王煒宇 馬 蕙 王 超

(天津大學(xué) 建筑學(xué)院建筑技術(shù)研究所 天津 300072)

0 引言

建筑安全問(wèn)題一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，當(dāng)建筑內(nèi)發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí)，提高疏散效率是疏散安全研究的重要內(nèi)容。在整個(gè)疏散過(guò)程中，減少預(yù)動(dòng)階段(pre-movement)尤為重要[1]，而高效的聽(tīng)覺(jué)警報(bào)系統(tǒng)能夠快速地引起人們注意并提供明確的疏散信息[2]，使人們更快地識(shí)別緊急情況，減少預(yù)動(dòng)階段事件的不確定性，從而可以大大縮短疏散時(shí)間[3]。警報(bào)語(yǔ)聲相比于非語(yǔ)聲信號(hào)(警鈴等)，可以更快地傳遞明確的行動(dòng)指示，表現(xiàn)出比警報(bào)信號(hào)更短的反應(yīng)時(shí)間[4]。在緊急情況下，保證緊急廣播語(yǔ)聲清晰明了有利于疏散成功，且人們對(duì)警報(bào)語(yǔ)聲的主觀感受也很重要。因此可懂度和感知緊迫性是衡量警報(bào)語(yǔ)聲是否有效的重要標(biāo)準(zhǔn)[5]，高可懂度水平的疏散廣播保證人們更好地理解信息內(nèi)容，并在疏散尋路階段發(fā)揮重要作用[6]，同時(shí)在緊迫危險(xiǎn)的情況下，警報(bào)語(yǔ)聲能夠吸引聽(tīng)者注意力并喚起人們的緊迫感[7]，從而引起立即行動(dòng)反應(yīng)。

研究發(fā)現(xiàn)，語(yǔ)速[8-11]、聲壓級(jí)[12-14]、有無(wú)警鈴[15]、語(yǔ)聲生成方式[16-17](自然聲或合成聲)等語(yǔ)聲特性因素都可能影響警報(bào)語(yǔ)聲的有效性。語(yǔ)速[8-9]是影響清晰度的重要因素，Chan 等[10]對(duì)比分析了7 種語(yǔ)速狀態(tài)對(duì)可懂度的影響，發(fā)現(xiàn)年輕群體在慢語(yǔ)速和正常語(yǔ)速下，可懂度保持在較高水平，語(yǔ)速加快至20%后，可懂度得分才逐漸下降，而老年人則在-20%慢語(yǔ)速下提高語(yǔ)速可懂度就開(kāi)始下降；Yokoyama 等[11]指出在緊急情況下，應(yīng)保持適當(dāng)?shù)膹V播語(yǔ)速，慢語(yǔ)速可以降低感知聽(tīng)聲困難程度，但所提供的緊迫感不足，不適合作為緊急語(yǔ)聲播報(bào)。語(yǔ)言聲壓級(jí)與可懂度也有顯著的正相關(guān)性且存在極限值[12]，Peng[13]發(fā)現(xiàn)30 dBA 背景噪聲且語(yǔ)言聲壓級(jí)為55 dBA 及以下時(shí)，提高聲壓級(jí)可懂度有顯著增加；與非語(yǔ)言警告相同，提高語(yǔ)聲響度、聲壓級(jí)也可以增加感知緊迫性[14]。在警報(bào)語(yǔ)聲前添加警鈴等前景聲，也有助于提高可懂度和感知緊急程度[15]。此外，Mirenda 等[16]對(duì)比了不同年齡群體下3種合成語(yǔ)聲與自然聲在詞句可懂度上的差異，發(fā)現(xiàn)各語(yǔ)聲之間均存在顯著差異，且只有合成語(yǔ)聲單詞的可理解性得分都低于句子的可理解性得分。而Nilsson 等[17]進(jìn)行的一項(xiàng)模擬疏散實(shí)驗(yàn)中，對(duì)比了采用不同語(yǔ)聲生成方式的警報(bào)語(yǔ)聲對(duì)預(yù)移動(dòng)時(shí)間的影響，發(fā)現(xiàn)合成聲警報(bào)的預(yù)移動(dòng)時(shí)間更短，但兩種方式并沒(méi)有顯著差異，且合成聲音有很高的可信度。

噪聲和混響也是影響警報(bào)語(yǔ)聲有效性的重要因素。Peng[13]發(fā)現(xiàn)當(dāng)信噪比(Signal-to-noise ratio,SNR)小于15 dB 時(shí)，可懂度隨SNR 的增加而增加；Fogerty 等[18]探究房間的聲學(xué)參數(shù)，混響時(shí)間(Reverberation time,RT)和直達(dá)混響聲能比(Direct-to-reverberant ratio,DRR)對(duì)詞句的可懂度影響，其中可懂度隨RT 和DRR 的增加而降低，在RT 和DRR 的交互作用下，在低的DRR 時(shí)，RT對(duì)可懂度的影響更顯著；且噪聲和混響等條件的存在，語(yǔ)言理解需要調(diào)動(dòng)更多的認(rèn)知資源，Mishra等[19]發(fā)現(xiàn)隨著噪聲級(jí)的增加，聽(tīng)聲困難程度評(píng)價(jià)也有所增加。此外語(yǔ)聲感知到的緊迫性也可能受到混響和噪聲影響，在無(wú)噪聲的環(huán)境下更容易感知到警告信號(hào)所帶來(lái)的緊迫感，而在噪聲環(huán)境下需要更高的響度才能彌補(bǔ)感知上的不足[20]，而混響效果產(chǎn)生了更遠(yuǎn)距離感和更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間[21]，都可能導(dǎo)致感知緊迫性有所增加。

相較于年輕人，老年人感知能力、認(rèn)知能力、身體機(jī)能等各方面能力水平都有所下降，當(dāng)緊急情況發(fā)生時(shí)，老年人更難以感知和判斷緊急情況的發(fā)生，且信息處理能力下降，反應(yīng)行動(dòng)遲緩。其中在聽(tīng)覺(jué)感知方面，由于老年人存在聽(tīng)力受損等問(wèn)題，更容易受到噪聲和高混響等不利聲學(xué)條件的影響[22]，而且語(yǔ)言信息的理解需要分配更多注意力資源，聽(tīng)清語(yǔ)聲內(nèi)容會(huì)更加困難[23]。因此一個(gè)安全的聲環(huán)境對(duì)老年人尤為重要，保證當(dāng)發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí)，老年人可以更容易地接收到清晰的警報(bào)語(yǔ)聲指導(dǎo)，從而迅速地進(jìn)行安全撤離，保證生命安全。

但目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于疏散警報(bào)語(yǔ)聲的研究，很少考慮實(shí)際場(chǎng)景中聲場(chǎng)因素的影響，而中文警報(bào)語(yǔ)聲可懂度和主觀感受評(píng)價(jià)與各因素之間的關(guān)系、各因素間的重要程度都不明確，且有必要對(duì)老年群體安全聲環(huán)境進(jìn)行研究。因此，本研究通過(guò)可聽(tīng)化的方法研究語(yǔ)聲特性及聲場(chǎng)因素對(duì)老年群體的警報(bào)語(yǔ)聲可懂度、聽(tīng)聲容易程度和感知緊迫性評(píng)價(jià)的影響，并查明其主要影響因素，對(duì)比分析老年群體與年輕群體之間的評(píng)價(jià)差異，為疏散警報(bào)語(yǔ)聲及聲場(chǎng)的設(shè)計(jì)提供參考，有利于老年安全聲環(huán)境建立。

1 研究方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

鑒于國(guó)內(nèi)并無(wú)警報(bào)語(yǔ)聲播報(bào)內(nèi)容的相關(guān)規(guī)范，本研究參考國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[24-25]、研究論文[2,4]及實(shí)際場(chǎng)景中應(yīng)用的警報(bào)語(yǔ)聲，構(gòu)建了警報(bào)語(yǔ)聲素材。每句素材包含引起注意的警示語(yǔ)、有關(guān)緊急情況緣起的具體信息和采取的行動(dòng)指示3 部分內(nèi)容，同時(shí)控制各部分信息量(3 部分信息總共控制在40 字以內(nèi))，其中各詞句均為常見(jiàn)的信息詞匯和指導(dǎo)用語(yǔ)，以保證句子難度處于適中水平。

采用句表評(píng)價(jià)方法，以關(guān)鍵詞正確率作為可懂度得分。通過(guò)揚(yáng)聲器播放聽(tīng)聲材料(如，“請(qǐng)注意，請(qǐng)注意！本賣場(chǎng)五層發(fā)生火災(zāi)，請(qǐng)立即從最近的出口疏散離開(kāi)，不要乘坐扶梯、電梯”)，被試根據(jù)需要可在紙上記錄下劃線部分的關(guān)鍵信息，隨后進(jìn)行復(fù)述，最終以復(fù)述關(guān)鍵信息的正確率作為可懂度得分。

為對(duì)可懂度進(jìn)行多維評(píng)價(jià)并獲得更多的主觀評(píng)價(jià)信息，在被試完成可懂度任務(wù)后，再次播放聽(tīng)聲材料，要求被試進(jìn)行五尺度的聽(tīng)聲容易程度和感知緊迫性主觀評(píng)價(jià)。在聽(tīng)聲容易程度的評(píng)價(jià)中，要求被試回答“在您聽(tīng)該警報(bào)聲的過(guò)程中，是否感覺(jué)很容易地聽(tīng)清語(yǔ)聲內(nèi)容”問(wèn)題，從“非常困難、比較困難、一般、比較容易、非常容易” (以-2 到2 代表)中進(jìn)行選擇。在感知緊迫性評(píng)價(jià)中，要求被試回答“您認(rèn)為該警報(bào)播放能否引起您的注意并給予足夠的緊迫感”，從“完全沒(méi)有、基本沒(méi)有、一般、有一點(diǎn)、完全能夠”(以-2到2代表)中選擇。

1.2 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

本次實(shí)驗(yàn)招募被試28 人，其中老年被試共17人(男9 人，女8 人)，年齡均在60 歲及以上，其平均年齡為63.4 歲；年輕被試11 人(男6 人，女5 人)，平均年齡為24.7歲。采用氣導(dǎo)純聲聽(tīng)力測(cè)試方法對(duì)其進(jìn)行聽(tīng)力損失測(cè)量，老年人中有9 位聽(tīng)力損失在正常標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)[26]，8 位老年人存在輕度聽(tīng)力損失問(wèn)題，所有年輕被試聽(tīng)力正常。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為探究語(yǔ)聲特性及聲場(chǎng)因素對(duì)老年人警報(bào)語(yǔ)聲可懂度、聽(tīng)聲容易程度和感知緊迫性主觀評(píng)價(jià)的影響，進(jìn)行了兩個(gè)序列實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)序列1：語(yǔ)聲特性對(duì)比實(shí)驗(yàn)

4 音節(jié)/秒(4 syllable/s)可以代表正常講話的速率[8]，基于聽(tīng)覺(jué)感受閾值和自然性[9]，采用Audition 對(duì)語(yǔ)聲素材的時(shí)域進(jìn)行壓縮或擴(kuò)展20%，得到快語(yǔ)速(+20%)、正常語(yǔ)速(4 syllable/s)、慢語(yǔ)速(-20%)三種語(yǔ)速情況。語(yǔ)聲聲壓級(jí)的大小以去除靜聲后的聲音片段為標(biāo)準(zhǔn)(采用均方根聲壓級(jí)計(jì)算方式[27])，設(shè)置60 dB、70 dB 兩種聲壓級(jí)情況(該實(shí)驗(yàn)采用A 計(jì)權(quán)聲壓級(jí))。在部分警報(bào)語(yǔ)聲前添加警鈴進(jìn)行對(duì)比，警鈴的基頻為500 Hz 純聲，并以1 s持續(xù)時(shí)間+0.2 s 間隔的循環(huán)方式播放5 s。專業(yè)播音員在消聲室中錄制用于本實(shí)驗(yàn)的聽(tīng)聲材料，為驗(yàn)證自然聲(專業(yè)播音錄制)與合成聲在警報(bào)語(yǔ)聲可懂度方面是否存在差異，選擇合成語(yǔ)聲軟件制作額外的聽(tīng)聲材料進(jìn)行對(duì)比。在前期預(yù)實(shí)驗(yàn)中，依據(jù)平均意見(jiàn)得分(Mean opinion score,MOS) 五尺度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[28]，5 名被試對(duì)7 條合成語(yǔ)聲的自然度進(jìn)行評(píng)價(jià)，最終選定自然度評(píng)價(jià)較好(MOS=4.8)的Microsoft 合成語(yǔ)聲服務(wù)。實(shí)驗(yàn)序列1 共包含16 個(gè)實(shí)驗(yàn)刺激。

實(shí)驗(yàn)序列2：聲場(chǎng)因素對(duì)比實(shí)驗(yàn)

采用了兩種場(chǎng)景下的噪聲類型，一種為普通場(chǎng)景，另一種為緊急疏散情況下的緊急場(chǎng)景，前者直接在老年人常用的大型超市和醫(yī)院場(chǎng)景中錄制，后者在普通場(chǎng)景下添加呼喊聲、警報(bào)聲、碰撞聲以模擬事故現(xiàn)場(chǎng)的聲音?？刂普Z(yǔ)言聲壓級(jí)為60 dB，并設(shè)定0 dB、10 dB 兩種SNR 情況，以模擬吵鬧和較為安靜的聲環(huán)境。RT選定為0.7 s 和2.2 s兩種條件，其中以RT 0.7 s (此數(shù)據(jù)為在超市中實(shí)際測(cè)得的RT)代表一般普通空間，RT 2.2 s 代表中庭大空間，采用Odeon 軟件進(jìn)行聲學(xué)仿真，以實(shí)測(cè)0.7 s RT 為基準(zhǔn)，通過(guò)調(diào)節(jié)各界面的吸聲材料，獲得實(shí)驗(yàn)所需RT的脈沖響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)序列2共包含8個(gè)實(shí)驗(yàn)刺激。

聽(tīng)聲材料與兩個(gè)實(shí)驗(yàn)序列中的24 個(gè)實(shí)驗(yàn)刺激組合后(見(jiàn)圖1)，在半消聲室中，用左右兩個(gè)揚(yáng)聲器以隨機(jī)順序播放實(shí)驗(yàn)聲，實(shí)驗(yàn)布置如圖2所示。信號(hào)聲壓級(jí)在聽(tīng)聲位置處用聲級(jí)計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，為減少地面反射對(duì)混響的影響，在桌子上鋪設(shè)毛毯。

圖1 實(shí)驗(yàn)刺激組合Fig.1 Combination of experimental stimulus

圖2 實(shí)驗(yàn)室揚(yáng)聲器布置Fig.2 Layout of loudspeaker in laboratory

1.4 實(shí)驗(yàn)流程

(1) 被試進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，首先采用MAICO MA 51 聽(tīng)力計(jì)進(jìn)行聽(tīng)力損失測(cè)試；(2) 就坐于左右兩個(gè)揚(yáng)聲器位置中間，向被試講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容流程并分發(fā)實(shí)驗(yàn)記錄表后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)練習(xí)至熟練掌握；(3) 開(kāi)始正式實(shí)驗(yàn)，每組8 條實(shí)驗(yàn)聲(每條實(shí)驗(yàn)聲包含30 s 聽(tīng)聲材料播放和1 min 評(píng)價(jià))播放完成，進(jìn)行3 min 短暫休息后，再進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)共3 組，總時(shí)長(zhǎng)約為40 min；(4) 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，與被試進(jìn)行訪談了解他們對(duì)此次實(shí)驗(yàn)的感受。

2 研究結(jié)果

2.1 語(yǔ)聲特性因素對(duì)老年人警報(bào)語(yǔ)聲可懂度及主觀評(píng)價(jià)的影響

結(jié)果顯示，語(yǔ)聲特性實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)序列1)中可懂度平均得分為79.66，老年人對(duì)所播報(bào)的大部分警報(bào)語(yǔ)聲內(nèi)容都能夠聽(tīng)清，語(yǔ)速影響下的可懂度得分在72.06～86.03 之間，兩種不同語(yǔ)聲生成方式下的可懂度平均得分相差7.72 分，而在不同的語(yǔ)言聲壓級(jí)和有無(wú)警鈴影響下的可懂度得分接近平均值，結(jié)果如圖3 所示。聽(tīng)聲容易程度和感知緊迫性均值分別為1.60 和0.5(評(píng)價(jià)范圍為-2～2)，聽(tīng)聲容易程度評(píng)價(jià)值較高且給予了一定的緊迫感。

圖3 語(yǔ)聲特性影響下的老年人警報(bào)語(yǔ)聲可懂度Fig.3 Elderly’s intelligibility score influenced by voice factors

為驗(yàn)證各評(píng)價(jià)之間差異是否顯著并查明主要語(yǔ)聲特性影響因素，進(jìn)行了多因素方差分析，結(jié)果如表1所示。

表1 (語(yǔ)聲特性因素)老年人可懂度及主觀評(píng)價(jià)方差分析Table 1 (voice factors) ANOVA analysis of intelligibility and subjective evaluation

在可懂度方面，語(yǔ)速和語(yǔ)聲生成方式對(duì)可懂度得分有顯著影響(p<0.05)，是影響可懂度得分主要影響因素。隨著語(yǔ)速的提高，可懂度得分逐漸降低，慢語(yǔ)速(-20%)及正常語(yǔ)速下的可懂度得分均顯著高于快語(yǔ)速(+20%)下可懂度得分(p<0.01)；自然聲播音的可懂度得分顯著高于合成聲(p<0.05)，雖然合成聲滿足自然度方面的要求，但其可懂度仍與自然聲存在差異。而聲壓級(jí)、有無(wú)警鈴對(duì)可懂度得分沒(méi)有顯著影響。

在主觀感受評(píng)價(jià)方面，僅語(yǔ)速這一因素對(duì)聽(tīng)聲容易程度評(píng)價(jià)有顯著影響(p<0.01)。當(dāng)由慢語(yǔ)速(-20%)變化至快語(yǔ)速(+20%)后，聽(tīng)聲容易程度評(píng)價(jià)逐漸降低，此時(shí)聽(tīng)清并理解警報(bào)語(yǔ)聲內(nèi)容，明顯變得更加費(fèi)力；而聲壓級(jí)大小、有無(wú)警鈴添加及不同的發(fā)音方式對(duì)聽(tīng)聲容易程度評(píng)價(jià)均無(wú)顯著影響。在感知緊迫性方面，語(yǔ)速、聲壓級(jí)、語(yǔ)聲生成方式對(duì)其有顯著影響(p<0.01)。提高語(yǔ)速和聲壓級(jí)對(duì)感知緊迫性有顯著提升作用，經(jīng)過(guò)多重比較發(fā)現(xiàn)，各語(yǔ)速水平下均存在顯著差異(p<0.01)；合成警報(bào)語(yǔ)聲給予的感知緊迫性顯著低于自然聲(p<0.01)；而在警報(bào)語(yǔ)聲前添加警鈴聲并沒(méi)有增加其感知緊迫性。綜上說(shuō)明，語(yǔ)速、聲壓級(jí)、語(yǔ)聲生成方式對(duì)感知緊迫性的影響更大。

2.2 聲場(chǎng)因素對(duì)老年人警報(bào)語(yǔ)聲可懂度及主觀評(píng)價(jià)的影響

聲場(chǎng)因素實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)序列2)可懂度結(jié)果如圖4所示，單一聲場(chǎng)因素影響下的可懂度得分均值在20.96～53.73 之間，可懂度平均得分為39.21。較理想聲環(huán)境下的可懂度得分有了明顯降低，在SNR為0 dB 和RT為2.2 s 的最差聲環(huán)境下，可懂度得分僅為3.68，此時(shí)已經(jīng)無(wú)法聽(tīng)清語(yǔ)聲內(nèi)容。聽(tīng)聲容易程度和感知緊迫性均值分別為-0.87、0.12，聽(tīng)聲容易程度評(píng)價(jià)值較低，感知緊迫性也有所下降。

圖4 聲場(chǎng)因素影響下的老年人警報(bào)語(yǔ)聲可懂度Fig.4 Elderly’s intelligibility score influenced by sound field factors

為驗(yàn)證各評(píng)價(jià)之間差異是否顯著，并查明其主要聲場(chǎng)影響因素，進(jìn)行了多因素方差分析，結(jié)果如表2所示。

表2 (聲場(chǎng)影響因素)老年人可懂度及主觀評(píng)價(jià)方差分析Table 2 (sound field factors) ANOVA analysis of intelligibility and subjective evaluation

在可懂度及容易程度主觀評(píng)價(jià)方面，SNR 和RT 均有顯著影響(p<0.01)。通過(guò)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，在聲場(chǎng)影響因素下，可懂度和聽(tīng)聲容易程度之間存在非常顯著的相關(guān)關(guān)系(皮爾遜系數(shù)為0.772)。可懂度得分和聽(tīng)聲容易程度與SNR 呈正相關(guān)關(guān)系，與RT 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。而不同噪聲類型下的可懂度得分、聽(tīng)聲容易程度主觀評(píng)價(jià)無(wú)顯著差異。而在感知緊迫性方面，噪聲類型、SNR和RT對(duì)老年人感知緊迫性也有一定的影響，但并不顯著，隨著SNR 的增加和RT 的降低，感知緊迫性有上升的趨勢(shì)。

2.3 群體差異分析

為了比較分析老年群體警報(bào)語(yǔ)聲評(píng)價(jià)和感知特點(diǎn)，與年輕群體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)：

(1) 語(yǔ)速對(duì)老年組的影響更大。如圖5 所示，隨著語(yǔ)速的增加(見(jiàn)圖5(a))，老年組可懂度得分顯著下降(p<0.01)，而年輕群體可懂度得分較高且較為穩(wěn)定，兩組群體的得分差距也隨語(yǔ)速增加逐漸拉開(kāi)，說(shuō)明語(yǔ)速對(duì)老年人可懂度的影響比年輕人的影響更大。在感知緊迫性上(見(jiàn)圖5(b))，在慢語(yǔ)速時(shí)，兩群體都認(rèn)為警報(bào)語(yǔ)聲的緊迫性不足，慢速(-20%)與正常語(yǔ)速(4 syllable/s) 對(duì)比發(fā)現(xiàn)，年輕組認(rèn)為加快語(yǔ)速對(duì)感知緊迫性的提升更明顯；正常語(yǔ)速(4 syllable/s) 與快速(+20%) 進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，快語(yǔ)速(+20%)對(duì)老年組的感知緊迫性有了明顯的提升，而年輕群體基本沒(méi)有增加。因此，老年人對(duì)正常語(yǔ)速之上的語(yǔ)速變化更敏感，且提升語(yǔ)速是增加老年人感知緊迫性的有效方法。

圖5 語(yǔ)速影響下可懂度得分、感知緊迫性群體對(duì)比Fig.5 Comparison of intelligibility score and perceived urgency under the influence of speech rate between the older and adult

(2) SNR 和RT 對(duì)老年組可懂度的影響是獨(dú)立的。如圖6所示，年輕組可懂度評(píng)價(jià)中SNR與RT存在顯著的交互作用，在低SNR 條件下，降低RT 對(duì)可懂度提升作用比在高SNR下更加顯著，且僅提高SNR就可以建立一個(gè)相對(duì)理想的聲環(huán)境。而對(duì)于老年組，雖然提高SNR或降低RT均可提高可懂度，但遠(yuǎn)未達(dá)到可懂度上限，并不能實(shí)現(xiàn)較為理想的可懂度情況，因此針對(duì)老年特殊群體，為建立理想安全的聲環(huán)境，混響及SNR條件的改善都是必要的。

圖6 SNR 與RT 交互作用影響下可懂度得分群體對(duì)比Fig.6 Comparison of intelligibility score under the influence of SNR and RT interaction between the older and adult

(3) 聲壓級(jí)對(duì)老年組可懂度和聽(tīng)聲容易程度的影響不大，噪聲類型對(duì)感知緊迫性沒(méi)有顯著影響。語(yǔ)言聲壓級(jí)由60 dB 提高至70 dB 時(shí)，老年組可懂度得分、聽(tīng)聲容易程度評(píng)價(jià)均沒(méi)有進(jìn)一步地提高，說(shuō)明60 dB 及以上的聲壓級(jí)在足夠SNR 的情況下已經(jīng)可以保證老年人聽(tīng)清內(nèi)容，基本達(dá)到可懂度上限；普通場(chǎng)景和緊急場(chǎng)景下的感知緊迫性沒(méi)有顯著差異。而年輕組60 dB 聲壓級(jí)未達(dá)上限，且緊急場(chǎng)景下感知緊迫性評(píng)價(jià)顯著高于普通場(chǎng)景(p<0.01)。

3 討論

與前人研究對(duì)比發(fā)現(xiàn)，適用于中文警報(bào)語(yǔ)聲的研究同國(guó)外相關(guān)研究結(jié)果一致，語(yǔ)速、SNR、RT 是影響可懂度和主觀感受聽(tīng)聲容易程度的主要因素，且此結(jié)論也可以拓展到老年人這一特殊群體。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)再次明確了語(yǔ)速快慢、聲壓級(jí)大小以及語(yǔ)聲生成方式均對(duì)感知緊迫性評(píng)價(jià)有顯著的影響，而噪聲混響對(duì)其影響不大。特別地，本研究通過(guò)語(yǔ)聲特性及聲場(chǎng)因素兩個(gè)序列實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了各因素在3 個(gè)評(píng)價(jià)維度上影響的重要程度；并與年輕人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)老年人對(duì)語(yǔ)速的變化更敏感，且更容易受到SNR 與RT 的獨(dú)立作用影響，因此針對(duì)老年人特殊考慮的理想且安全聲環(huán)境的建立，改善SNR、混響兩方面聲場(chǎng)條件都是必要的。

研究發(fā)現(xiàn)語(yǔ)速是影響老年人對(duì)于警報(bào)音可懂度及主觀感受評(píng)價(jià)的主要語(yǔ)聲特性因素，降低語(yǔ)速是提高可懂度的有效簡(jiǎn)便手段。在本研究中，當(dāng)語(yǔ)速由+20%逐漸降低至-20%時(shí)，雖然可懂度得分由72.06 提高至86.03，但感知緊迫性評(píng)價(jià)由1.09 降至-0.01，有了顯著降低，這也說(shuō)明用于疏散場(chǎng)景下警報(bào)語(yǔ)聲語(yǔ)速不應(yīng)過(guò)低，保持適當(dāng)語(yǔ)速是有必要的。無(wú)論是年輕群體還是老年群體，采用人聲播報(bào)的警報(bào)語(yǔ)聲感知緊迫性顯著高于合成聲，自然聲主觀感受更加“高亢有力”。對(duì)兩種警報(bào)語(yǔ)聲的頻譜特性進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在高頻部分(4～10 kHz)自然聲能量較合成聲更多，這可能是造成感知緊迫性有所差異的一個(gè)原因。且在可懂度方面，兩種警報(bào)語(yǔ)聲在年輕群體中不存在顯著差異，但對(duì)老年人而言，人聲播報(bào)的警報(bào)語(yǔ)聲可懂度顯著高于合成聲，根據(jù)實(shí)驗(yàn)后對(duì)被試的采訪，發(fā)現(xiàn)這可能是由于合成聲所給予的緊迫感不足，老年被試認(rèn)為其不符合緊急情況下語(yǔ)聲播報(bào)的場(chǎng)景，因此沒(méi)有注意聆聽(tīng)所播報(bào)的內(nèi)容，并非是合成聲的播報(bào)內(nèi)容無(wú)法聽(tīng)清，從而導(dǎo)致可懂度水平的下降。

綜上在語(yǔ)聲特性影響因素實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)可懂度得分在80 分及以上，聽(tīng)聲容易程度(level>1)、感知緊迫性(level>0.5)均為正向評(píng)價(jià)時(shí)，可保證基本的警報(bào)語(yǔ)聲可懂度，更容易聽(tīng)清播報(bào)內(nèi)容，且能夠給予人們一定的緊迫感。因此較為適合的警報(bào)語(yǔ)聲組合：正常語(yǔ)速(4 syllable/s)+自然聲播報(bào)的方式+70 dB語(yǔ)言聲壓級(jí)(有無(wú)警鈴均可)。

聽(tīng)力損失是影響言語(yǔ)感知理解的主要因素，大多數(shù)老年人存有聽(tīng)力損失的問(wèn)題。為探究老年人聽(tīng)力損失對(duì)警報(bào)語(yǔ)聲可懂度及主觀感受的影響，以純聲平均聽(tīng)閾P(yáng)TA>20 dB (WHO，2021)[26]，將老年組劃分為聽(tīng)力正常和聽(tīng)力損失組，分別對(duì)語(yǔ)聲特性及聲場(chǎng)影響因素下的主觀評(píng)價(jià)進(jìn)行單因素方差分析。在語(yǔ)聲特性因素實(shí)驗(yàn)中，僅在感知緊迫性評(píng)價(jià)上組間產(chǎn)生顯著差異(p<0.05)；在聲場(chǎng)影響因素實(shí)驗(yàn)中，聽(tīng)力損失組可懂度得分、聽(tīng)聲容易程度和感知緊迫性均顯著低于正常組(p<0.01)。這表明在噪聲和混響等實(shí)際聲環(huán)境條件影響下，聽(tīng)力損失對(duì)可懂度、聽(tīng)聲容易程度和感知緊迫性的影響更大，因此在以老年人為主要人群的建筑場(chǎng)所中(如醫(yī)院、療養(yǎng)院等)，需要進(jìn)行更有針對(duì)性的聲環(huán)境設(shè)計(jì)。

本研究所選取的年輕人樣本較少(11 人)，因此群體差異分析結(jié)果可能存在一定的局限性。但是統(tǒng)計(jì)年輕組各評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)差，發(fā)現(xiàn)在語(yǔ)聲特性實(shí)驗(yàn)中，其數(shù)據(jù)結(jié)果的離散程度比較小，仍有一定代表性。關(guān)于群體差異分析結(jié)果，還需用大樣本數(shù)據(jù)對(duì)其做進(jìn)一步驗(yàn)證。

4 結(jié)論

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)室研究得出以下結(jié)論：

(1) 老年人警報(bào)語(yǔ)聲可懂度和聽(tīng)聲容易程度評(píng)價(jià)主要受語(yǔ)速、SNR和RT的影響，且呈現(xiàn)一致的變化趨勢(shì)，即隨著語(yǔ)速和RT降低以及SNR的增加，老年人可懂度和聽(tīng)聲容易程度得分均升高，而聲壓級(jí)(最低設(shè)置為60 dB)、有無(wú)警鈴和噪聲類型沒(méi)有顯著影響。感知緊迫性隨語(yǔ)速和聲壓級(jí)的增加而顯著增加，SNR、RT及有無(wú)警鈴聲對(duì)感知緊迫性并無(wú)顯著影響。采用人聲播報(bào)的警報(bào)語(yǔ)聲其可懂度和感知緊迫性顯著高于合成聲。

(2) 群體差異分析表明，語(yǔ)速對(duì)老年人的評(píng)價(jià)影響更大，且SNR和RT對(duì)可懂度的影響是獨(dú)立的；而60 dB 及以上聲壓級(jí)對(duì)可懂度和聽(tīng)聲容易程度影響不大，且噪聲類型對(duì)老年人感知緊迫性沒(méi)有顯著影響。為建立老年人理想且安全的聲環(huán)境，應(yīng)采用人聲播報(bào)并適當(dāng)降低語(yǔ)速以保證可懂度，同時(shí)混響及SNR條件兩方面的改善都是必要的。

本文旨在查明在何種語(yǔ)聲播報(bào)特性和聲場(chǎng)條件下，警報(bào)語(yǔ)聲能夠被老年人警覺(jué)快速地識(shí)別、做出反應(yīng)，并沒(méi)有針對(duì)語(yǔ)聲合成技術(shù)進(jìn)行細(xì)致的研究，只是選用了一種預(yù)實(shí)驗(yàn)中自然度評(píng)價(jià)較好的合成語(yǔ)聲，與自然聲進(jìn)行了對(duì)比。隨著聲頻與語(yǔ)聲處理技術(shù)的發(fā)展，合成語(yǔ)聲在聽(tīng)覺(jué)感知方面的失真已經(jīng)越來(lái)越小，特別像歐洲的編碼標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)聲質(zhì)量較好，并且通過(guò)語(yǔ)聲合成技術(shù)可以很方便地制作和調(diào)整警報(bào)語(yǔ)聲信息，在一定程度上可以作為人工警報(bào)音的補(bǔ)充替代。當(dāng)然，由于老年人特殊的聽(tīng)覺(jué)感知特點(diǎn)，如何應(yīng)用合成語(yǔ)聲技術(shù)使之更好地服務(wù)于老年群體的緊急疏散還需要在未來(lái)進(jìn)行更為深入的研究。

致謝向本課題組團(tuán)隊(duì)研究成員致謝，感謝他們對(duì)本研究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集處理等工作所給予的寶貴意見(jiàn)，同時(shí)也對(duì)參與本次實(shí)驗(yàn)的老年、青年被試們的支持表示由衷感謝。