專利名稱：分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種耳間相關度感知特性的測量方法及其裝置，更具體地，涉 及空間音頻編碼方法中提取的耳間相關度參數(shù)的感知特性測量方法及其裝置。
背景技術：
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在空間音頻編碼技術里，空間參數(shù)表達了多聲道(含立體聲)音頻中蘊涵 的空間信息。耳間相關度(Interaural Correlation,以下簡稱IC)是眾多空 間參數(shù)中較為重要的一個，控制著聲場寬度，在實際編碼應用中被定義為聲道 間的相關系數(shù)，其數(shù)值在0和1之間。如附圖1的IC聽覺感知示意圖所示當 IC接近于0值時，聲道間信號相關性較小，雙耳感知到的是面聲源，給人一種 開闊的聽覺感受；當IC接近于1值時，聲道間信號相關性較大，雙耳感知到的 是點聲源，給人一種集中的聽覺感受。
當前空間心理聲學的研究已經(jīng)表明，IC在不同操作單元具有感知差異，也 就是說，在不同頻率下，對相同IC數(shù)值，雙耳感知的聲場寬度是不同的；此外 在同一頻率條件下，只有當IC值足夠小的時候，雙耳才能感受到聲場具有一定 的寬度，否則雙耳認為此時聽到的仍然是點聲源。
然而在現(xiàn)有的空間音頻編碼中，對IC的處理方法包括兩類 一類是在整個 信號頻率范圍內對各操作單元(如各個劃分的子帶)的IC都進行編碼；另一類
是為降低編碼的參數(shù)碼率，忽略ic對編碼音質的影響而不對IC進行編碼。這
兩類的處理方法，要么忽略了 IC在不同操作單元具有的感知差異，浪費了參數(shù) 編碼碼率，要么以編碼音質的下降為代價而不處理雙耳對聲像寬度的感知信息， 從而使得編碼信號中存在大量無法去除的主觀冗余信息，降低編碼壓縮效率。
發(fā)明內容
本發(fā)明旨在提出一種分頻帶測量ic感知特性的方法及其裝置，為有效去除 多聲道信號中存在的ic主觀冗余，提高編碼壓縮效率提供有效的解決方法。
本發(fā)明的解決方案包括以下步驟 分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法及其裝置。其特征在于，包含以下步
步驟1，由頻帶劃分單元設計待測信號，對其做分頻帶處理，各頻帶獨立測
試；
步驟2，由響度設定單元，將所有頻帶信號設置成相同響度； 步驟3，由參數(shù)設置單元采用左右聲道互混的方法，改變信號的耳間相關度 大?。?br>
步驟4，由IC測試單元制作參考音，并逐步增大IC值并同時制作測試音， 將參考音與測試音進行主觀測試比較，獲取臨界ic值。
本發(fā)明提出一種分頻帶測量IC感知特性的方法。將20Hz 15500Hz的頻率 帶寬被劃分為24個頻帶。在等響度的條件下，每一個頻帶上設置多個不同的IC， 分別進行主觀測試，根據(jù)能夠被感知的IC大小，判斷各個頻帶內IC的恰可感 知(Just noticeable difference,以下簡稱JND)點，連接即可得到IC的JND 曲線。
在上述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，所述的步驟l中，待測信 號采用兩個不相關的白噪聲，或者采用一個白噪聲和一個單頻音信號的組合。
在上述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，所述的步驟l中，所述的 待測信號采用窄帶噪聲，其頻率位于各子帶的中心頻率位置；或者采用覆蓋全子帶頻率的白噪聲。
在上述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，所述的步驟l中，若待測 信號采用一個白噪聲和一個單頻音信號的組合，則去掉白噪聲中的單頻音頻率 成分。
在上述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，所述的頻率劃分方法為巴
克劃分方法劃，將頻率分成24個頻帶。
在上述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，所述的步驟3中，左右聲 道互混的方法為左聲道加入右聲道成分，右聲道加入左聲道成分。
在上述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，所述的步驟4中，逐步增 大IC值的過程中，ITD和ILD為固定值，測試音IC的變化范圍是0到1之間。
在上述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，所述的參考音的制作參數(shù) 取值為，IOl， ITD=0， ILD二0。
在上述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，所述的步驟4完成后，由 統(tǒng)計分析單元對所有頻率和響度的IC臨界值做統(tǒng)計分析，獲取JND曲線族。
在上述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，它包括頻帶劃分單元以及 分別與頻率劃分單元相連的響度設定單元和參數(shù)設置單元，所述的參數(shù)設置單 元還與IC測試單元相連，IC測試單元還與統(tǒng)計分析單元相連。
圖1為本發(fā)明中IC的聽覺感知模型
圖2為本發(fā)明中主觀測試流程圖
圖3為本發(fā)明中修改測試序列IC大小原理4為本發(fā)明中JND預期結果圖 圖5為本發(fā)明應用的結構原理圖
具體實施例方式
分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法及其裝置。其特征在于，包含以下步
驟，
步驟1，由頻帶劃分單元設計待測信號，對其做分頻帶處理，頻率劃分方法 為巴克劃分方法劃，將頻率分成24個頻帶。各頻帶獨立測試；待測信號采用兩 個不相關的白噪聲，或者采用一個白噪聲和一個單頻音信號的組合。待測信號 采用窄帶噪聲，其頻率位于各子帶的中心頻率位置；或者采用覆蓋全子帶頻率 的白噪聲。若待測信號采用一個白噪聲和一個單頻音信號的組合，則去掉白噪 聲中的單頻音頻率成分。
選擇兩段音頻序列(如白噪聲或單頻音)分別作為左右聲道信號，保證它們 在數(shù)學意義上互不相關，即相關度為零。由頻帶劃分單元，對它進行分頻帶濾 波。分頻帶法則參照巴克頻帶劃分方法，共24個頻帶。濾波后即得到24個左 右聲道互不相關的子帶噪聲，作為基本的測試序列。
步驟2，由響度設定單元，將所有頻帶信號設置成相同響度；響度設定單元 修正基本測試序列的響度。設定一個合理的等響度值，根據(jù)等響度曲線，計算 各頻帶在該響度的能量大小，將基本測試序列調整到對應能量值上。
步驟3，由參數(shù)設置單元采用左右聲道互混的方法，改變信號的耳間相關度 大小；左右聲道互混的方法為左聲道加入右聲道成分，右聲道加入左聲道成分。 設置測試序列的IC大小時，由上一步得到的測試序列，其IC都必定為0。用左右聲道相互混入的方法，可以調整成特定的IC大小。示意圖如附圖3所示，
公式如下
丄=& cos or + >s2 sin a A = & sm cir + a cos or
其中sl， s2表示2)中各頻帶的左右聲道信號；L， R表示調整IC后，生
成序列的左右聲道信號。a是控制IC大小的一個數(shù)學參數(shù)，與IC 一一對應，
其關系為
IC 二 sin (2a ) (2)
取一系列IC大小，計算相應a值。用編程工具生成對應的序列。即生成標 準音序列。 一般情況下，標準音序列取IC為1。計算得到a為45。。用編程工 具生成標準音序列，共24個。
步驟4，由IC測試單元制作參考音，并逐步增大IC值并同時制作測試音， 將參考音與測試音進行主觀測試比較，獲取臨界IC值。在本實施例中，參考音 的制作參數(shù)取值為，IC=1， ITD=0， ILD=0，在逐步增大IC值的過程中，ITD和 ILD為固定值，測試音IC的變化范圍是0到1之間。主觀測試分24個頻帶分別 進行，每個頻帶含有若干個測試序列和1個標準音序列，對其測聽。測試人員 需要在測聽每個測試序列時，都與該頻帶的標準音序列比較，并標記各個測試 序列的聲場效果是否與標準音序列的聲場效果相同。
在上述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，所述的步驟4完成后，由 統(tǒng)計分析單元對所有頻率和響度的IC臨界值做統(tǒng)計分析，獲取JND曲線族。統(tǒng) 計分析單元分析測試結果時，先分析個人的數(shù)據(jù)，在24個頻帶中，區(qū)分測試中 兩種不同的標記，找到它們的邊界處。定義邊界處感知效果與標準音序列效果 不同的IC大小為JND值。則每個人均有24個分頻帶的JND值。再分析總體數(shù)據(jù)，對所有測試人員的結果做算術平均，得到24個平均后的JND值。用折線連 接后，即成為JND曲線。
頻帶分組根據(jù)JND曲線的特性，將相同特性，且相鄰的頻帶分為一組。在編 解碼時，它們可以采用相同的空間參數(shù)取舍策略。
一種用于分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法的裝置，它包括頻帶劃分單 元以及分別與頻率劃分單元相連的響度設定單元和參數(shù)設置單元，所述的參數(shù) 設置單元還與IC測試單元相連，IC測試單元還與統(tǒng)計分析單元相連。
本裝置規(guī)定了一種測量IC參數(shù)感知特性的操作步驟。測量結果將直接用于立 體聲編碼，決定著編碼器中各頻率段提取IC參數(shù)的門限值。門限值一旦確定， 則在立體聲編碼時，只對超過門限值大小的IC做處理量化并寫入碼流。對于 低于門限值大小的IC不做任何處理，視作默認值(一般為l)，不必量化和寫入 碼流。該裝置在立體聲編碼的作用如附圖5所示。
下面以立體聲為例，利用本發(fā)明所設計的測試方法與裝置，測量一組耳間 相關度的感知特性。其中，響度值取人耳感覺較為舒適的20方，待測IC大小 范圍取0.5至0.9，步長為O. 1，標準音取IC為1，而其它空間立體聲參數(shù)ILD 取0， ITD取O。聽音測試人員選取20名有經(jīng)驗的測試者。具體實施步驟如下
1) 生成測試序列。選擇兩段不同的白噪聲序列，取3秒鐘時長，作為待測 立體聲的左右聲道。用Audition將它劃分成為24個巴克頻帶，得到24個基本 的測試序列。
2) 修正基本測試序列的響度。設定響度為20方，根據(jù)等響度曲線，計算 各頻帶應該設定的能量大小。分別調整各頻帶上序列的能量大小。
3) 設置測試序列的IC大小。設定IC大小為0.5、 0.6、 0.7、 0.8、 0.9， 計算得到a分別為15。 、 18.43。 、 22.21。 、 26.57° 、 32.08° 。用MATLAB工具編寫程序，生成滿足以上IC大小的5個序列。24個頻帶共120個序列。
4) 生成標準音序列。標準音序列取IC等于1，即a等于45。。用MATLAB 工具生成標準音序列，共24個。
5) 進行主觀測試。選擇20名有主觀測試經(jīng)驗的測試員，分頻帶測聽序列。 要求測聽每個測試序列的時候，均與標準音序列比較，標記各個測試序列的聲 場效果是否與標準音序列的聲場效果相同。標記符號設定為相同為"0"，不 相同為"1"。
6) 分析測試結果。首先分析個人數(shù)據(jù)，找到每個頻帶中，"0"和"1"的 邊界位置，記錄邊界位置中"1"所對應的IC大小，即為該頻帶上的JND值。 同頻帶上，所有測試人員JND值的平均，即為總體的JND值。24個JND值連成 折線，即為JND曲線。
7) 頻帶分組。根據(jù)JND曲線的趨勢，將相同特性，且相鄰的頻帶分為一組， 在編解碼時，它們可以采用相同的空間參數(shù)取舍策略。
權利要求
1. 一種分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法及其裝置。其特征在于，包含以下步驟，步驟1，由頻帶劃分單元設計待測信號，對其做分頻帶處理，各頻帶獨立測試；步驟2，由響度設定單元，將所有頻帶信號設置成相同響度；步驟3，由參數(shù)設置單元采用左右聲道互混的方法，改變信號的耳間相關度大??；步驟4，由IC測試單元制作參考音，并逐步增大IC值并同時制作測試音，將參考音與測試音進行主觀測試比較，獲取臨界IC值。
2. 根據(jù)權利要求1所述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，其特征在 于所述的步驟1中，待測信號采用兩個不相關的白噪聲，或者采用一個白噪 聲和一個單頻音信號的組合。
3. 根據(jù)權利要求2所述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，其特征在 于所述的步驟1中，所述的待測信號采用窄帶噪聲，其頻率位于各子帶的中 心頻率位置；或者采用覆蓋全子帶頻率的白噪聲。
4. 根據(jù)權利要求1或2或3所述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法， 其特征在于所述的步驟1中，若待測信號采用一個白噪聲和一個單頻音信號 的組合，則去掉白噪聲中的單頻音頻率成分。
5. 根據(jù)權利要求1所述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，其特征在 于所述的頻率劃分方法為巴克劃分方法劃，將頻率分成24個頻帶。
6. 根據(jù)權利要求1所述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，其特征在于所述的步驟3中，左右聲道互混的方法為左聲道加入右聲道成分，右聲道加入左聲道成分。
7. 根據(jù)權利要求1所述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，其特征在于所述的步驟4中，逐步增大IC值的過程中，ITD和ILD為固定值，測試音 IC的變化范圍是0到1之間。
8. 根據(jù)權利要求1所述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，其特征在 于所述的參考音的制作參數(shù)取值為，IC=1， ITD=0， ILD二0。
9. 根據(jù)權利要求1所述的分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法，其特征在 于所述的步驟4完成后，由統(tǒng)計分析單元對所有頻率和響度的IC臨界值做統(tǒng) 計分析，獲取JND曲線族。
10. —種用于權利要求1所述的方法的裝置，其特征在于它包括頻帶劃分 單元以及分別與頻率劃分單元相連的響度設定單元和參數(shù)設置單元，所述的參 數(shù)設置單元還與IC測試單元相連，IC測試單元還與統(tǒng)計分析單元相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分頻帶測量耳間相關度感知特性的方法及其裝置。在空間音頻編碼中，耳間相關度是一個控制聲場寬度的重要參數(shù)。本發(fā)明采用等響度、分頻帶分析的方法，測試人耳對耳間相關度參數(shù)的感知特性。并以此為基礎，各頻帶獨自判斷，是否需要提取耳間相關度參數(shù)參與編碼，相比較于全頻帶提取或全頻帶不提取的現(xiàn)有方法，本發(fā)明有效的去除了耳間相關度的主觀冗余，提升了這一參數(shù)的編碼效率。
文檔編號G10L19/00GK101419801SQ20081023664
公開日2009年4月29日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權日2008年12月3日
發(fā)明者劉雨田, 波 杭, 涂衛(wèi)平, 胡瑞敏, 陳文琴, 陳水仙 申請人:武漢大學