音質(zhì)標準與音質(zhì)評價(jià)方法

　　音質(zhì)標準

　　所謂聲音的質(zhì)量，是指經(jīng)傳輸、處理后音頻信號的保真度。目前，業(yè)界公認的聲音質(zhì)量標準分為4級，即數字激光唱盤(pán)CD-DA質(zhì)量，其信號帶寬為10Hz~20kHz;調頻廣播FM質(zhì)量，其信號帶寬為20Hz~15kHz;調幅廣播AM質(zhì)量，其信號帶寬為50Hz~7kHz;電話(huà)的話(huà)音質(zhì)量，其信號帶寬為200Hz~3400Hz?？梢?jiàn)，數字激光唱盤(pán)的聲音質(zhì)量最高，電話(huà)的話(huà)音質(zhì)量最低。除了頻率范圍外，人們往往還用其它方法和指標來(lái)進(jìn)一步描述不同用途的音質(zhì)標準。

　　對模擬音頻來(lái)說(shuō)，再現聲音的頻率成分越多，失真與干擾越小，聲音保真度越高，音質(zhì)也越好。如在通信科學(xué)中，聲音質(zhì)量的等級除了用音頻信號的頻率范圍外，還用失真度、信噪比等指標來(lái)衡量。

　　對數字音頻來(lái)說(shuō)，再現聲音頻率的成分越多，誤碼率越小，音質(zhì)越好。通常用數碼率(或存儲容量)來(lái)衡量，取樣頻率越高、量化比特數越大，聲道數越多，存儲容量越大，當然保真度就高，音質(zhì)就好。

　　聲音的類(lèi)別特點(diǎn)不同，音質(zhì)要求也不一樣。如，語(yǔ)音音質(zhì)保真度主要體現在清晰、不失真、再現平面聲象;樂(lè )音的保真度要求較高，營(yíng)造空間聲象主要體現在用多聲道模擬立體環(huán)繞聲，或虛擬雙聲道3D環(huán)繞聲等方法，再現原來(lái)聲源的一切聲象。

　　音頻信號的用途不同，采用壓縮的質(zhì)量標準也不一樣。如，電話(huà)質(zhì)量的音頻信號采用ITU-TG?711標準，8kHz取樣，8bit量化，碼率64Kbps。AM廣播采用ITU-TG?722標準，16kHz取樣，14bit量化，碼率224Kbps。高保真立體聲音頻壓縮標準由ISO和ITU-T聯(lián)合制訂，CD11172-3MPEG音頻標準為48kHz、44.1kHz、32kHz取樣，每聲道數碼率32Kbps~448Kbps，適合CD-DA光盤(pán)用。

　　對聲音質(zhì)量要求過(guò)高，則設備復雜;反之，則不能滿(mǎn)足應用。一般以"夠用，又不浪費"為原則。

　　音質(zhì)評價(jià)方法

　　評價(jià)再現聲音的質(zhì)量有主觀(guān)評價(jià)和客觀(guān)評價(jià)兩種方法。例如：

　　1.語(yǔ)音音質(zhì)

　　評定語(yǔ)音編碼質(zhì)量的方法為主觀(guān)評定和客觀(guān)評定。目前常用的是主觀(guān)評定，即以主觀(guān)打分 (MOS)來(lái)度量，它分為以下五級：5(優(yōu))，不察覺(jué)失真;4(良)，剛察覺(jué)失真，但不討厭;3(中)，察覺(jué)失真，稍微討厭;2(差)，討厭，但不令人反感;1(劣)，極其討厭，令人反感。一般再現語(yǔ)音頻率若達7kHz以上，MOS可評5分。這種評價(jià)標準廣泛應用于多媒體技術(shù)和通信中，如可視電話(huà)、電視會(huì )議、語(yǔ)音電子郵件、語(yǔ)音信箱等。

　　2.樂(lè )音音質(zhì)

　　樂(lè )音音質(zhì)的優(yōu)劣取決于多種因素，如聲源特性(聲壓、頻率、頻譜等)、音響器材的信號特性(如失真度、頻響、動(dòng)態(tài)范圍、信噪比、瞬態(tài)特性、立體聲分離度等)、聲場(chǎng)特性(如直達聲、前期反射聲、混響聲、兩耳間互相關(guān)系數、基準振動(dòng)、吸聲率等)、聽(tīng)覺(jué)特性(如響度曲線(xiàn)、可聽(tīng)范圍、各種聽(tīng)感)等。所以，對音響設備再現音質(zhì)的評價(jià)難度較大。

　　通常用下列兩種方法：一是使用儀器測試技術(shù)指標;二是憑主觀(guān)聆聽(tīng)各種音效。由于樂(lè )音音質(zhì)屬性復雜，主觀(guān)評價(jià)的個(gè)人色彩較濃，而現有的音響測試技術(shù)又只能從某些側面反映其保真度。所以，迄今為止，還沒(méi)有一個(gè)能真正定量反映樂(lè )音音質(zhì)保真度的國際公認的評價(jià)標準。但也有報道，國際電信聯(lián)盟(ITU-T)近期已批準一種客觀(guān)評價(jià)音質(zhì)的被稱(chēng)之為電子耳的新型測量方法，可對任何音響器材的音質(zhì)進(jìn)行客觀(guān)聽(tīng)音評價(jià)，也可用于檢測電話(huà)通訊語(yǔ)音編碼系統的缺陷。

　　現將樂(lè )音音質(zhì)評價(jià)方法綜述如下 ：

　　1.主觀(guān)聽(tīng)判音效

　　通常，據樂(lè )音音質(zhì)聽(tīng)感三要素，即響度、音調和愉快感的變化和組合來(lái)主觀(guān)評價(jià)音質(zhì)的各種屬性，如低頻響亮為聲音豐滿(mǎn)，高頻響亮為聲音明亮，低頻微弱為聲音平滑，高頻微弱為聲音清澄。下面結合聲源、聲場(chǎng)及信號特性介紹幾種典型的聽(tīng)感。

　?、倭Ⅲw感

　　主要由聲音的空間感(環(huán)繞感)、定位感(方向感)、層次感(厚度感)等所構成的聽(tīng)感，具有這些聽(tīng)感的聲音稱(chēng)為立體聲。自然界的各種聲場(chǎng)本身都是富有立體感的，它是模擬聲源聲象最重要的一個(gè)特征。德?波爾效應證明，人耳的生理特點(diǎn)是：人耳在兩聲源的對稱(chēng)軸上，當聲壓差△p=0dB和時(shí)間差△t=0ms時(shí)，感覺(jué)兩聲源聲象相同，分不出有兩個(gè)聲源;而當△p>15dB或△t>3ms時(shí)，人耳就感覺(jué)到有兩個(gè)聲源，聲像往聲壓大或導前的聲源移動(dòng)，每5dB的聲壓差相當于lms的時(shí)間差。哈斯效應又進(jìn)一步證明，當△t=5ms~35ms時(shí)，人耳感到有兩個(gè)聲源;而當近次反射聲、滯后直達聲或兩個(gè)聲源的時(shí)間差△t>50ms時(shí)，即使一次反射聲(又稱(chēng)近次或前期反射聲)或滯后聲的響度比直達聲或導前聲的響度大許多倍，聲源方位仍由直達聲或導前聲決定。

　　根據人耳的這個(gè)生理特點(diǎn)，只要通過(guò)對聲音的強度、延時(shí)、混響、空間效應等進(jìn)行適當控制和處理，在兩耳人為的制造具有一定的時(shí)間差△t、相位差△θ、聲壓差△P的聲波狀態(tài)，并使這種狀態(tài)和原聲源在雙耳處產(chǎn)生的聲波狀態(tài)完全相同，人就能真實(shí)、完整地感受到重現聲音的立體感。與單聲道聲音相比，立體聲通常具有聲象分散、各聲部音量分布得當、清晰度高、背景噪聲低的特點(diǎn)。

　?、诙ㄎ桓?/p>

　　若聲源是以左右、上下、前后不同方位錄音后發(fā)送，則接收重放的聲音應能將原聲場(chǎng)中聲源的方位重現出來(lái)，這就是定位感。根據人耳的生理特點(diǎn)，由同一聲源首先到達兩耳的直達聲的最大時(shí)間差為0.44ms~0.5ms，同時(shí)還有一定的聲壓差、相位差。生理心理學(xué)證明：20Hz~200Hz低音主要*人兩耳的相位差定位，300Hz~4kHz中音主要*聲壓差定位，更高的高音主要*時(shí)間差定位?？梢?jiàn)，定位感主要由首先到達兩耳的直達聲決定，而滯后到達兩耳的一次反射聲和經(jīng)四面八方多次反射的混響聲主要模擬聲象的空間環(huán)繞感。

　?、劭臻g感

　　一次反射聲和多次反射混響聲雖然滯后直達聲，對聲音方向感影響不大，但反射聲總是從四面八方到達兩耳，對聽(tīng)覺(jué)判斷周?chē)臻g大小有重要影響，使人耳有被環(huán)繞包圍的感覺(jué)，這就是空間感?？臻g感比定位感更重要。

　?、軐哟胃?/p>

　　聲音高、中、低頻頻響均衡，高音諧音豐富，清澈纖細而不刺耳，中音明亮突出，豐滿(mǎn)充實(shí)而不生硬，低音厚實(shí)而無(wú)鼻音。

　?、莺穸雀?/p>

　　低音沉穩有力，重厚而不渾濁，高音不缺，音量適中，有一定亮度，混響合適，失真小。

　　除此之外，還有許多評價(jià)音質(zhì)的聽(tīng)感，象力度感、亮度感、臨場(chǎng)感、軟硬感、松緊感、寬窄感等。

　　2.客觀(guān)測試技術(shù)指標

　?、偈д娑?/p>

　　諧波失真，主要引起聲音發(fā)硬、發(fā)炸;而穩態(tài)或瞬態(tài)互調失真主要引起聲音毛糙、尖硬和混濁。二者均使音質(zhì)劣化，若失真度超過(guò)3%時(shí)，音質(zhì)劣化明顯。音響系統的音箱失真度最大，一般最小的失真度也要超過(guò)1%。

　　相位失真，主要引起1kHz以下的低頻聲音模糊，同時(shí)影響中頻聲音層次和聲象定位。

　　抖晃失真，主要是電機轉速不穩，主導軸-壓帶輪壓力不穩，磁頭拍打磁帶等造成磁帶震動(dòng)和卷帶量變化，進(jìn)而使信號頻率被調制，聲音音調出現混濁、顫抖。抖晃通常用音調變化的均方根值表示，通常，錄音機的抖晃率<0.1%，Hi-Fi錄音機<0.005%，普通錄像機<0.3%，視盤(pán)機<0.001%。

　?、陬l響與瞬態(tài)響應

　　頻響，指音響設備的增益或靈敏度隨信號頻率變化的情況，用通頻帶寬度和帶內不均勻度表示(如優(yōu)質(zhì)功放的頻響1Hz~200kHz±ldB)。帶寬越寬，高、低頻響應越好：不均勻度越小，頻率均衡性能越好。通常，30Hz~150Hz低頻使聲音有一定厚度基礎，150Hz~500Hz中低頻使聲音有一定力度，300Hz~500Hz中低頻聲壓過(guò)分加強時(shí)，聲音渾濁，過(guò)分衰減時(shí)，聲音乏力;500Hz~5kHz中高頻使聲音有一定明亮度，過(guò)分加強時(shí)，聲音生硬;過(guò)分衰減時(shí)，聲音散、飄;5kHz~10kHz高頻段使聲音有一定層次、色彩;過(guò)分加強時(shí)，聲音尖刺;過(guò)分衰減時(shí)，聲音暗淡、發(fā)悶。按此規律，可根據各種聽(tīng)感，定量調節音響系統的頻響效果。

　　瞬態(tài)響應，是指音響系統對突變信號的跟隨能力。實(shí)質(zhì)上它反映脈沖信號的高次諧波失真大小，嚴重時(shí)影響音質(zhì)的透明度和層次感。瞬態(tài)響應常用轉換速率V/μs表示，指標越高，諧波失真越小。如，一般放大器的轉換速率>10V/μs。

　?、坌旁氡?/p>

　　信噪比，表示信號與噪聲電平的分貝差，用S/N或SNR(dB)表示。噪聲頻率的高低，信號的強弱對人耳的影響不一樣。通常，人耳對4~8kHz的噪聲最靈敏，弱信號比強信號受噪聲影響較突出。而音響設備不同，信噪比要求也不一樣，如Hi-Fi音響要求SNR>70dB，CD機要求SNR>90dB。

　?、苈暤婪蛛x度和平衡度

　　聲道分離度，是指不同聲道間立體聲的隔離程度，用一個(gè)聲道的信號電平與串入另一聲道的信號電平差來(lái)表示。這個(gè)差值越大越好。一般要求Hi-Fi音響分離度>50dB。聲道平衡度，是指兩個(gè)聲道的增益、頻響等特性的一致性。否則，將造成聲道聲象的偏移。