Обоснование аналитических выражений для расчета разборчивости речи в СОУЭ
Евгений Демидов
Инженер-проектировщик ГК «БМ-Интеграция»
С 01 июня 2026 года вступил в силу новый свод правил СП 3.13130.2026, который изменил подход к проектированию СОУЭ. Документ объемный, новых требований и формулировок много, поэтому в ближайший год нам будет что обсудить и поделиться мнениями о практике его применения. – прим.ред.
Я уже не первый год озадачен вопросом обеспечения разборчивости речевого оповещения. И причин написать эту статью у меня было несколько:
Поэтому в статье мной рассматриваются аналитические методы оценки разборчивости речи, применяемые при проектировании систем оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ).
На основе формантного подхода Н.Б. Покровского и современных нормативных требований (ФЗ № 123-ФЗ, СП 3.13130) приведены и обоснованы ключевые аналитические выражения: отношение сигнал/шум с учетом порога слышимости и частотной коррекции, формантная разборчивость, переход к слоговой и словесной разборчивости, а также учет маскирующего действия реверберационной помехи.
В статье и математических расчетах показано, как предложенные аппроксимации позволяют решить обратную задачу – определить необходимый уровень сигнала СОУЭ для обеспечения нормативной разборчивости.
Содержание:
Нормативная база, методические подходы и исследования
Согласно части 4 статьи 84 Федерального закона № 123-ФЗ, речевые оповещатели должны обеспечивать разборчивость передаваемой информации в любой точке защищаемого объекта. При этом СП 3.13130.2026 нет требований к расчетам разборчивости речи при СОУЭ, а только сказано, что превышение уровня сигнала над постоянным шумом должно быть не менее чем на 15 дБА.
А.А. Хорев и И.А. Баранов в статье Исследование спектров звуков русской речи отмечают, что только уровня звука недостаточно и необходимо подтверждение разборчивости речи расчетным путем.
В работах И.А. Григорьева и А.И. Казановского Методический подход к оценке эффективности защиты речевой информации предложены упрощения инженерных расчетов разборчивости речи, но тем не менее, многие аппроксимации в их подходе остаются сложными для понимания физических процессов.
Классическим инструментом расчетов является формантный метод, развитый Н.Б. Покровским. Цель данной статьи на основе предыдущих исследований и метода Н.Б. Покровского обосновать аналитические выражения, используемые в практическом расчете разборчивости, включая влияние шума, реверберации и маскировки.
Расчеты разборчивости речи в СОУЭ с применением существующих методов и Mathcad
Перейти к содержимому PDFАнализ результатов и выводы
По результатам проведенного анализа можно сформулировать следующие основные выводы.
Увеличение времени реверберации с 0 до 1.2 с приводит к снижению слоговой разборчивости в среднем на 20–45 % в зависимости от SNR, а дальнейшее увеличение до 2.486 с — к дополнительному снижению на 6–8 %.
Так, при SNR = 1 дБ и T = 2.486 с слоговая разборчивость составляет лишь 19.4 % против 67.6 % в условиях без реверберации, тогда как словесная разборчивость снижается с 96.6 % до 70.7 %, то есть её относительное снижение меньше.
При расчетах по обоим критериям одновременно необходимо выполнение следующих условий:
- без реверберации — SNR в диапазоне 1–4 дБ;
- при T = 1.2 с — SNR в диапазоне 10–13 дБ;
- при T = 2.486 с — SNR в диапазоне 10–19 дБ.
Увеличение времени реверберации с 1.2 до 2.486 с смещает границу достижения хорошей разборчивости вправо по оси SNR приблизительно на 3–6 дБ, что требует соответствующего увеличения мощности передатчика или применения дополнительных мер по улучшению акустических условий в помещении.
С практической точки зрения наиболее критичным является диапазон SNR от 1 до 7 дБ при наличии реверберации, поскольку в этом диапазоне слоговая разборчивость оказывается ниже 56 % и система речевой связи не обеспечивает приемлемого качества передачи информации. Для выхода из этой зоны необходимо либо увеличение SNR не менее чем до 10 дБ, либо снижение времени реверберации до уровня менее 1.2 с за счёт применения звукопоглощающих материалов и конструктивных решений в акустическом оформлении помещения.
Условия разборчивости речи по СП 3.13130.2026
В новом СП 3.13130.2026 появился пункт 6.11.3, который перечисляет условия, при которых разборчивость речи считается удовлетворительной без выполнения сложного электроакустического расчета.
Из п. 6.11.3 СП 3.13130.2026
Эти условия таковы:
При этом, как всегда, возникают вопросы по полученным результатам и их реальной оценке. Нет градации результатов, по которым мы можем считать, что разборчивость удовлетворительная, хорошая или отличная.
1. Превышение 10 дБА в интеграле не гарантирует положительного отношения сигнал/шум в каждой полосе.
Например, на 125 Гц: сигнал 74 дБ, шум 70 дБ → разница 4 дБ, но с учётом порога слышимости и коррекции А (см. Q₁ = -40,4 дБ) форманты в этой полосе практически не воспринимаются. Упрощенное условие эту проблему маскирует.
2. Увеличение RT60 с 0 до 2,5 с снижает слоговую разборчивость с 93,8% до 78,5% даже при SNR ≈ 22 дБ (среднее).
При этом упрощенное условие «+10 дБА» может выполняться, но из-за реверберации разборчивость падает ниже нормативной (90% площади).
Пример: при RT60=2,486 с и SNR=10 дБ словесная разборчивость ещё высока (98%), но слоговая — только 65%, что приводит к трудностям восприятия фраз на слух (особенно для пожилых людей).
3. Упрощенный подход не учитывает, что громкий низкочастотный шум может маскировать форманты в диапазоне 500–2000 Гц даже при общем превышении 10 дБА.
4. Если шум 65 дБА и сигнал 75 дБА (превышение 10 дБ), но время реверберации велико (например, 2,5 с), то, согласно вашим расчетам, формантная разборчивость падает с 0,72 до 0,48. Это соответствует слоговой разборчивости около 78%, что при пересчете на площадь может означать, что >10% зон имеют разборчивость ниже приемлемой.
Упрощенные критерии из п. 6.11.3 СП 3.13130.2026 могут сформировать «ложный пропуск» (шум ≤65 дБА, превышение 10 дБА, шаг 6/12 м) и являются достаточными только для помещений с малым временем реверберации (RT60 < 0,8 с) и широкополосным шумом.
Во всех остальных случаях, особенно при RT60 > 1,2 с или наличии низкочастотных помех, они могут давать ложное заключение об удовлетворительной разборчивости. Приведенный в статье формантный расчет по методу Покровского, напротив, позволяет количественно оценить разборчивость с учётом реверберации, маскировки и частотных характеристик, что полностью соответствует требованиям Приложению В нового СП 3.13130.2026.
Литература
- Федеральный закон №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
- СП 3.13130.2026 «Системы противопожарной защиты Система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре Требования пожарной безопасности».
- Хорев А.А., Баранов И.А. Исследование спектров звуков русской речи. – Безопасность информационных технологий, 2020.
- Григорьев И.А., Казановский А.И. Методический подход к оценке эффективности защиты речевой информации. – cyberleninka.ru.
- Покровский Н.Б. Расчет и измерение разборчивости речи. – М.: Связьиздат, 1962.
- ГОСТ Р ИСО 28961-2014. Акустика. Статистическое распределение порогов слышимости.
- ГОСТ 17187-2010. Шумомеры. Технические требования.
Мнение автора может не совпадать с позицией редакции.
У вас тоже есть чем поделиться с нашими читателями? Присоединяйтесь к нашей команде и станьте автором-экспертом, делясь своим опытом и знаниями с нашими подписчиками! Присылайте ваши статьи и заметки на нашу почту mail@takir.ru с пометкой “для блога”.
