王博說(shuō)

在智能音頻時(shí)代，音頻技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，新功能、新產(chǎn)品和新的應(yīng)用場(chǎng)景不斷涌現(xiàn)，如何從主觀和客觀角度評(píng)價(jià)音頻品質(zhì)，成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn)。HBK在音頻領(lǐng)域擁有全球領(lǐng)先的產(chǎn)品方案和深厚的技術(shù)背景及工程經(jīng)驗(yàn)，我們將從音頻感知的主觀屬性、評(píng)價(jià)方法、客觀參數(shù)測(cè)量等方面與大家共同探討技術(shù)挑戰(zhàn)以及HBK的解決方案。

對(duì)于音頻的主觀感知，早期，人們主要關(guān)注于音色屬性，即以同樣方式呈現(xiàn)出來(lái)的兩個(gè)聲音，具有相同的響度和音調(diào)，但人們可以區(qū)分出這兩個(gè)聲音，這種聽(tīng)覺(jué)感知屬性就是音色。比如聲音的清楚/明晰、明亮/黑暗、飽滿(mǎn)/單薄、堅(jiān)硬/柔和、響亮等感覺(jué)。
后來(lái)引入了空間屬性，比如1985年Toole Floyd E在評(píng)價(jià)揚(yáng)聲器立體聲重放時(shí)，使用了聲像在舞臺(tái)的連續(xù)性、寬度、距離或深度等屬性。1989年Letowski建立了多級(jí)評(píng)價(jià)模型，首先將主觀品質(zhì)分為音色和空間兩大類(lèi)，然后再細(xì)分對(duì)應(yīng)的子屬性。現(xiàn)在人們?cè)谠u(píng)價(jià)空間感時(shí)，一般從感知聲源寬度ASW、聽(tīng)眾包圍感LEV和空間大小等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。
隨著人們對(duì)主觀聽(tīng)感的要求越來(lái)越高，最近二十年里出現(xiàn)了幾十種描述聲音的主觀屬性，細(xì)致地評(píng)價(jià)聲音的不同感受。除了音色和空間感以外，人們還關(guān)注雜音、噪聲、失真和干擾等音質(zhì)缺陷。

ITU標(biāo)準(zhǔn)

為了對(duì)音頻的主觀評(píng)價(jià)做出規(guī)范，ITU推出了一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：

• ITU-R BS. 1116描述了小損傷音頻系統(tǒng)的主觀評(píng)價(jià)方法，針對(duì)不同的音頻系統(tǒng)，給出了主要的主觀屬性，如下表1。

表1 ITU-R BS.1116定義的主觀屬性

• ITU-R BS. 1116給出的主觀屬性還是非常有限的，在此基礎(chǔ)上，ITU-R BS. 1284-2給出了音頻聲品質(zhì)的一般評(píng)價(jià)方法，并列出了7類(lèi)主觀屬性以及子屬性，如下表2。

表2 ITU-R BS. 1284-2定義的主觀屬性

• ITU-R BS. 2399專(zhuān)門(mén)對(duì)音效主觀屬性的選擇、開(kāi)發(fā)和定義做出了詳細(xì)的描述，綜合百家之長(zhǎng)形成了下圖Audio wheel。

圖1 The Audio Wheel for reproduced sound

應(yīng)用場(chǎng)景 – 車(chē)載音頻系統(tǒng)

近年來(lái)，智能座艙的概念非?；馃?，車(chē)載音頻成為電動(dòng)汽車(chē)的重要賣(mài)點(diǎn)，主流車(chē)型都配備十多個(gè)以上的專(zhuān)業(yè)級(jí)揚(yáng)聲器，營(yíng)造全景音效，沉浸式音樂(lè)體驗(yàn)。但是，汽車(chē)座艙空間比較小，包含車(chē)窗玻璃等反射面、頂棚和座椅等吸聲表面，在低頻由于聲波的反射疊加形成駐波（空腔聲模態(tài)），在有的位置形成波峰，有的位置形成波谷，而高頻聲音衰減較快。另外，乘客的位置通常不在揚(yáng)聲器包圍的聲場(chǎng)中心，這也會(huì)帶來(lái)聽(tīng)感的降低。因此，如何調(diào)教出令人愉悅的座艙音效并進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)成為一個(gè)挑戰(zhàn)。

從哪些主觀角度評(píng)價(jià)座艙音效？Bai & Hong在對(duì)比車(chē)載音頻聲重放算法時(shí)選擇了以下8個(gè)主觀屬性（見(jiàn)表3），采用ITU-R BS.1534 MUSHRA方法進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)。其中“豐滿(mǎn)”、“明亮”、“雜音”屬于音色屬性范疇，“位置”、“前方”、“靠近”、“包圍感”屬于空間屬性范疇。

表3 主觀屬性的定義（Bai & Hong, 2009）

在某高端車(chē)型項(xiàng)目中，HBK工程咨詢(xún)部門(mén)從ITU-R BS. 2399中選擇“總體偏好”、“低頻強(qiáng)度”、“鼓聲和低頻的力度”、“中頻強(qiáng)度”、“包圍感”、“高頻強(qiáng)度”、“中頻和高頻的清晰度”和“力度”等主觀屬性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
Daisuke Koya總結(jié)了大量的座艙音效主觀研究成果，認(rèn)為可以從以下10個(gè)方面描述座艙的空間聽(tīng)感，見(jiàn)下表4。
表4 空間屬性的定義（Daisuke Koya, 2017）

應(yīng)用場(chǎng)景 – VR/AR虛擬場(chǎng)景

VR/AR場(chǎng)景是另一個(gè)火熱的應(yīng)用領(lǐng)域，不同的是VR/AR頭顯或眼鏡屬于雙耳聲音重放。Lindau等提出了Spatial audio quality inventory (SAQI)，里面給出了 48個(gè)屬性描述詞，用于虛擬環(huán)境與真實(shí)環(huán)境的主觀聽(tīng)覺(jué)比較，這些屬性也包含在了ITU-R BS. 2399。此外，AR/VR還有專(zhuān)門(mén)的主觀屬性，比如：

• 真實(shí)性Authenticity – 即從感覺(jué)上與真實(shí)世界是沒(méi)有區(qū)別的

• 合理性Plausibility – 即多大程度上聽(tīng)音者的預(yù)期是和真實(shí)事件相符的

• 存在感Sense of Presence – 即感覺(jué)到真實(shí)存在于這個(gè)地方

參考文獻(xiàn)：1. Toole, F. E. (1985). “Subjective Measurements of Loudspeaker Sound Quality and Listener Performance”. English. In: Journal of the Audio Engineering Society 33.1/2, pp. 2–32.2. Letowski, T. (1989). “Sound Quality Assessment: Concepts and Criteria”. In: 87th AES Convention. New York, NY, USA: Audio Engineering Society.3. ITU-R (2015b). Recommendation BS.1534-3 - Method for the subjective assessment of intermediate quality level of audio systems.—(2003a). Recommendation BS.1284 - General methods for the subjective assessment of sound quality.—(2015e). Recommendation ITU-R BS.1116-3 - Methods for the subjective assessment of small impairments in audio systems.—(2017c). Report ITU-R BS.2399-0 - Methods for selecting and describing attributes and terms in the preparation of subjective tests.4. Bai, M., Hong, JR. (2009). Signal Processing Implementation and Comparison of Automotive Spatial Sound Rendering Strategies. J AUDIO SPEECH MUSIC PROC. 2009, 876297.5. Lindau, A., V. Erbes, et al. (2014). “A Spatial Audio Quality Inventory (SAQI)”. In: Acta Acustica united with Acustica 100.5, pp. 984–994.6. Daisuke Koya (2017). Predicting the Overall Spatial Quality of Automotive Audio Systems.