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RUIDO MODULADO VERSUS MLS PARA LA MEDIDA DE PARÁMETROS
DE INTELIGIBILIDAD: PRIMERA APROXIMACIÓN
PACS: 43.55.Hy
Teó ilo Zama eño, Miguel Galindo, Sa a Gi ón
Depa amen o de Física Aplicada II
E. T. S. de A qui ec u a - Uni e sidad de Se illa
A da. Reina Me cedes 2
41012 Se illa
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ABSTRACT
This pape is a i s app oxima ion o compa e wo di e en me hods o measu ing Modula ion
T ans e Func ions (MTF) and he co esponding de i ed STI-RASTI indices o assessing
in elligibili y. The i s me hod uses as es signal a band il e ed noise (500 and 2000 Hz)
ampli ude modula ed. The second one uses MLS signals o ob ain he impulse esponse o he
sys em; u he pos p ocessing allows calcula ion o MTF om his esponse.
RESUMEN
Es a comunicación p e ende se una p ime a ap oximación pa a compa a dos mé odos di e en es
pa a medi la Función de T ans e encia de Modulación (FTM) y los índices STI y RASTI, de ella
de i ados, pa a cali ica la in eligibilidad de un canal de ansmisión. El p ime mé odo u iliza
como señal de p ueba un uido il ado (bandas de oc a a de 500 y 2000 Hz) modulado en
ampli ud. El segundo u iliza señales MLS pa a ob ene la espues a al impulso y calcula las FTM
median e el adecuado posp ocesado de es a espues a.
ANTECEDENTES TEÓRICOS
Los índices STI (Speech T ansmisión Index) y RASTI (Rapid Speech T ansmisión Index) ue on
p opues os po Hou gas y S eeneken [1]-[5] pa a alo a la in eligibilidad del discu so hablado;
siendo el segundo una e sión educida del p ime o. Ambos se calculan a pa i de la Función de
T ans e encia de Modulación (FTM), de inida po el cocien e en e la ampli ud de modulación de la
in ensidad de la señal pe cibida y la co espondien e a la señal emi ida:
() pe
emi
m
mF m
=;
los alo es de m(F) se ob ienen pa a cada ecuencia de modulación F, en inc emen os de 1/3 de
oc a a, comp endidas en e 0.63 Hz y 12.5 Hz (14 en o al), que cub en el ango de las
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modulaciones de la oz humana. Po o o lado,
la señal po ado a es il ada en bandas de
oc a a en el in e alo comp endido en e 125 Hz
y 8 kHz. De es e modo se dispone de 7×14=98
alo es de m(F). Pa a el cálculo del índice STI,
es os ac o es de educción de la modulación
se con ie en en elaciones señal/ uido
apa en es y és as se ponde an y p omedian
adecuadamen e [5] pa a ob ene los alo es
STI. La Fig. 1 mues a un esquema posible pa a
calcula las FTM. El mé odo es á
implemen ado, po ejemplo, en el p og ama STI
de Lexing on School o he Dea [6], que
unciona sob e pla a o ma PC con Windows y
a je a de sonido (se puede desca ga
lib emen e de la ed). La señal exci ado a u iliza
como po ado a un uido blanco de banda ancha
modulado po señales sinusoidales de baja
ecuencia. Cada medida equie e unos dos
minu os, pa a aplica al sis ema,
sucesi amen e, odas las ecuencias de
modulación.
Los p opios Hougas y S eeneken pusie on de mani ies o [4] que no e a necesa io ob ene un
conjun o de FTM an de allado pa a cali ica la in eligibilidad de espacios ce ados; de hecho
de inie on un pa áme o educido, el RASTI. El p ocedimien o es muy simila , pe o se educe el
núme o de bandas pa a la po ado a (500 Hz y 2 kHz) y el núme o de ecuencias de modulación
(4 pa a la banda de 500 Hz y 5 pa a la de 2 kHz). Es á implemen ado, po ejemplo, en el equipo
Speech T ansmisión Me e de B uel&Kjæ 3361 [7] y, más ecien emen e, la i ma B üel Acous ics
ha desa ollado, pa a uso p opio según ellos, el equipo RASTI 44BA basado en un concep o
simila con algunas modi icaciones signi ica i as [8].
Una al e na i a al p ocedimien o de la Fig. 1 pa a de e mina los alo es de m(F) ue p opues a po
Sch oede [10] al indica que se pueden ob ene di ec amen e a pa i de la espues a al impulso
h( ), siemp e que el sis ema sea lineal, pasi o e in a ian e con el iempo. Pa a ello, h( ) ha de
il a se p e iamen e en bandas de oc a a pa a selecciona la banda po ado a, . A pa i de la
señal il ada h ( ) podemos calcula m(F) median e la exp esión:
2
0
2
0
()·exp(2)
()
()
hjd
mF
hd
τπττ
ττ
∞
∞
−
=∫
∫
;
Pa a ob ene la espues a al impulso podemos
u iliza una señal impulsi a (de onación,
dispa o...), pe o ello iene el incon enien e de
que no podemos con abiliza el e ec o del uido
de ondo, dado que el espec o de la señal
exci ado a no se co esponde con el espec o
no malizado de la oz de inido po Hou gas y
S eneken [1]-[5] ni con los p opues os en [9],
que se mues an en la abla 1, donde los
alo es de la oz es án no malizados espec o
del alo del espec o de e e encia en la banda
de 250 Hz y la unción de ans e encia del il o Fig 2.- Espec o de e e encia de la oz y del il o
de acondicionamien o.
Sis ema a
ensaya
Señal de exci ación:
Señal de espues a:
x
2
x
2
12
(po ado a)(1sin(2))
m
Ruido π×+ [ uido y dis o sion del sis ema]+&
in
m
ou
m
Fig. 1.- Esquema concep ual de la FTM.
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es á no malizada espec o de su alo en la misma oc a a.
Es e incon enien e se puede soslaya si se u ilizan secuencias de máxima longi ud como señal
de exci ación pa a de e mina la espues a al impulso, al como puso de mani ies o Ri e [11]. En
al caso es posible in e cala un il o an es de alimen a la señal MLS al ampli icado pa a
acondiciona su espec o, la unción de ans e encia del que noso os hemos u ilizado se
mues a en la úl ima columna de la abla 1 y se compa a con el espec o de e e encia de la oz
humana en la Fig. 2.
Además de los equisi os gene ales pa a u iliza MLS han de ene se en cuen a algunas
ecomendaciones pa a ob ene medidas p ecisas de las FTM:
• Se ha de medi una espues a al impulso su icien emen e la ga (al menos 1 s) con un ancho
de banda mínimo de 12 kHz (3 kHz pa a medidas RASTI).
• No p omedia pa a ob ene la espues a al impulso. Ello educi ía a i icialmen e la elación
señal uido (la elación S/R aumen a +3 dB cada ez que duplicamos le núme o de pe iodos
LMS p omediados). Si bien es posible saca pa ido de es a si uación pa a e alua la
incidencia del uido de ondo en e a o os ac o es de deg adación de la modulación.
• U iliza una uen e acús ica que ep oduzca la señal MLS con la di ec i idad de la cabeza
humana si no se u iliza sis ema elec oacús ico. En caso de u iliza lo, la señal se libe a á a la
audiencia a a és del mismo.
• Si el iempo de e e be ación es muy g ande (unos 7 s en nues o sis ema) debe educi se el
ancho de banda pa a e i a e o es ime aliasing. Reduci a la mi ad el acho de banda pe mi e
que se duplique el iempo de e e be ación pa a ob ene medidas iables (si bien se
p escindi á de las co espondien es bandas al calcula el STI).
ADQUISICIÓN DE DATOS Y RESULTADOS OBTENIDOS
Los da os que p esen amos a con inuación se oma on en una iglesia ba oca abo edada con
plan a de c uz la ina y capillas la e ales ( e Fig. 3) y que iene los iempos de e e be ación
mos ados en la Fig. 4. Los alo es de EDT
y T
20 se han ob enido u ilizando el
analizado basado en PC MLSSA de DRA
Labo a o ies [12], p omediando 8 pe iodos
MLS en cada medida pa a mejo a la
elación señal uido. Pa a cap u a la señal
se u ilizó un mic ó ono mul ipa ón
AT4050/CM5 de Audio- echnica,
con igu ado en su pa ón omnidi eccional,
con el p eampli icado Lab 1 de Ea hwo ks.
La elección del mic ó ono es á jus i icada
po el hecho de que, a pa i de h( ) se
de i an o os pa áme os de calidad
acús ica, en e ellos la e iciencia la e al,
pa a la cual se hace necesa io usa un
mic ó ono con pa ón igu a de ocho. De
es e modo el mismo mic ó ono si e pa a
hace odos los egis os cambiando el Fig 3.- Plan a de la iglesia en la que se ha medido.
Tabla1.- Espec os IEC de la oz y unción de ans e encia del il o u ilizado en las medidas MLS.
Oc a a Espec. e e encia Voz masculina Voz emenina Fil o de medida
125 -2,5 2,9 -200,0 -0,55
250 0,0 2,9 5,3 0,00
500 -1,0 -0,8 -1,9 -1,43
1000 -5,0 -6,8 -9,1 -4,60
2000 -10,0 -12,8 -15,8 -9,52
4000 -17,0 -18,8 -16,7 -16,80
8000
-23,0
-24,8
-18,0
-25,30
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Fig 4.- Tiempo de e e be ación de la iglesia.
Fig 5.- Valo es STI - RASTI pa a cada pun o. Fig 6.- Valo es RASTI-STI dados po MLSSA
e sus alo es medidos con B&K-3361.
pa ón de di eccionalidad simplemen e accionando
un in e up o .
Pa a alo a la in eligibilidad se han adqui ido da os
u ilizando dos equipos di e en es: en p ime luga el
equipo B&K-3361 que u iliza la écnica del uido
modulado. El emiso se si uó siemp e en el luga
indicado con F en la Fig. 3. Se ajus ó la emisión al
ni el Re +10 dB; es o implica un ni el de p esión, a
1 m del emiso , de 69 dB en la banda de 500 Hz y
60 dB en la de 2kHz (≅67 dB(A)). El pe iodo de
cada medida se ijó en 16 s. Nues o g upo es á
amilia izado con es a écnica con la que iene
abajando desde hace ya a ios años.
En segundo luga se u ilizó el analizado MLSSA que u iliza la écnica MLS. La en ol en e del
espec o de es a señal es á desc i a po sen2(x)/x2. MLSSA ajus a la ecuencia de mues eo al
iple del ancho de banda solici ado, de modo que, en ales condiciones, puede conside a se
p ác icamen e plano su espec o. Po ello, la señal gene ada po el analizado es acondicionada
po un il o CWF-1 de One on One Technical P oduc s an es de se alimen ada al ampli icado .
La unción de ans e encia del ci ado il o se ha medido u ilizando el p opio analizado MLSSA y
el esul ado, en bandas de oc a a, se p esen a en la Fig. 2. La salida del ampli icado alimen a la
uen e omnidi eccional B&K-4296 colocada ambién en el pun o F de la Fig. 3, y a la misma
al u a, que en el ensayo an e io . La señal se ajus ó pa a p oduci un ni el de 67 dB(A) a 1 m de
la uen e (según ecomendación del ab ican e) medido con un sonóme o B&K-2231.
Se u ilizó el mic ó ono AT4050/CM5, po las azones ya indicadas, con igu ado en su pa ón
omnidi eccional. La señal de salida de su p eampli icado se alimen a a la en ada de la a je a
MLSSA pa a ob ene la espues a al impulso. Al hace la medida no se p omedia pa a no
aumen a la elación señal uido a i icialmen e. Una ez ob enida h( ) el so wa e del analizado
pe mi e calcula los alo es m(F) pa a cada ecuencia de modulación y banda de oc a a, a pa i
de los cuales se ob iene el índice STI pa a el espec o de e e encia (al que co esponden los
da os aquí u ilizados), al espec o de la oz masculina o al de la oz emenina, as aplica las
co ecciones adecuadas. Así mismo pe mi e calcula el índice educido RASTI.
La Fig. 5 mues a los esul ados, pa a cada pun o, de los alo es STI-RASTI medidos con MLSSA
y los ob enidos u ilizando uido modulado (B&K-3361). A medida que no alejamos de la uen e
aumen a la disc epancia en e los alo es de MLSSA y los de B&K. Los alo es de MLSSA
ienden a in a alo a la in eligibilidad espec o de los p opo cionados po B&K.
La Fig. 6 mues a el g ado de co elación lineal en e los alo es medidos con MLSSA (RASTI-
STI) y los medidos con B&K. Es cie o que son pocos da os pa a saca conclusiones de ini i as,
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Fig 7.- Compa ación de las FTM comple as (MLSSA) y las educidas (B&K-3361).
Fig 8.- Funciones de ans e encia de modulación comple as pa a los pun os 1 y 8.
pe o la ec a de eg esión pa a los alo es RASTI-MLSSA p esen a una des iación signi ica i a
espec o de la espe ada (pendien e unidad y o denada en el o igen nula). La disc epancia
aumen a pa a los alo es STI, aunque aquí puede admi i se una jus i icación: p obablemen e los
ac o es que deg adan la modulación son múl iples y las bandas de 500 y 2000 Hz no son
su icien es pa a da cuen a de odos ellos.
En la Fig. 7 se p e ende compa a isualmen e has a qué pun o la desc ipción simpli icada de las
FTM dada po el B&K-3361 (4 ecuencias de modulación en la banda de 500 Hz y 5 en la de
2kHz) es acep able en e a la desc ipción comple a de MLSSA. Puede obse a se que, sob e
odo en la banda de 2 kHz, los esul ados B&K dan alo es bas an e más ele ados, sob e odo
pa a los pun os más alejados de la uen e. Se han ep esen ado los da os co espondien es a los
pun os de la na e cen al.
La Fig. 8 mues a las FTM comple as pa a odas las bandas de oc a a pa a dos pun os: uno
p óximo a la uen e (el 1) y o o alejado y si uado bajo el co o (el 8). Mien as que pa a el pun o
ce cano su o ma co esponde con la deg adación debida a la e e be ación, sal o pa a las
bandas de 4 y 8 KHz, en el pun o 8 se hace pa en e la deg adación debida al uido de ondo y la
p esencia de e lexiones aisladas e a dadas que ambién deg adan la modulación.

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Fig 9.- Valo es RASTI ob enidos a pa i de
espues as p omediadas.
Pa a alo a la in luencia del uido de ondo
sob e las FTM, p ocesamos las espues as al
impulso que se habían ob enido p omediando 8
pe iodos MLS (medida de o os pa áme os
acús icos), pa a ob ene los alo es de RASTI.
Además de p omedia , en es e caso el ni el no
se ajus ó a los 67 dB(A) (de hecho e a mucho
mayo aunque no se midió) ni se inse ó el il o
CWF-1 pa a acondiciona la señal. Po odo
ello, la in luencia del uido de ondo debe se
desp eciable. El esul ado se mues a,
co elacionado con los alo es RASTI – B&K,
en la Fig. 9. Nos so p endió el al o g ado de
co elación. Disponíamos de espues as al
impulso p omediadas co espondien es a o os
espacios eclesiales, de modo que ampliamos
con ellos el conjun o de da os con los alo es RASTI y a amos de co elaciona los con los
alo es medidos con uido modulado. El esul ado, pa a odos los da os disponibles has a el
momen o, apa ece en la Fig. 9. La co elación es simila a la ob enida inicialmen e y no enemos
una explicación plausible pa a es o, po el momen o.
CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO
Es a p ime a ap oximación sugie e que se han de ealiza más ensayos pa a a a de cub i un
ango mayo de alo es de los pa áme os. Así mismo, a a emos de e idencia el e ec o de la
di eccionalidad de la uen e y las ca ac e ís icas del mic ó ono u ilizado y el ni el global en e a la
uen e.
Es ambién e iden e que la desc ipción educida de las FTM ha de oma se con p ecaución, y que
su desc ipción comple a puede pone en e idencia di e encias ela i as en e di e en es posiciones
de un audi o io que no se mani ies an de o ma an cla a con la desc ipción educida.
BIBLIOGRAFÍA
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