)樣本在待測(cè)樣本法中的煩惱度評(píng)價(jià)值,A′為各關(guān)聯(lián)樣本在白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法中的煩惱度評(píng)價(jià)值。

表6 樣本組1～3中關(guān)聯(lián)樣本的煩惱度評(píng)價(jià)值

(2)

3) 利用(2)式對(duì)樣本組i(i=1,2,3)中全體樣本的煩惱度評(píng)價(jià)值進(jìn)行轉(zhuǎn)化,得到樣本組1～3在白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法中的煩惱度評(píng)價(jià)結(jié)果。分析各樣本組轉(zhuǎn)化值與實(shí)驗(yàn)值之間的均方誤差,并與采用分段內(nèi)插值法校準(zhǔn)的均方誤差對(duì)比,結(jié)果見表7。結(jié)果表明采用關(guān)聯(lián)函數(shù)法能更好地進(jìn)行不同參考樣本法數(shù)據(jù)之間轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)不同樣本組數(shù)據(jù)之間的對(duì)比。

表7 各樣本組白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法轉(zhuǎn)化的均方誤差

3.2 參考樣本的等效聲壓級(jí)變化值

通過3.1節(jié)中提到的轉(zhuǎn)化方法,可進(jìn)行白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法評(píng)價(jià)結(jié)果與待測(cè)樣本法結(jié)果之間的互相轉(zhuǎn)化,由此更好地構(gòu)建噪聲控制策略中加法控制與減法控制效果評(píng)價(jià)相互溝通的橋梁。

1) 將不同實(shí)驗(yàn)組的待測(cè)樣本法實(shí)驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)化為白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法的評(píng)價(jià)值,便于進(jìn)行不同樣本組間的對(duì)比,以便選取最優(yōu)的調(diào)控聲,并定量表達(dá)煩惱感抑制程度。例如在音頻注入法中,通過(3)式計(jì)算得到目標(biāo)噪聲的煩惱度下降值Ras[13]

(3)

該值表示在注入調(diào)控聲前后目標(biāo)聲煩惱度的變化值相對(duì)于目標(biāo)聲原本煩惱度的大小,其中At表示目標(biāo)聲的煩惱度評(píng)分,Ac表示某一信噪比疊加聲的煩惱度評(píng)分。標(biāo)準(zhǔn)樣本法獲得的Ras值標(biāo)示為Rass,待測(cè)樣本法獲得Ras值標(biāo)示為Rast。根據(jù)文獻(xiàn)[13]中建立的標(biāo)準(zhǔn)樣本煩惱度下降值(Rass)與等效聲壓級(jí)變化值(Rps)的思想,可將目標(biāo)聲的煩惱度下降值Ras等效為標(biāo)準(zhǔn)樣本的等效聲壓級(jí)變化值Rps,定量表達(dá)音頻注入法中調(diào)控聲對(duì)目標(biāo)聲的煩惱感抑制程度。此外,還便于進(jìn)行煩惱感相消效應(yīng)的特性研究。

2) 同時(shí),也可以將音頻注入法中標(biāo)準(zhǔn)樣本下的評(píng)價(jià)結(jié)果轉(zhuǎn)化到待測(cè)樣本法下,用目標(biāo)聲的聲壓級(jí)變化值(Rpst)表示調(diào)控聲的煩惱感抑制效果,具體步驟見圖5。首先,在對(duì)關(guān)聯(lián)樣本進(jìn)行待測(cè)樣本法的評(píng)價(jià)時(shí),選取目標(biāo)聲為參考樣本,將標(biāo)準(zhǔn)樣本法的評(píng)價(jià)結(jié)果轉(zhuǎn)化到待測(cè)樣本法下,計(jì)算目標(biāo)聲的煩惱感下降值。其次,建立目標(biāo)聲樣本Rast與Rpst的函數(shù)關(guān)系,通過該函數(shù)關(guān)系計(jì)算主觀評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中目標(biāo)聲的Rast值對(duì)應(yīng)的目標(biāo)聲的Rpst(dB),即可得到與該最優(yōu)調(diào)控聲的煩惱感抑制效果相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)聲等效聲壓級(jí)變化值。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)樣本法評(píng)價(jià)結(jié)果轉(zhuǎn)化流程圖

4 結(jié) 論

本文提出了一種基于白噪聲的標(biāo)準(zhǔn)樣本法,對(duì)頻譜特性與感知特性明顯不同的3組不同相似噪聲組合與不相似噪聲組合進(jìn)行煩惱度評(píng)價(jià),以待測(cè)樣本法主觀評(píng)價(jià)結(jié)果為基準(zhǔn),進(jìn)行了白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法和純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法的性能實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究。分析不同參考樣本法下對(duì)相似噪聲組合與不相似噪聲組合的評(píng)價(jià)結(jié)果,驗(yàn)證了白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法的可行性,并得到了以下結(jié)論:

1) 使用純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法和白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法都可以有效地對(duì)噪聲煩惱感進(jìn)行評(píng)價(jià),在評(píng)價(jià)頻譜特性和感知特性明顯不同的待評(píng)價(jià)樣本時(shí),2種標(biāo)準(zhǔn)樣本法各有優(yōu)勢(shì)。

2) 純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法更合適評(píng)價(jià)具有明顯的音調(diào)感,且以有調(diào)噪聲為主的待評(píng)價(jià)噪聲。而白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法更適合評(píng)價(jià)以寬帶噪聲為主或幾乎沒有音調(diào)感的噪聲。

3) 標(biāo)準(zhǔn)樣本的聲級(jí)對(duì)主觀評(píng)價(jià)的結(jié)果有很大的影響,當(dāng)白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本的A聲級(jí)更接近待評(píng)價(jià)樣本組中全體樣本的A聲級(jí)中位數(shù)時(shí),實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。

4) 利用關(guān)聯(lián)函數(shù)法,可以將不同參考樣本法中的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行互相轉(zhuǎn)化,以滿足研究的目的與需求。不同樣本組適用的標(biāo)準(zhǔn)樣本的聲級(jí)會(huì)有所不同,可以利用該轉(zhuǎn)化方法進(jìn)行不同聲級(jí)標(biāo)準(zhǔn)樣本實(shí)驗(yàn)結(jié)果間的轉(zhuǎn)化。

根據(jù)本研究的結(jié)論,純音標(biāo)準(zhǔn)樣本法更合適音調(diào)感明顯的噪聲,白噪聲標(biāo)準(zhǔn)樣本法更合適音調(diào)感不強(qiáng)的寬帶噪聲,下一步的工作將對(duì)2種標(biāo)準(zhǔn)樣本法適用范圍之間的明確界限進(jìn)行研究。