多频声感知倒谱距离与音质评价的研究

   1 引 言

   电声系统的音质评价, 一直以来是一个备受关注的问题, 常用的方法有主观音质评价和客观指标测量两种。主观评价采用的方法是在重放声音的时候, 提出几个特定的评价项目, 例如清晰度、圆润度、柔和度、丰满度等, 然后让听众根据各个评价项目进行打分, 通过计算评分得到该电声系统的主观评价分数。主观音质评价的优点是符合人耳对音质的实际感受; 缺点是容易受条件的限制和人的主观因素的影响, 对参与评价者的要求较高。

    客观指标测量是通过测量电声系统的频响曲线、瞬态特性、总谐波失真(THD) 以及互调失真(IMD)等客观指标来分析电声系统对于音质的影响。虽然客观指标的测量操作简单, 结果明显, 对比性强, 但是由于上述客观测量指标没有充分考虑人耳的听觉特性, 因此测量结果不能完全代表人耳的真实感受。有鉴于此, 人们提出将客观测量指标与人耳听觉模型结合起来, 得出一种能较好地反映听觉特性的客观参数, 并将其称之为音质的客观评价。在这方面,目前已有不少的研究成果[1,2]。我们曾以多频声为测试信号研究电声系统的非线性失真, 通过听觉模型处理, 得到定义为感知倒谱距离的客观评价参量。主观验证实验表明, 当选取合适的评价节目源时, 非线性失真影响的主客观评价结果其相关度均可达到0.84 以上[3]。

    另一方面, 频响曲线对音质的影响也是极为重要的。从范围上来说, 125Hz 以下低频频段和 8kHz以上的高频频段的响应变化对音质的影响较小, 但是其余频段的响应就很重要。从平坦性上来说, 同一频段的峰和谷的主观听感差别很大。如果峰谷大小一样(指宽度、高度和深度一样), 那么峰导致的主观参量的变化程度比较大, 也就是说峰比谷更重要。因此, 本文进一步研究感知倒谱距离与频响曲线对音质影响的关系。结果表明两者的关系非常密切,从而证明了感知倒谱距离不仅能反映非线性失真对音质的影响, 也能反映频响曲线对音质的影响。

    2 理论基础

    CHIN-TUAN 和 MOORE 在文献[4] 中提出, 用多频声作为测量非线性失真的测试信号, 得到的结果比其他客观测试参量更符合人的主观感受; EU-GENE 等人[5]详细回顾了用多频声进行测量的历史,并且指出采用多频声进行测试, 将能得到更符合主观感受的结果。

    2.1 多频声

    多频声可表示为

    式中: x(t)表示由 N 个正弦波组成的多频声信号, Ai表示第 i 个正弦波的振幅, !i表示其角频率, "i表示其初相位。