CN111935624A - 车内音响空间感的客观评价方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车内音响空间感的客观评价方法,包括:获取车内录制信号及播放源信号;根据所述车内录制信号及播放源信号计算空间感客观参数,所述空间感客观参数包括双耳声级差、双耳时间差及双耳互相关系数;根据预设权重系数对所述空间感客观参数进行加权处理,生成并输出评价结果。本发明还公开了一种车内音响空间感的客观评价系统、一种计算机设备及一种计算机可读存储介质。本发明通过引入新的空间感客观参数,创新地分离出车内空间感进行评价,可快速有效地评价整车音响空间感的好坏。
Description
技术领域
本发明涉及汽车音响技术领域,尤其涉及一种车内音响空间感的客观评价方法、一种车内音响空间感的客观评价系统、一种计算机设备及一种计算机可读存储介质。
背景技术
随着汽车行业的高速发展,顾客对汽车的舒适性要求也随之提高,声品质已成为产品竞争力的重要因素,因此,声品质的研究与应用成为汽车声学系统的研究热点。
除了音质外,车内音响所营造的空间感也是评价车内音响的重要指标。空间感的感知与音质的感知有显著的区别,同时汽车声场环境较为复杂,影响了标准客观指标的有效性,使其缺少鲁棒性、可重复性和感知相关性。汽车声场与一般房间环境不同,车内声场环境属于小空间,具有高反射面、几何形状复杂、次优布置的扬声器及声学路径不对称等特点,不能直接沿用厅堂声学的客观指标。
因此,建立一套适用于车内音响空间感的评价方法,具有重要的研究意义和经济价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,提供一种车内音响空间感的客观评价方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质,可在车内测量并计算空间感客观参数,快速有效地对整车音响空间感进行评价。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种车内音响空间感的客观评价方法,包括:获取车内录制信号及播放源信号;根据所述车内录制信号及播放源信号计算空间感客观参数,所述空间感客观参数包括双耳声级差、双耳时间差及双耳互相关系数;根据预设权重系数对所述空间感客观参数进行加权处理,生成并输出评价结果。
作为上述方案的改进,所述根据车内录制信号及播放源信号计算空间感客观参数的步骤包括:将所述车内录制信号与播放源信号进行对齐处理;
根据对齐后的车内录制信号与播放源信号提取白噪声信号;根据所述白噪声信号计算双耳脉冲响应;根据预设参数定义公式,通过所述双耳脉冲响应计算双耳时间差、双耳声级差及双耳互相关系数。
作为上述方案的改进,所述根据预设参数定义公式,通过双耳脉冲响应计算双耳时间差的步骤包括:
根据下述公式,计算双耳互相关函数,
作为上述方案的改进,所述根据预设参数定义公式,通过双耳脉冲响应计算双耳声级差的步骤包括:
对所述双耳脉冲响应进行FFT变换,生成左右耳频率响应;
根据所述左右耳频率响应计算左右耳的声压级差,所述左右耳的声压级差即为双耳声级差。
作为上述方案的改进,所述根据预设参数定义公式,通过双耳脉冲响应计算双耳互相关系数的步骤包括:
根据下述公式,计算双耳互相关系数,
作为上述方案的改进,所述空间感客观参数还包括平均谱衰减,根据预设参数定义公式,通过双耳脉冲响应计算平均谱衰减,步骤包括:
计算平均谱衰减,所述平均谱衰减是采集的双耳信号中所有采样帧数的衰减系数的平均值。
作为上述方案的改进,所述空间感客观参数还包括平均熵,根据预设参数定义公式,通过双耳脉冲响应计算平均熵,步骤包括:
其中,为左耳信号熵,为右耳信号熵,是时间t的左耳信号,是时间t的右耳信号,是根据采样分布的直方图估计的左耳采样值的概率,是根据采样分布的直方图估计的右耳采样值的概率,T是双耳信号中的样本数,为平均熵。
相应地,本发明还提供了一种车内音响空间感的客观评价系统,包括:采集模块,用于获取车内录制信号及播放源信号;计算模块,用于根据所述车内录制信号及播放源信号计算空间感客观参数,所述空间感客观参数包括双耳声级差、双耳时间差及双耳互相关系数;评价结果输出模块,用于根据预设权重系数对所述空间感客观参数进行加权处理,生成并输出评价结果。
作为上述方案的改进,所述计算模块包括:对齐单元,用于将所述车内录制信号与播放源信号进行对齐处理;提取单元,用于根据对齐后的车内录制信号与播放源信号提取白噪声信号;脉冲计算单元,用于根据所述白噪声信号计算双耳脉冲响应;参数计算单元,用于根据预设参数定义公式,通过所述双耳脉冲响应计算双耳时间差、双耳声级差及双耳互相关系数。
作为上述方案的改进,所述空间感客观参数还包括平均谱衰减和平均熵,所述参数计算单元通过所述双耳脉冲响应计算平均谱衰减和平均熵。
相应地,本发明还提供了一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述车内音响空间感的客观评价方法的步骤。
相应地,本发明还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述车内音响空间感的客观评价方法的步骤。
实施本发明,具有如下有益效果:
本发明在车内音响客观评价的空间感上,创新地选择5个空间感客观参数(双耳声级差、双耳时间差、双耳互相关系数、平均谱衰减及平均熵)进行计算,其中,双耳互相关系数用于预测声像宽度,平均谱衰减用于预测声源距离与包围感,平均熵用于预测声源距离,双耳时间差与双耳声级差用于预测声像位置。
因此,通过在车内测量并计算空间感客观参数,能够通过客观测量进一步预估主观评价结果,可体现出不同的汽车音响系统之间的差异,从而快速有效地评价整车音响空间感的好坏,适用于车内小空间声场环境。
附图说明
图1是本发明车内音响空间感的客观评价方法的第一实施例流程图;
图2是本发明车内音响空间感的客观评价方法的第二实施例流程图;
图3是本发明车内音响空间感的客观评价系统的结构示意图;
图4是本发明车内音响空间感的客观评价系统中计算模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
参见图1,图1显示了本发明车内音响空间感的客观评价方法的第一实施例流程图,其包括:
S101,获取车内录制信号及播放源信号。
工作时,在车内播放事先准备好的“播放源信号”,同时通过录制设备录制车内的声音信号以形成“车内录制信号”。也就是说,播放源信号是指输入车辆音响设置中的音频文件;车内录制信号是指通过车内音响播放后,再录制的音频文件。
S102,根据所述车内录制信号及播放源信号计算空间感客观参数。
通过将车内录制信号与播放源信号进行对比分析,从而根据预设参数定义公式,计算出空间感客观参数。具体地,所述空间感客观参数包括双耳声级差、双耳时间差、双耳互相关系数、平均谱衰减及平均熵。其中,所述双耳互相关系数用于预测声像宽度,所述平均谱衰减用于预测声源距离与包围感,所述平均熵用于预测声源距离,所述双耳时间差与双耳声级差用于预测声像位置。
现有技术中,一般沿用厅堂声学相关参数在车内的声场进行评价。与现有技术不同的是,本发明在车内音响客观评价的空间感上,选择5个空间感客观参数进行计算,可在不同的汽车音响系统之间体现出显著差异,适用于车内小空间声场环境。
S103,根据预设权重系数对所述空间感客观参数进行加权处理,生成并输出评价结果。
通过预设权重系数与上述空间感客观参数构建模型,即可得到评价结果。需要说明的是,所述权重系数可根据实际情况进行预设,灵活性强。
例如,基础权重系数为a,双耳互相关系数对应的权重系数为b,平均谱衰减对应的权重系数为c,平均熵对应的权重系数为d,双耳声级差对应的权重系数为e,双耳时间差对应的权重系数为f,则评价结果S=a+b×双耳互相关系数+c×平均谱衰减+d×平均熵+e×双耳声级差+f×双耳时间差。
因此,本发明创新地分离出车内空间感进行评价,在车内测量并计算空间感客观参数,从而能够通过客观测量进一步预估主观评价结果,可快速有效地评价整车音响空间感的好坏。
参见图2,图2显示了本发明车内音响空间感的客观评价方法的第二实施例流程图,其包括:
S201,获取车内录制信号及播放源信号。
S202,将所述车内录制信号与播放源信号进行对齐处理。
具体地,以车内录制信号的左右通道中时延较小的通道与播放源信号进行对齐。
S203,根据对齐后的车内录制信号与播放源信号提取白噪声信号。
S204,根据所述白噪声信号计算双耳脉冲响应。
具体地,通过对齐后的白噪声信号计算双耳脉冲响应。
S205,根据预设参数定义公式,通过所述双耳脉冲响应计算双耳时间差、双耳声级差、双耳互相关系数、平均谱衰减及平均熵。
下面分别结合具体的计算方式分别对双耳时间差、双耳声级差、双耳互相关系数、平均谱衰减及平均熵进行说明。
(1)双耳时间差ITD
听觉声源宽度通常采用最大互相关值进行评价,最大互相关值是一个有效的厅堂音质评价指标,可将其引入车内音响的空间感客观参数上。在实际测量中,最大互相关值越小,双耳差异越大,声源宽度越宽。而在计算最大互相关值前,需先计算双耳互相关函数。
而最大互相关值则取了双耳最大时间差范围内(通常取|t|<1ms)双耳互相关函数的最大值,目的是获得一个有效的单值评价量。
(2)双耳声级差ILD
双耳声级差即左右耳的声压级之差,双耳声级差与频率相关。
计算时双耳声级差,先对所述双耳脉冲响应(或白噪声)进行FFT变换,生成左右耳频率响应;再根据所述左右耳频率响应计算左右耳的声压级差,所述左右耳的声压级差即为双耳声级差。
双耳互相关系数用于预测宽度。鉴于中心频率在570 Hz- 2160 Hz之间的9个临界频带时,最大互相关值与整体空间质量之间的相关性更高。因此,本发明将相关噪声信号用作双耳互相关系数的测试激励,并且通过仿真人头获取重放的信号。具体地,根据下述公式,计算双耳互相关系数,
其中,t为时间,9表示最大互相关值的中心频率为570 Hz -2160 Hz之间的9个中心频率,IACC为最大互相关值。
平均谱衰减用于预测距离与包围感。平均谱衰减可描述音频信号的高频成分的变化,这些变化会影响感知的声源距离。
计算平均谱衰减时,需首先确定衰减系数,所述衰减系数是满足不等式的频率rj的最小值,其中,Mj是在帧j与频率下标k下左右耳信号和的傅里叶变换幅度,K为最大频率下标;然后,计算平均谱衰减,所述平均谱衰减是采集的双耳信号中所有采样帧数的衰减系数的平均值。
S206,根据预设权重系数对所述空间感客观参数进行加权处理,生成并输出评价结果。
下面以4辆某型号车辆的车内音响系统为例,对本发明做进一步的详细说明。
步骤一、获取车内录制信号及播放源信号;
步骤二、将所述车内录制信号与播放源信号进行对齐处理;
步骤三、根据对齐后的车内录制信号与播放源信号提取白噪声信号;
步骤四、根据所述白噪声信号计算双耳脉冲响应;
步骤五、根据预设参数定义公式,通过双耳脉冲响应计算空间感客观参数,具体的空间感客观参数如表1所示:
表1
车型 | 车型1 | 车型2 | 车型3 | 车型4 |
双耳互相关系数 | 0.12 | 0.2 | 0.23 | 0.18 |
平均谱衰减(Hz) | 15315 | 16876 | 14683 | 15769 |
平均熵 | -1.95 | -1.06 | -1.94 | -1.69 |
双耳时间差(μs) | 188 | 979 | 438 | 438 |
双耳声级差(dB) | 1.8 | 1.6 | 4 | 1.8 |
步骤六、根据预设权重系数对所述空间感客观参数进行加权处理,生成并输出评价结果,具体的权重系数如表2所示:
表2
权重系数 | 取值 |
a | 5 |
b | -0.6 |
c | 0.0003 |
d | -1 |
e | -0.002 |
f | -1 |
计算出评价结果如表3所示:
表3
车型 | 车型1 | 车型2 | 车型3 | 车型4 |
评价结果 | 9.30 | 7.44 | 6.33 | 8.64 |
由上可知,参数双耳互相关系数越小,预测声像宽度越窄,上述样本中声像宽度从窄到宽的大小关系为车型1> 车型4> 车型2> 车型3;平均谱衰减用于预测距离与包围感;平均熵越小,预测声源距离越远;双耳时间差与双耳声级差共同影响声像左右位置,两者的绝对值越小,预测的声像位置越居中。
在频率小于1.5 kHz的情况下,双耳时间差是定位的主要因素;
在频率处于1.5~4 kHz的情况下,双耳时间差与双耳声级差共同影响定位;
在频率处于4~5 kHz的情况下,双耳声级差是定位的主要因素。
对于双耳时间差,车型1的该值最小,预测该位置小于1.5 kHz的声像位置较为居中,略微偏左;而车型2的双耳时间差接近1000μs,声像位置会有明显偏离。
因此,本发明中空间感客观参数,在不同车上均体现出了明显差异,从而可以得到评价结果为:车型1> 车型4> 车型2> 车型3。
参见图3,图3显示了本发明车内音响空间感的客观评价系统100的具体结构,其包括采集模块1、计算模块2及评价结果输出模块3,具体地:
采集模块1,用于获取车内录制信号及播放源信号。其中,播放源信号是指输入车辆音响设置中的音频文件;车内录制信号是指通过车内音响播放后,再录制的音频文件。
计算模块2,用于根据所述车内录制信号及播放源信号计算空间感客观参数。所述空间感客观参数包括双耳声级差、双耳时间差、双耳互相关系数、平均谱衰减及平均熵。其中,所述双耳互相关系数用于预测声像宽度,所述平均谱衰减用于预测声源距离与包围感,所述平均熵用于预测声源距离,所述双耳时间差与双耳声级差用于预测声像位置。
评价结果输出模块3,用于根据预设权重系数对所述空间感客观参数进行加权处理,生成并输出评价结果。通过预设权重系数与上述空间感客观参数构建模型,即可得到评价结果。需要说明的是,所述权重系数可根据实际情况进行预设,灵活性强。例如,基础权重系数为a,双耳互相关系数对应的权重系数为b,平均谱衰减对应的权重系数为c,平均熵对应的权重系数为d,双耳声级差对应的权重系数为e,双耳时间差对应的权重系数为f,则评价结果S=a+b×双耳互相关系数+c×平均谱衰减+d×平均熵+e×双耳声级差+f×双耳时间差。
因此,本发明在车内音响客观评价的空间感上,选择5个空间感客观参数进行计算,可在不同的汽车音响系统之间体现出显著差异,适用于车内小空间声场环境。
如图4所示,所述计算模块2包括:
对齐单元21,用于将所述车内录制信号与播放源信号进行对齐处理。具体地,以车内录制信号的左右通道中时延较小的通道与播放源信号进行对齐。
提取单元22,用于根据对齐后的车内录制信号与播放源信号提取白噪声信号。
脉冲计算单元23,用于根据所述白噪声信号计算双耳脉冲响应。具体地,脉冲计算单元23通过对齐后的白噪声信号计算双耳脉冲响应。
参数计算单元24,用于根据预设参数定义公式,通过所述双耳脉冲响应计算双耳时间差、双耳声级差、双耳互相关系数、平均谱衰减及平均熵。
具体地,参数计算单元24执行以下计算:
(2)对所述双耳脉冲响应(或白噪声)进行FFT变换,生成左右耳频率响应;再根据所述左右耳频率响应计算左右耳的声压级差,所述左右耳的声压级差即为双耳声级差。
其中,t为时间,9表示最大互相关值的中心频率为570 Hz -2160 Hz之间的9个中心频率,IACC为最大互相关值。
计算平均谱衰减,所述平均谱衰减是采集的双耳信号中所有采样帧数的衰减系数的平均值。
本发明创新地分离出车内空间感进行评价,在车内测量并计算空间感客观参数,从而能够通过客观测量进一步预估主观评价结果,可快速有效地评价整车音响空间感的好坏。
相应地,本发明还提供了一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述车内音响空间感的客观评价方法的步骤。同时,本发明还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述车内音响空间感的客观评价方法的步骤。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种车内音响空间感的客观评价方法,其特征在于,包括:
获取车内录制信号及播放源信号;
根据所述车内录制信号及播放源信号计算空间感客观参数,所述空间感客观参数包括双耳声级差、双耳时间差、双耳互相关系数;
根据预设权重系数对所述空间感客观参数进行加权处理,生成并输出评价结果。
2.如权利要求1所述的车内音响空间感的客观评价方法,其特征在于,所述根据车内录制信号及播放源信号计算空间感客观参数的步骤包括:
将所述车内录制信号与播放源信号进行对齐处理;
根据对齐后的车内录制信号与播放源信号提取白噪声信号;
根据所述白噪声信号计算双耳脉冲响应;
根据预设参数定义公式,通过所述双耳脉冲响应计算双耳时间差、双耳声级差及双耳互相关系数。
4.如权利要求2所述的车内音响空间感的客观评价方法,其特征在于,所述根据预设参数定义公式,通过双耳脉冲响应计算双耳声级差的步骤包括:
对所述双耳脉冲响应进行FFT变换,生成左右耳频率响应;
根据所述左右耳频率响应计算左右耳的声压级差,所述左右耳的声压级差即为双耳声级差。
8.一种车内音响空间感的客观评价系统,其特征在于,包括:
采集模块,用于获取车内录制信号及播放源信号;
计算模块,用于根据所述车内录制信号及播放源信号计算空间感客观参数,所述空间感客观参数包括双耳声级差、双耳时间差及双耳互相关系数;
评价结果输出模块,用于根据预设权重系数对所述空间感客观参数进行加权处理,生成并输出评价结果。
9.如权利要求8所述的车内音响空间感的客观评价系统,其特征在于,所述计算模块包括:
对齐单元,用于将所述车内录制信号与播放源信号进行对齐处理;
提取单元,用于根据对齐后的车内录制信号与播放源信号提取白噪声信号;
脉冲计算单元,用于根据所述白噪声信号计算双耳脉冲响应;
参数计算单元,用于根据预设参数定义公式,通过所述双耳脉冲响应计算双耳时间差、双耳声级差及双耳互相关系数。
10.如权利要求9所述的车内音响空间感的客观评价系统,其特征在于,所述空间感客观参数还包括平均谱衰减和平均熵,所述参数计算单元通过所述双耳脉冲响应计算平均谱衰减和平均熵。
11.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
12.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,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中任一项所述的方法的步骤。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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