[发明专利]双耳声强差ILD临界感知特性的测量方法及其装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种双耳声强差临界感知特性的测量方法及其装置，更具体地，涉及空间音频编码中提取的双耳声强差参数的临界感知特性的测量方法及其装置。

背景技术：

在空间音频编码技术里，空间参数表达了多声道(含立体声)音频中蕴涵的空间信息。双耳声强差(Interaural Level Difference，以下简称ILD)是众多空间参数中较为重要的一个，它表达了声道间强度差对声源方向定位的影响。简单说来，如果左耳感受到的声音强度比右耳的大，那么听音人会觉得声音来自左侧方向，反之亦然。双耳声强差是听觉系统辨别声源方位的重要依据之一。

当前空间心理声学研究表明，人耳对ILD的感知存在着掩蔽效应。也就是说，当ILD值变化到一个临界范围之内时，人耳已经不能感知到声源方向的变化。该临界值称为ILD临界感知阈值(Just noticeable difference，以下简称JND)，它描述了人耳恰可感知的ILD的临界值，也称为ILD绝对阈值。在绝对阈值之下的ILD值不能被人耳感知到，这种现象称为绝对掩蔽。人的听觉系统对于不同操作单元上的ILD存在着感知差异，也就是说在不同频率下，ILD绝对阈值是有差异的。

然而当前对空间音频参数ILD的研究并没有对其临界感知特性在全频带进行分析，也就是说，对ILD参数在不同频率和不同响度下表现出的感知特性差异也还没有定量的描述。在现有的空间音频编码中，对ILD的处理方法包括两类：一类是在整个信号频率范围内对各操作单元(如各个划分的子带)的ILD都进行编码；另一类是为降低编码的参数码率，忽略ILD对编码音质的影响而不对其进行编码。这两类的处理方法，要么忽略了ILD在不同操作单元具有的感知差异，浪费了参数编码码率，要么以编码音质的下降为代价而不处理双耳对强度差异的感知信息，从而使得编码信号中存在大量无法去除的主观冗余信息，降低编码压缩效率。

发明内容：

本发明依据人耳的听觉特性，提出一种分频带测量ILD临界感知特性的方法及其装置，目的在于指导空间音频编码，有效去除当前空间参数主观冗余难以去除的难题。本发明中频率覆盖的范围是20Hz到20KHz。该方法将音频信号划分为若干子带，依据附图2所示的ILD调整的原理图，对每个原始音，通过增益控制器g₁和g₂，制作给定ILD下的立体测试音。通过主观测听获得各子带上ILD临界阈值，得出相应的JND曲线。

本发明的解决方案包括以下步骤：

一种双耳声强差ILD临界感知特性的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、由响度选取单元确定各个响度级选取，由频率选取单元确定频带划分规则以及所有测试音的频率；

步骤2、由原始音制作单元将步骤1中选取的响度换算成声压级，并根据步骤(1)中选取的频率和本步骤换算后的声压级制作各响度级以及各频率下的原始音；

步骤3、输入各响度级各频率下的原始音，由ILD测试序列制作单元对每个原始音设定至少两个ILD值，制作测试序列，其中一个ILD值对应参考音，其他作为测试音。

步骤4、测试者对步骤3中所有测试序列进行主观测试，记录其感知到声源方向发生变化的临界测试音。

在上述的双耳声强差ILD临界感知特性的测量方法，在步骤1中，响度级在人耳听觉域内选取，听觉域范围为20Hz～20KHz，频带划分采用Bark带划分规则，测试音频率选取每个Bark带中心频率。

在上述的双耳声强差ILD临界感知特性的测量方法，在步骤3中，所述的对原始音设定的ILD值，正值代表左声道比右声道强，负值代表右声道比左声道强，参数设置为ILD＝0的测试音作为参考音。

在上述的双耳声强差ILD临界感知特性的测量方法，在步骤3中，对每个原始音制作测试音和参考音时设定双耳时间差ITD＝0，耳间相关度IC＝1。

在上述的双耳声强差ILD临界感知特性的测量方法，在步骤4中，主观测试的具体方法为：对每个原始音，测试者首先反复对参考音进行声源定位，将参考音的声源位置确定为中心位置，然后使ILD值从0开始分别向正数和负数两边逐渐变化，并对相应的测试音进行测听。

在上述的双耳声强差ILD临界感知特性的测量方法，所述步骤4中所述记录测试者感知到声源方向发生变化的临界测试音的具体方法为如下选择记录：

人耳感觉测试音与参考音声源方向是相同的，比对结果记录为0；

人耳感知到了测试音与参考音声源方向不同，则比对结果记录为1；