音質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和音質(zhì)評(píng)價(jià)方法

音質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和音質(zhì)評(píng)價(jià)方法

●音質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
　　所謂聲音的質(zhì)量，是指經(jīng)傳輸、處理后音頻信號(hào)的保真度。目前，業(yè)界公認(rèn)的聲音質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為4級(jí)，即數(shù)字激光唱盤(pán)CD-DA質(zhì)量，其信號(hào)帶寬為10Hz~20kHz；調(diào)頻廣播FM質(zhì)量，其信號(hào)帶寬為20Hz~15kHz；調(diào)幅廣播AM質(zhì)量，其信號(hào)帶寬為50Hz~7kHz；電話的話音質(zhì)量，其信號(hào)帶寬為200Hz~3400Hz。可見(jiàn)，數(shù)字激光唱盤(pán)的聲音質(zhì)量最高，電話的話音質(zhì)量最低。除了頻率范圍外，人們往往還用其它方法和指標(biāo)來(lái)進(jìn)一步描述不同用途的音質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　對(duì)模擬音頻來(lái)說(shuō)，再現(xiàn)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(jí)除了用音頻信號(hào)的頻率范圍外，還用失真度、信噪比等指標(biāo)來(lái)衡量。 對(duì)數(shù)字音頻來(lái)說(shuō)，再現(xiàn)聲音頻率的成分越多，誤碼率越小，音質(zhì)越好。通常用數(shù)碼率（或存儲(chǔ)容量）來(lái)衡量，取樣頻率越高、量化比特?cái)?shù)越大，聲道數(shù)越多，存儲(chǔ)容量越大，當(dāng)然保真度就高，音質(zhì)就好。

　　聲音的類別特點(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(xiàn)在清晰、不失真、再現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)原來(lái)聲源的一切聲象。

　　音頻信號(hào)的用途不同，采用壓縮的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。如，電話質(zhì)量的音頻信號(hào)采用ITU－TG·711標(biāo)準(zhǔn)，8kHz取樣，8bit量化，碼率64Kbps。AM廣播采用ITU－TG·722標(biāo)準(zhǔn)，16kHz取樣，14bit量化，碼率224Kbps。高保真立體聲音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)由ISO和ITU-T聯(lián)合制訂，CD11172-3MPEG音頻標(biāo)準(zhǔn)為48kHz、44.1kHz、32kHz取樣，每聲道數(shù)碼率32Kbps~448Kbps，適合CD-DA光盤(pán)用。

　　對(duì)聲音質(zhì)量要求過(guò)高，則設(shè)備復(fù)雜；反之，則不能滿足應(yīng)用。一般以“夠用，又不浪費(fèi)”為原則。

●音質(zhì)評(píng)價(jià)方法

　　評(píng)價(jià)再現(xiàn)聲音的質(zhì)量有主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)兩種方法。例如：

1．語(yǔ)音音質(zhì)

　　評(píng)定語(yǔ)音編碼質(zhì)量的方法為主觀評(píng)定和客觀評(píng)定。目前常用的是主觀評(píng)定，即以主觀打分 （MOS）來(lái)度量，它分為以下五級(jí)：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(xiàn)語(yǔ)音頻率若達(dá)7kHz以上，MOS可評(píng)5分。這種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)廣泛應(yīng)用于多媒體技術(shù)和通信中，如可視電話、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(hào)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(dá)聲、前期反射聲、混響聲、兩耳間互相關(guān)系數(shù)、基準(zhǔn)振動(dòng)、吸聲率等）、聽(tīng)覺(jué)特性（如響度曲線、可聽(tīng)范圍、各種聽(tīng)感）等。所以，對(duì)音響設(shè)備再現(xiàn)音質(zhì)的評(píng)價(jià)難度較大。

　　通常用下列兩種方法：一是使用儀器測(cè)試技術(shù)指標(biāo)；二是憑主觀聆聽(tīng)各種音效。由于樂(lè)音音質(zhì)屬性復(fù)雜，主觀評(píng)價(jià)的個(gè)人色彩較濃，而現(xiàn)有的音響測(cè)試技術(shù)又只能從某些側(cè)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(guó)際公認(rèn)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。但也有報(bào)道，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU-T）近期已批準(zhǔn)一種客觀評(píng)價(jià)音質(zhì)的被稱之為電子耳的新型測(cè)量方法，可對(duì)任何音響器材的音質(zhì)進(jìn)行客觀聽(tīng)音評(píng)價(jià)，也可用于檢測(cè)電話通訊語(yǔ)音編碼系統(tǒng)的缺陷。

現(xiàn)將樂(lè)音音質(zhì)評(píng)價(jià)方法綜述如下：

（1）主觀聽(tīng)判音效

　　通常，據(jù)樂(lè)音音質(zhì)聽(tīng)感三要素，即響度、音調(diào)和愉快感的變化和組合來(lái)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)的各種屬性，如低頻響亮為聲音豐滿，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(jié)合聲源、聲場(chǎng)及信號(hào)特性介紹幾種典型的聽(tīng)感。

①立體感

　　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(gòu)成的聽(tīng)感，具有這些聽(tīng)感的聲音稱為立體聲。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(yīng)證明，人耳的生理特點(diǎn)是：人耳在兩聲源的對(duì)稱軸上，當(dāng)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(dāng)△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?qū)暗穆曉匆苿?dòng)，每5dB的聲壓差相當(dāng)于lms的時(shí)間差。哈斯效應(yīng)又進(jìn)一步證明，當(dāng)△t＝5ms~35ms時(shí)，人耳感到有兩個(gè)聲源；而當(dāng)近次反射聲、滯后直達(dá)聲或兩個(gè)聲源的時(shí)間差△t＞50ms時(shí)，即使一次反射聲（又稱近次或前期反射聲）或滯后聲的響度比直達(dá)聲或?qū)奥暤捻懚却笤S多倍，聲源方位仍由直達(dá)聲或?qū)奥暃Q定。

　　根據(jù)人耳的這個(gè)生理特點(diǎn)，只要通過(guò)對(duì)聲音的強(qiáng)度、延時(shí)、混響、空間效應(yīng)等進(jìn)行適當(dāng)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(xiàn)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(dāng)、清晰度高、背景噪聲低的特點(diǎn)。

②定位感

　　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(yīng)能將原聲場(chǎng)中聲源的方位重現(xiàn)出來(lái)，這就是定位感。根據(jù)人耳的生理特點(diǎn)，由同一聲源首先到達(dá)兩耳的直達(dá)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低音主要靠人兩耳的相位差定位，300Hz~4kHz中音主要靠聲壓差定位，更高的高音主要靠時(shí)間差定位。可見(jiàn)，定位感主要由首先到達(dá)兩耳的直達(dá)聲決定，而滯后到達(dá)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。

③空間感

　　一次反射聲和多次反射混響聲雖然滯后直達(dá)聲，對(duì)聲音方向感影響不大，但反射聲總是從四面八方到達(dá)兩耳，對(duì)聽(tīng)覺(jué)判斷周圍空間大小有重要影響，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。

④層次感 聲音高、中、低頻頻響均衡，高音諧音豐富，清澈纖細(xì)而不刺耳，中音明亮突出，豐滿充實(shí)而不生硬，低音厚實(shí)而無(wú)鼻音。

⑤厚度感

　　低音沉穩(wěn)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(píng)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）客觀測(cè)試技術(shù)指標(biāo)

①失真度

　　諧波失真，主要引起聲音發(fā)硬、發(fā)炸；而穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)互調(diào)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(tǒng)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(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，主導(dǎo)軸-壓帶輪壓力不穩(wěn)，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(hào)頻率被調(diào)制，聲音音調(diào)出現(xiàn)混濁、顫抖。抖晃通常用音調(diào)變化的均方根值表示，通常，錄音機(jī)的抖晃率＜0.1％，Hi-Fi錄音機(jī)＜0.005％，普通錄像機(jī)＜0.3％，視盤(pán)機(jī)＜0．001％。

②頻響與瞬態(tài)響應(yīng)

　　頻響，指音響設(shè)備的增益或靈敏度隨信號(hào)頻率變化的情況，用通頻帶寬度和帶內(nèi)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(yīng)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(chǔ)，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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)時(shí)，聲音尖刺；過(guò)分衰減時(shí)，聲音暗淡、發(fā)悶。按此規(guī)律，可根據(jù)各種聽(tīng)感，定量調(diào)節(jié)音響系統(tǒng)的頻響效果。

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

③信噪比

　　信噪比，表示信號(hào)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(hào)的強(qiáng)弱對(duì)人耳的影響不一樣。通常，人耳對(duì)4~8kHz的噪聲最靈敏，弱信號(hào)比強(qiáng)信號(hào)受噪聲影響較突出。而音響設(shè)備不同，信噪比要求也不一樣，如Hi-Fi音響要求SNR＞70dB，CD機(jī)要求SNR＞90dB。

④聲道分離度和平衡度

　　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(hào)電平與串入另一聲道的信號(hào)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。