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技术报告什么是音质评估1

空调和冰箱等家电产品、复印机等办公设备、汽车在追求基本性能的同时,也追求低噪音化带来的舒适性。以往,此类机器的噪音评价使用的是声压级和声功率等物理量,但由于最终噪音的判断依赖于人的听觉,因此评价时开始使用与物理量相关的心理音响评价量。心理声学评估量是人类倾听时的感受的量化,并且更容易获得关于如何从音质评估量改善音质的线索。使用心理声学技术反馈到设备设计的方法称为声学设计。

1.简介

音质评价是使用心理音响技术,将声音与人的感觉相结合进行定量分析的技术。与传统的基于物理量的机械评估相比,这种基于人类感觉的音质评估技术被认为为未来的生活环境增添了人性。例如,目前的空调比以前安静得多,但声音仍然是机械的。然而,如果通过音质评估技术分析音质并且声音改进技术进步,则可以将其重建为舒适且柔和的自然声音。除此之外,音质评估技术还可以应用于各种领域,如汽车和办公设备等车辆。

2.心理声学技术

作为音质评估基础的心理声学技术是一种充分利用工程,医学,心理学等广泛领域的技术,可以说它是一种从现在开始进一步发展的技术。例如,心理声学评估有许多参数,并且有必要通过根据目标声音正确使用或组合来掌握技术。特别是在心理学方面,未来的研究课题仍然存在,例如敏感性因人类偏好和社会环境而异。但是,这些将在未来得到解决并进一步投入实际使用。

3.音质评价的普及

基于心理声学技术的音质评估最初用于评估汽车的车内声音。

响度是声音大小的评估量,由ISO标准化。另外,除了汽车行业以外,心理音响评价量也备受关注。1998年,在家用电器行业建立了关于噪声指示的标准,并且声明除了噪声等级之外还使用响度来指示噪声。另外,在办公设备行业等也作为用于噪音对策的定量评价量而备受关注。

心理声学技术作为一门学科,从1930年代开始研究,如下页表所示。响度是心理声学评估量之一,如前所述由ISO标准化 (仅限稳定声音),并开始广泛使用。

各种各样的人的研究积累了这种响度,德国的茨维克现在已经成为响度。许多其他心理声学评估是近年来设计的。其中许多是由与茨维克实验室有关的研究人员提出的。目前正在研究几个参数,这是一种将来会越来越多地发展的技术。

1930 年代

纯音响度测量/H.Fletcher, W.A.Munson

1940 年代

测量时间对响度的影响/W.R.Garner

1950 年代

开始听觉生理学研究/G.Bekesy
重新测量纯音响度/D.W.Robinson,R.S.Dadson
响度计算/L.L.Beranek

1960 年代

响度计算/S.S.Stevens
响度和遮罩/E.Zwicker
时间结构对响度的影响/E.Zwicker

1970 年代

响度计算法/E.Zwicker
锐度提案/G.Bismarck
粗糙度提案/E.Terhardt

1980 年代

变动强度建议/H.Fastle
优选建议/W.Aures

SWIPE

4.声音感知和音质评估系统

心理声学评估量来自研究人耳结构和听觉神经功能的结果,并对许多人进行听觉实验。听觉实验实际上是让人类听到声音,询问他们的感受,并检查他们的反应。人类对声音的反应根据周围环境逐渐变化,例如人的年龄,过去的经历,当时的身体状况,温度等。因此,通过对许多人进行多次测试并对其进行统计处理,需要心理声学评估量。

那么,为什么需要心理音响技术呢?设备产生的声音主要集中在基于物理量(声压级、噪声级、功率级、1/3倍频频谱、FFT频谱等)的评估和对策上。然而,实际上是人类听到声音。此外,针对物理声音的对策,通常是在降低物理量的方向上完成的,但是存在限制。当然,如果你可以用非常昂贵,大而重的材料覆盖它,根本不可能消除声音,但这是不现实的。此外,消除声音并不总是创造一个舒适的环境。因此,不是简单地降低诸如声压之类的物理量,而是量化人类在倾听时的感受被称为心理声学评估量。由于心理声学评估量与物理量有关,因此更容易获得关于如何从音质评估量改善音质的线索。通过这种方式,反馈到设备设计的方法称为声学设计。

心理声学评量
单位
解说
响度

sone

声音大小
稳定音采用ISO 532B标准

响度电平

phon

对数响度

锐度

acum

甲高
低频和高频的平衡偏向高频时感觉到的

粗糙度

asper

粗糙感粗糙、摇曳
响度在短周期内变动时会感觉到

变动强度

vacil

变动感与平滑感相反
响度以缓慢的周期变动时感觉到

淘汰赛

tu

纯音感
表示声音中含有多少纯音成分

AI

%

语音清晰度
用于评价语音清晰度的评价量

SWIPE

为了帮助您了解音质评估,我们将介绍实际分析示例。下图显示了具有不同声音大小的六种机器声音的分析示例。

顶线 (绿色) 通过A特征声压级 (声级) 分析,并且所有六个声音显示相同值。另一方面,下划线 (粉红色) 是用显示声音大小的评估值的“响度”分析的结果,并且出现六个声音的差异。当我们实际听到这些声音时,声音的大小听起来与底部响度的结果不同。从这个例子也可以看出,人类听到的声音的大小不能仅通过仅基于声压的评估值来评估,例如A特征声压水平。

接下来是两辆摩托车依次通过的声音。

关于这个声音,也按照刚才的例子进行了A特性声压级和响度分析。

A两辆自行车的值是相同的在顶部线路 (绿色) 通过特性声压级 (声级) 分析。另一方面,在通过“响度”分析的下行线 (粉红色) 中,通过第二个单元的摩托车的声音是较大的值。实际听这些声音时,第二个声音听起来更大,就像响度的结果一样。

这次是两个机械音。

比起第一个声音,第二个声音听起来更大。然而,当检查A特征声压水平时,后续声音的值较小。这是一个例子,在特征声压水平上评估时的大小关系与实际听到时的大小关系可能相反。

那么,为什么声压值和实际听到的声音大小不对应呢?