CN108513226A - 一种检测双声道设备立体声效果的方法及装置 - Google Patents

一种检测双声道设备立体声效果的方法及装置 Download PDF

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CN108513226A CN201810075640.7A CN201810075640A CN108513226A CN 108513226 A CN108513226 A CN 108513226A CN 201810075640 A CN201810075640 A CN 201810075640A CN 108513226 A CN108513226 A CN 108513226A
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张欣
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Abstract

本发明实施例涉及电子设备领域，公开了一种检测双声道设备立体声效果的方法及装置。本发明中，所述检测双声道设备立体声效果的方法包括：获取待测的双声道设备的双耳声学响应；根据所述双耳声学响应，计算所述双声道设备的双耳相关系数；获取所述双声道设备在预设噪声信号下的输出声压级；根据所述双耳相关系数与所述输出声压级，生成用于表示立体声效果的感知声源宽度。本发明提供的检测双声道设备立体声效果的方法及装置能够准确的量化双声道设备客观参数和主观听感之间的对应关系，提高双声道设备的开发效率。

Description

一种检测双声道设备立体声效果的方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及电子设备领域，特别涉及一种检测双声道设备立体声效果的方法及装置。
背景技术
立体声系统，已成为大部分中高端手机、平板等设备的标准配置，是便携式终端音频系统的必然发展趋势。如何评价双声道设备的立体声效果，是所有生产厂商都需要面对的问题。用声像宽度大小可以表示立体声效果优劣，主观上，声像宽度是人耳听到的声源的横向宽度，对立体声而言即为人耳感受到的极左与极右方向入射声音之间的夹角大小；客观上，声像宽度表示的是立体声声场的横向拓展效果，通过双耳相关度或双耳分离度进行客观判断。因此，双耳相关系数(Inter-Aural Correlation Coefficient，IACC)是系统立体声效果的主观感知声源宽度(Apparent Source Width，ASW)的客观参数体现。现有技术中感知声源宽度ASW的评价方法通常基于传统的立体声系统，采用定性的方式用双耳相关系数IACC评价主观感知声源宽度ASW：两者成反比，双耳相关系数IACC越低，主观感知声源宽度ASW越宽；双耳相关系数IACC越高，主观感知声源宽度ASW越窄。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：采用定性的方式评价感知声源宽度ASW，缺少定量的评价方法，因此利用双耳相关系数IACC只可以做到与感知声源宽度ASW的相对比较，不可以定量做到绝对评价。除此以外，以往的评价方法都是基于传统的立体声系统，即听音室环境下的标准立体声扬声器配置。但是对于便携式设备，在听音方式、扬声器配置、声学性能等方面都与标准立体声扬声器配置有非常大的差异，所以这样的评价方法对便携式设备是不适用的，导致技术人员难以对便携式设备的听音效果作出准确评估，从而使得便携式设备的开发率不高。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种检测双声道设备立体声效果的方法及装置，使其能够准确的量化双声道设备客观参数和主观听感之间的对应关系，提高双声道设备的开发效率。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种检测双声道设备立体声效果的方法，包括以下步骤：获取待测的双声道设备的双耳声学响应；根据所述双耳声学响应，计算所述双声道设备的双耳相关系数；获取所述双声道设备在预设噪声信号下的输出声压级；根据所述双耳相关系数与所述输出声压级，生成用于表示立体声效果的感知声源宽度。
本发明的实施方式还提供了一种检测双声道设备立体声效果的装置，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的检测双声道设备立体声效果的方法。
本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的检测双声道设备立体声效果的方法。
本发明实施方式相对于现有技术而言，获取待测的双声道设备的双耳声学响应，并根据所述双耳声学响应计算所述双声道设备的双耳相关系数，然后获取所述双声道设备在预设噪声信号下的输出声压级，最后根据所述双耳相关系数与所述输出声压级，生成用于表示立体声效果的感知声源宽度。一方面根据所述双耳声学响应并通过计算的方式可以准确获得所述双耳相关系数，另一方面，所述双声道设备在预设噪声下声音的强弱可以通过所述输出声压级以数据的形式客观的表现出来，因此根据所述双耳相关系数与所述输出声压级生成的所述感知声源宽度可以通过数据的形式客观的标示所述双声道设备的立体声效果，从而准确的量化了双声道设备客观参数和主观听感之间的对应关系。另外，由于考虑双耳相关系数的同时也考虑到所述输出声压级对所述双声道设备的影响，更符合所述双声道设备的应用条件，有利于所述双声道设备的终端效果评估，从而提高开发效率。
另外，所述双耳相关系数IACC根据以下公式计算得到：
其中，IACC为所述双耳相关系数，PL(t)为所述左耳声学响应，PR(t)为所述右耳声学响应，为所述双耳声学响应的相关性函数。相关函数描述了两个信号之间的相似性，得到的双耳相关系数可以描述左耳声学响应与右耳声学响应的相关性大小。
另外，所述根据所述双耳相关系数与所述输出声压级，生成用于表示立体声效果的感知声源宽度，具体包括：根据以下公式计算得到所述感知声源宽度φ：
φ＝Transfer(SPL,IACC)；
其中，SPL为所述输出声压级，IACC为所述双耳相关系数。映射(Transfer)，表示符合所述双声道设备听音条件的主客观之间对应关系的函数。
另外，所述预设噪声信号为粉红噪声信号。粉红噪声是一种常用的声学测试信号，使用粉红噪声信号作为预设信号更符合所述双声道设备的应用条件下的人耳听觉特性。
另外，所述获取待测的双声道设备的双耳声学响应，具体包括：所述获取待测的双声道设备的双耳声学响应，具体包括：通过人头与躯干仿真器获取待测的双声道设备的双耳声学响应；或者，通过放置在真实人耳中的传声器获取待测的双声道设备的双耳声学响应。
另外，所述仿真器或所述传声器与所述双声道设备之间的测试距离为20厘米～50厘米。
另外，所述双声道设备的左右声学器件的出声位置之间的物理间距为13厘米～30厘米。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本发明第一实施方式提供的检测双声道设备立体声效果的方法的流程图；
图2是根据本发明第一实施方式提供的双耳声学响应的测试图；
图3是根据本发明第一实施方式提供的检测双声道设备立体声效果的方法的原理图；
图4是根据本发明第一实施方式中的获取双声道设备参数的流程图；
图5是根据本发明第二实施方式提供的一种检测双声道设备立体声效果的设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种检测双声道设备立体声效果的方法，具体流程如图1所示，包括：
S101：获取待测的双声道设备的双耳声学响应。
关于步骤S101，具体的说，通过人头与躯干仿真器或放置在真实人耳中的传声器接受双声道设备的双耳声学响应，分别为左耳声学响应和右耳声学响应。测试时，将待测样品(双声道设备)固定并放置于自由场环境中，保证待测设备的物理中心与人耳耦合器或放置于人耳中的传声器处于同一平面内，并使待测样品的物理中心与双耳连线的中点位置处于同一参考轴上，如图2所示，双声道设备发出的测试信号由头与躯干模拟器上的人耳耦合器或者真实放置于人耳中的传声器接收，以通过人耳耦合器或者传声器客观表示双声道设备的双耳声学响应。
需要说明的是，在本实施方式中，双耳声学响应的测试条件与双声道设备的听音条件相符合，即测量条件应模拟实际的听音情况。如图2所示，双声道设备的听音距离为20厘米～50厘米，优选为35厘米，该距离是用户在使用双声道设备时的正常听音距离，通过模拟实际的听音情况可以使得获取的双耳相关系数更符合双声道设备的应用条件，从而使得后续步骤中通过双耳相关系数和输出声压级获取的感知声源宽度可以更加准确的表示双声道设备的立体声效果。
可以理解的是，为了使模拟实际的听音情况更加真实，待测双声道设备的物理中心与双耳连线的中心位置需处于同一参考轴上，从而使后续步骤中获得双耳相关系数和输出声压级获取的感知声源宽度可以更加准确的表示双声道设备的立体声效果。另外，待测双声道设备的左右声学元器件的出声位置之间的物理间距应满足13厘米～30厘米。需要注意的是，这里并不是说待测双声道设备的左右声学元器件的出声位置之间的物理间距要与人头间距相同，而是说当此宽度超出这个宽度的时候，本方法便不适用。
S102：根据双耳声学响应，计算双声道设备的双耳相关系数。
关于步骤S102，具体的说，双耳声学响应为左耳声学响应和右耳声学响应，双耳相关系数根据以下公式计算得到：
IACC＝Correlation[PL(t),PR(t)]；
其中，IACC为双耳相关系数，PL(t)为左耳声学响应，PR(t)为右耳声学响应，为双耳声学响应的相关函数。
相关函数描述了两个信号之间的相似性，得到的双耳相关系数可以描述左耳声学响应与右耳声学响应的相关性大小。
S103：获取双声道设备在预设噪声信号下的输出声压级。
关于步骤S103，具体的说，声压级以符号SPL表示，其定义为将待测声压有效值p(e)与参考声压p(ref)的比值取常用对数，再乘以20，即：SPL＝20LOG(10)[p(e)/p(ref)]，其单位是分贝(dB)。在空气中参考声压p(ref)一般取为2*10E-5帕，这个数值是正常人耳对1千赫声音刚刚能觉察其存在的声压值，也就是1千赫声音的可听阈声压。一般讲，低于这一声压值，人耳就再也不能觉察出这个声音的存在了，显然该可听阈声压的声压级即为零分贝。综上所述，声压级即为根据人耳对声音强弱变化响应的特性来表示声音的大小的对数量，通过计算声压级可以准确判断声音的大小。
所述双声道设备在实际应用条件下的立体声效果，不仅与双耳相关系数有关，还与所述双声道设备本身的输出声压级有关，即使当双耳系数相同时，所述双声道设备的输出声压级不同，用户实际感受到的立体声效果也不同，所以本实施方式中的输出声压级为在预设噪声信号下的输出声压级，以使模拟的听音情况更符合双声道设备的应用条件，从而使得后续步骤中通过双耳相关系数和输出声压级获取的感知声源宽度可以更加准确的表示双声道设备的立体声效果。
需要说明的是，本实施方式中提供的计算双耳相关系数的公式只是一种具体的实现方式，实际应用中并不仅限为此，本领域技术人员可以理解，通过其他方式得到的双耳相关系数并不影响本发明的效果。
另外，本实施方式中的预设噪声信号优选为粉红噪声信号，粉红噪声的频率分量功率主要分布在中低频段，是一种常用的声学测试信号。从波形角度看，粉红噪声是分形的，在一定的范围内音频数据具有相同或类似的能量。粉红噪声的电平从低频向高频不断衰减，其幅度与频率成反比(1/f)。其幅度每倍频程(一个8度)下降3dB。噪声能量在每倍频程内是相等的。所以从频谱仪的图形上看，粉红噪声是在一个小段频谱内平直的线，并且以其倍数频率向下衰减。即1倍频，2倍频等，频率越高谱线高度越低。
S104：根据双耳相关系数与输出声压级，生成用于表示立体声效果的感知声源宽度。
关于步骤S104，具体的说，联立双声道设备的输出声压级和双耳相关系数，计算人耳主观听觉上的感知声源宽度φ，评价立体声效果。如图3所示，人耳主观听觉上的感知声源宽度可由听音员能够感受到的，由极左入射和极右入射的声音之间的最大夹角φ所表示。这种立体声声像横向拓展的效果会使听音员感受到比所看见的物理设备中，左右声道元器件之间的物理间距更大的距离。同时考虑设备输出声压级和双耳相关性的影响，量化双声道设备客观参数和主观听感之间的对应关系，对应关系通过以下公式计算：
φ＝Transfer(SPL,IACC)；
式中，φ为感知声源宽度，SPL为输出声压级，IACC为双耳声学响应。映射(Transfer)，表示符合所述双声道设备听音条件的主客观之间对应关系的函数。
需要说明的是，映射是指不同元素的集之间元素相互“对应”的关系，可以是一对一映射，也可以是多对一映射。在很多特定的数学及相关领域，映射被用来描述具有与该领域相关联的特定性质的函数，即是描述了不同集合元素之间一种特殊的对应关系。在本实方式中，表示感知声源宽度(ASW)与双耳相关系数(IACC)和输出声压级(SPL)之间的对应关系，属于多对一的映射。可以理解的是，本实施方式中提供的计算感知声源宽度的公式只是一种具体的实现方式，实际应用中并不仅限为此，本领域技术人员可以理解，通过其他方式得到的感知声源宽度并不影响本发明的效果。
本发明实施方式相对于现有技术而言，获取待测的双声道设备的双耳声学响应，并根据所述双耳声学响应计算所述双声道设备的双耳相关系数，然后获取所述双声道设备在预设噪声信号下的输出声压级，最后根据所述双耳相关系数与所述输出声压级，生成用于表示立体声效果的感知声源宽度。一方面根据所述双耳声学响应并通过计算的方式可以准确获得所述双耳相关系数，另一方面，所述双声道设备在预设噪声下声音的强弱可以通过所述输出声压级以数据的形式客观的表现出来，因此根据所述双耳相关系数与所述输出声压级生成的所述感知声源宽度可以通过数据的形式客观的标示所述双声道设备的立体声效果，从而准确的量化了双声道设备客观参数和主观听感之间的对应关系。另外，由于考虑双耳相关系数的同时也考虑到所述输出声压级对所述双声道设备的影响，又由于所述输出声压级是在预设噪声信号下获取的，更符合所述双声道设备的应用条件，有利于所述双声道设备的终端效果评估，从而提高开发效率。
值得一提的是，在双声道设备的实际生产过程中，还可以预先设置双声道设备的预期值，以此来分析双声道设备输出声压级和双耳相关系数的指标要求，通过得到的指标要求生产双声道设备，可以保证生产出来的双声道设备具备满足预期要求的立体声效果，上述获取双声道设备参数的实施例的具体流程如图4所示，包括：
S201：预设双声道设备的感知声源宽度。
关于步骤S201，具体的说，感知声源宽度是立体声声场的横向拓展效果的客观体现，通过感知声源宽度可以准确判断双声道设备的立体声效果。感知声源宽度的大小可以根据实际需求设置，以使生产出来的双声道设备具备满足预期要求的立体声效果。
S202：根据感知声源宽度计算影响双声道设备立体声效果的第一参数与第二参数之间的关系。
关于步骤S202，具体的说，利用映射(Transfer)函数的逆函数计算第一参数与第二参数之间的关系，即通过步骤S104中提供的公式在感知声源宽度φ已知的情况下反向推导第一参数与第二参数之间的函数关系即可。
S203：预设第一参数，根据第一参数及第一参数与第二参数之间的关系获取第二参数。
关于步骤S203，具体的说，当第一参数为输出声压级时，由以下公式计算双耳相关系数的性能要求：
当第一参数为双耳相关系数时，由以下公式计算输出声压级的性能要求：
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本发明第二实施方式涉及一种检测双声道设备立体声效果的装置，如图5所示，包括：
至少一个处理器301；以及，
与至少一个处理器301通信连接的存储器302；其中，
存储器302存储有可被至少一个处理器301执行的指令，指令被至少一个处理器301执行，以使至少一个处理器301能够执行如第一实施方式中的一种检测双声道设备立体声效果的方法。
其中，存储器302和处理器301采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器301和存储器302的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器301处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器301。
处理器301负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器302可以被用于存储处理器301在执行操作时所使用的数据。
本发明第三实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种检测双声道设备立体声效果的方法，其特征在于，包括：
获取待测的双声道设备的双耳声学响应；
根据所述双耳声学响应，计算所述双声道设备的双耳相关系数；
获取所述双声道设备在预设噪声信号下的输出声压级；
根据所述双耳相关系数与所述输出声压级，生成用于表示立体声效果的感知声源宽度。
2.根据权利要求1所述的检测双声道设备立体声效果的方法，其特征在于，所述双耳相关系数IACC根据以下公式计算得到：
IACC＝Correlation[PL(t),PR(t)]；
其中，PL(t)为左耳声学响应，PR(t)为右耳声学响应，为所述双耳声学响应的相关性函数。
3.根据权利要求1所述的检测双声道设备立体声效果的方法，其特征在于，所述根据所述双耳相关系数与所述输出声压级，生成用于表示立体声效果的感知声源宽度，具体包括：
根据以下公式计算得到所述感知声源宽度φ：
φ＝Transfer(SPL,IACC)；
其中，SPL为所述输出声压级，IACC为所述双耳相关系数。
4.根据权利要求1所述的检测双声道设备立体声效果的方法，其特征在于，所述预设噪声信号为粉红噪声信号。
5.根据权利要求1所述的检测双声道设备立体声效果的方法，其特征在于，所述获取待测的双声道设备的双耳声学响应，具体包括：通过人头与躯干仿真器获取待测的双声道设备的双耳声学响应；或者，
通过放置在真实人耳中的传声器获取待测的双声道设备的双耳声学响应。
6.根据权利要求5所述的检测双声道设备立体声效果的方法，其特征在于，所述仿真器或所述传声器与所述双声道设备之间的测试距离为20厘米～50厘米。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的检测双声道设备立体声效果的方法，其特征在于，所述双声道设备的左右声学器件的出声位置之间的物理间距为13厘米～30厘米。
8.一种检测双声道设备立体声效果的装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任一项所述的检测双声道设备立体声效果的方法。
9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的检测双声道设备立体声效果的方法。
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