在上一期的探討中，我們深入了解了語音產(chǎn)生的原理，并分享了關(guān)于錄擴(kuò)音的實(shí)用建議。本期，我們將繼續(xù)這一旅程，聚焦于語音頻譜、共振峰以及影響語言清晰度的關(guān)鍵因素，以期為大家呈現(xiàn)更全面的語言清晰度(可理解性)洞察。

　　語音頻譜

　　語音的頻譜覆蓋了可聽頻譜的廣泛區(qū)域，其中元音 和輔音 構(gòu)成了語音的基本元素。元音 由聲帶振動(dòng)產(chǎn)生，經(jīng)過聲腔的精細(xì)過濾，賦予聲音獨(dú)特的音色。而輔音 則是由空氣在喉嚨和口腔中的流動(dòng)，特別是舌頭和嘴唇的精細(xì)操作產(chǎn)生的。

　　元音的特征，即使是在講悄悄話中也能被識(shí)別，這是因?yàn)樾纬刹煌舻目涨唤Y(jié)構(gòu)依然影響著空氣的流動(dòng)。男性復(fù)雜語音音調(diào)的基頻通常在100-120 Hz之間，女性則高出一個(gè)八度，而兒童則更高。輔音則通常位于500 Hz以上的高頻區(qū)域，對(duì)語音的清晰度至關(guān)重要。

　　共振峰

　　在語音中，共振峰是另一個(gè)重要的概念。它們是通過聲道中空腔的共振“調(diào)諧”而產(chǎn)生的，

　　如果你聽兩個(gè)人以相同的音高說或唱同一個(gè)元音，那么在這兩種情況下，元音可能是相同的。然而，任何兩種聲音都不一定產(chǎn)生完全相同的頻譜。共振峰為元音提供了可感知的特征，每個(gè)人獨(dú)特的聲道結(jié)構(gòu)使得共振峰具有個(gè)體差異，這也是我們能夠區(qū)分不同說話者聲音的原因。

　　影響語言清晰度的關(guān)鍵因素

　　一、輔音的重要性：

　　在漢語、泰語等聲調(diào)語言中，語調(diào)或基本頻率承載著意義。而在非聲調(diào)語言中，如英語、西班牙語和日語，元音和輔音的變化則是區(qū)分單詞的關(guān)鍵。其中，輔音的重要性尤為突出。輔音主要位于高頻區(qū)域，對(duì)于語言的清晰度具有決定性作用。

　　二、頻率的重要性：

　　西方語音中，頻率的重要性如下圖所示：

　　在圖中我們可以看到，2kHz左右的頻帶是感知清晰度方面最重要的頻率范圍。因?yàn)榇蠖鄶?shù)輔音都在這個(gè)頻帶中。

　　(Ref: N.R. French & J.C. Steinberg: Factors governing the intelligibility of speech sounds. JASA vol. 19, No 1, 1947).

　　對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行高通或低通濾波的實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。使用20 Hz的高通濾波器，語音可以100%被理解，這是因?yàn)橥暾恼Z音頻譜并未被過濾。當(dāng)高通濾波器切斷500Hz以下的信號(hào)時(shí)，因?yàn)榧词挂徊糠终Z音能量被刪除，語音的可理解性僅降低5%;但當(dāng)低通濾波器在1kHz處切斷時(shí)，可理解性已大幅下降至40%以下。這再次強(qiáng)調(diào)了1kHz至4kHz頻率范圍對(duì)語音清晰度的重要性。

　　三、背景噪聲：

　　背景噪聲是影響語音清晰度的另一重要因素。在語音系統(tǒng)中，除了語音本身之外的所有信號(hào)都可以被認(rèn)為是噪聲。因此，在禮堂或教室里，空調(diào)和其他嘈雜的設(shè)備運(yùn)行時(shí)都會(huì)使語音變得不那么清晰。此外，其他人的存在也會(huì)產(chǎn)生噪音。在電視或電影音效中，對(duì)白的電平與背景音樂或氛圍聲音電平之間的關(guān)系問題也是非常重要的。

　　在這個(gè)圖表中，語音可理解度是根據(jù)信噪比(S/N)繪制的。較低的曲線表明，即使信噪比為負(fù)，也就是說噪聲比語音水平高10 dB，語音仍然可以在一定程度上被理解。但在任何情況下，最佳的感知語音水平約為60 dB或20 μPa。

　　通過大量的研究，總的來說結(jié)果表明：

　　1. 當(dāng)背景噪音低于40dBA時(shí)，最佳語音電平不變。

　　2. 當(dāng)背景噪聲電平大于40 dB(A)時(shí)，最佳語音電平或信噪比保持在+15 dB(A)左右的電平。

　　3. 在信噪比足夠好的情況下，聽力可理解性的難度隨著語音電平的增加而增加，使可理解性接近完美。

　　此外，1kHz-4kHz的頻率范圍應(yīng)該“保持清晰”。例如，當(dāng)添加音樂在影視作品中作為背景時(shí)，參量均衡器在該頻率范圍內(nèi)衰減音樂5-10 dB，這樣將會(huì)提高語音對(duì)白的可理解性。

　　四、混響：

　　在談?wù)撜Z音清晰度時(shí)，混響也被視為一種“噪音”。雖然輕微的混響可以支持講話，但一旦輔音被抹去，可理解性將大幅下降。因此，在錄音和擴(kuò)聲過程中，需要仔細(xì)控制混響的影響。

　　通過深入了解語音頻譜、共振峰以及影響語言清晰度的關(guān)鍵因素，我們可以更好地掌握如何確保在各種場(chǎng)景下維持高質(zhì)量的語音清晰度。無論是面對(duì)面交流還是通過擴(kuò)聲系統(tǒng)傳播聲音，這些洞察都將為我們提供寶貴的指導(dǎo)。