Перцепционная оценка качества звука - Perceptual Evaluation of Audio Quality

Перцепционная оценка качества звука (PEAQ) - это стандартизированный алгоритм для объективного измерения воспринимаемых Качество звука, разработанный в 1994-1998 годах совместным предприятием экспертов в рамках Целевой группы 6Q Сектора радиосвязи Международного союза электросвязи (МСЭ-R ). Первоначально он был выпущен как Рекомендация ITU-R BS.1387 в 1998 году и последний раз обновлялся в 2001 году. В нем используется программное обеспечение для моделирования перцепционных свойств человеческое ухо а затем объединяет несколько выходных переменных модели в одну метрику. PEAQ характеризует воспринимаемое качество звука, как это делали бы испытуемые в тесте на прослушивание в соответствии с ITU-R BS.1116. Результаты PEAQ в основном моделируют средние оценки мнений по шкале от 1 (плохо) до 5 (отлично).

Мотивация

Необходимость сохранения полосы пропускания привела к развитию сжатия передаваемых аудиоданных. Разные методы кодирования удалите как избыточность, так и несущественность восприятия в аудиосигнале, так что скорость передачи данных, необходимая для кодирования сигнала, значительно снизится. Они учитывают знания о слуховом восприятии человека и обычно достигают пониженной скорости передачи битов, игнорируя аудиоинформацию, которая вряд ли будет услышана большинством слушателей. Традиционные измерения звука, такие как частотная характеристика на основе синусоидальной развертки, отношение сигнал / шум, THD + N, не обязательно хорошо коррелируют с качеством аудиокодека. А психоакустическая модель должен использоваться для прогнозирования того, как информация маскируется более громким аудиоконтентом, смежным по времени и частоте.

Поскольку субъективные тесты на слушание отнимают много времени, дороги и непрактичны для повседневного использования, было полезно заменить тесты слушания объективными компьютерными методами. Под руководством Целевой группы 6Q МСЭ-R группа ведущих экспертов по качеству звука разработала новую объективную модель качества звука: PEAQ. Этими участниками были:

Принципы

При перцепционном кодировании очень важно определить уровень шума, который может быть внесен в сигнал, прежде чем он станет слышимым. Поскольку слуховая система человека сильно нелинейна, уровни шума меняются в зависимости от временных и частотных характеристик звукового сигнала. Психоакустические исследования могут предоставить пороговые критерии для различных акустических событий и получаемых в результате воспринимаемых звуков. Ключ маскировка, который описывает эффект, который звук производит на другой одновременный звук. Маскировка зависит от спектральный состав как маскирующего, так и маскирующего сигнала, а также других вариаций во времени. Базовая блок-схема системы перцептивного кодирования показана на рисунке.

большие пальцы

Входной сигнал раскладывается на субдискретизированные спектральные компоненты. Для каждого образца оценка фактического маскированного порога выводится с использованием правил, известных из психоакустики. Это модель восприятия системы кодирования. Спектральные компоненты квантуются и кодируются, удерживая шум квантования ниже маскируемого порога. Наконец, битовый поток сформирован.

Анализ результатов основан на Оценка субъективной разницы. Он сравнивает тестируемый сигнал с исходным опорным сигналом.

Модели

Модель учитывает фундаментальные свойства слуховой системы и различает этапы физиологического и психоакустического воздействия. В первой части моделируется построение сигнала с Дискретное преобразование Фурье и банки фильтров. Вторая часть обеспечивает когнитивную обработку, как это делает человеческий мозг. Следующее изображение представляет собой простую блок-схему взаимосвязи между аудиосистемой человека и объективной психоакустической моделью.

большие пальцы

Из сравнения модели тестового сигнала с (исходным) опорным сигналом выводится ряд выходных переменных модели. Каждая выходная переменная модели может измерять разные психоакустические параметры. На заключительном этапе выходные переменные модели объединяются для получения результата, который соответствует субъективной оценке качества.

Есть две вариации модели. Базовая версия (менее интенсивная обработка) была разработана, чтобы быть достаточно быстрой для мониторинга в реальном времени. Расширенная версия требует более сложных вычислений и может давать более точные результаты.

Лицензия

Технология PEAQ, рекомендованная Рек. МСЭ-R Рек. BS.1387 защищен несколькими патентами и доступен по лицензии вместе с исходным кодом для коммерческих приложений согласно ITU. справедливый, разумный и недискриминационный термины. Ранняя реализация базовой модели с открытым исходным кодом под названием EAQUAL была прекращена в 2002 году из-за претензий о нарушении патентных прав. Для использования в образовательных целях существует бесплатная кроссплатформенная программа под названием Peaqb, которая выполняет те же функции ограниченным образом, поскольку она не была подтверждена данными ITU. Другая непроверенная реализация базовой модели PEAQ для использования в образовательных целях, PQevalAudio, доступна в TSP Lab Университета Макгилла.

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка