Hoe kan je blik smakelijker laten klinken? – Over audiocompressie en codering gesproken, deel 2

 

SMR (signaal-naar-maskatio): verwijst naar de afstand van de maskeringscurve tot de door de maskering gegenereerde drempel binnen een kritische frequentieband.

SNR (signaal-ruisverhouding): verwijst naar de signaal-ruisverhouding van het signaal na kwantisering van m bits, die gelijk is aan de verhouding van de variantie van het signaal vóór kwantisering tot de variantie van de kwantiseringsruis.

MNR (mask-to-noise): verwijst naar de hoeveelheid vervorming die het menselijk oor kan waarnemen na verwerking. De waarde is gelijk aan het verschil tussen SNR en SMR.

Het grijze gebied Critical Band verwijst naar de kritische band, Masking Threshold is de maskeerdrempelcurve en SMR in de afbeelding verwijst naar de maximale waarde van SMR in de kritische band.

Het is vermeldenswaard dat de SMR, SNR en NMR die we hierboven hebben besproken allemaal gebaseerd zijn op kritieke banden, maar het maskeringseffect heeft niet alleen invloed op hun eigen kritieke banden, maar ook op nabijgelegen kritieke banden, wat ductiliteit wordt genoemd; De afbeelding toont een curve-maskering in een kritische frequentieband; Wat de werkelijke situatie betreft, zijn er vaak meerdere maskeercurven, dwz polyfone maskeercurven. Deze maskeercurve kan worden beschouwd als de superpositie van de maskeercurven die overeenkomen met elke grondtoon. . Voor meer specifieke inhoud in dit deel, zie boeken met betrekking tot psychoakoestiek.

“Tijdmaskering” betekent dat een hard geluid voor of na een zwak geluid verschijnt en dat het luidste geluid op dit moment wordt gemaskeerd. De belangrijkste reden voor tijdelijke maskering is dat het menselijk brein een bepaalde tijd nodig heeft om de informatie te verwerken. Het specifieke effect van dit fenomeen kan in deze afbeelding worden getoond.

Afbeelding 3: Schematisch diagram van tijdmaskering, u kunt verschillende maskeringseffecten zien die worden veroorzaakt door verschillende geluidsemissietijden

Een ander belangrijk concept voor compressiealgoritmen is de “kritieke bandbreedte” van maskering: Harvey Fletcher voerde een experiment [3] uit om het effect van ruisbanden op toonhoogtemaskering te ontdekken. In experimenten heeft het signaal met vaste toonhoogte verschillende ruisbandbreedtes die erop zijn gecentreerd. Uit hun onderzoek blijkt dat de kritische bandbreedte van de ruis het grootste maskerende effect genereert en dat energie buiten deze band geen invloed heeft op de maskering. Dit kan worden verklaard door een auditief systeem met een auditief filter gericht op de toonhoogtefrequentie. De bandbreedte van het masker in dit auditieve filter maskeert effectief de toon, maar het deel van het masker buiten het filter heeft geen effect.

Dit effect kan in sommige compressie-algoritmen worden gebruikt om de totale hoeveelheid gegevens te verminderen door de nauwkeurigheid van het weergeven van een deel van het signaal buiten de kritische bandbreedte te verminderen (merk op dat algemene algoritmen zoals MP3 gemaskeerd geluid niet volledig uitsluiten, in plaats daarvan verminderen ze de nauwkeurigheid van het gemaskeerde geluid nauwkeurigheid om onnatuurlijk geluid te voorkomen).

Figuur 4: Schematisch diagram van het maskeereffect, met de relatie tussen kritische bandbreedte (kritische bandbreedte) en frequentie (signaaltoon)

 

gehoordrempel

Onder specifieke omstandigheden wordt de minimale luisterintensiteit waarbij de proefpersoon meer dan de helft van de meerdere stimulussignalen in de test kan waarnemen, de gehoordrempel genoemd [4]. De “gehoordrempel” die in de figuur wordt weergegeven, is de minimale geluidsintensiteit die mensen kunnen waarnemen bij de bijbehorende frequentie. Sommige compressiecoderingsindelingen verwijderen frequentiepunten onder de gehoordrempel om audiogegevenscompressie uit te voeren.

Hoe kan je blik smakelijker laten klinken? – Over compressie en audiocodering gesproken

De laatste keer dat ik het had over [Hoe kan ik ingeblikte goederen lekkerder laten klinken? ——Een kort gesprek over audiocompressie en -codering (deel 1)], de belangrijkste taak van het audiocompressie-algoritme is om het deel van de frequentie buiten het bereik van het menselijk oor te comprimeren en het deel dat “inefficiënt” is voor de mens perceptie Voor deze inhoud, Wat we moeten weten: auditieve maskeringseffecten

auditief maskerend effect

 

In 1894 rapporteerde de Amerikaanse natuurkundige Alfred M. Mayer dat een toon gemaskeerd kan worden door een andere toon met een lagere frequentie. In 1959 beschreef Richard Ehmer een complete set van auditieve curven voor dit fenomeen. Tussen 1967 en 1974 werkte Eberhard Zwicker op het gebied van afstemming en maskering van belangrijke frequentiebanden. Auditieve maskeringseffecten kunnen worden onderverdeeld in “gelijktijdige maskering” en “tijdelijke maskering”.

“Gelijktijdige maskering” verwijst naar het fenomeen dat twee geluiden van verschillende frequenties tegelijkertijd worden afgespeeld. Vanwege de kenmerken van de menselijke perceptie van geluid, wordt een zwakker signaal gemaskeerd door een ander signaal. Samengevat heeft pure toonmaskering de volgende kenmerken: bas is gemakkelijk te maskeren vanuit hoge tonen en hoge tonen zijn moeilijker te maskeren vanuit lage tonen; pure tonen met vergelijkbare frequenties zijn gemakkelijk te maskeren; wanneer het geluidsdrukniveau van het maskeergeluid toeneemt, zal de maskeerdrempel toenemen en het gemaskeerde geluid toenemen. Het frequentiebereik wordt groter. Hier is een schematisch diagram om dit fenomeen te beschrijven:

zoals weergegeven in de afbeeldingen, maskeert het maskeereffect signalen van ongeveer 0,7 kHz, 1,6 kHz en 2,3 kHz, waarbij de SPL van het 0,7 kHz-signaal onder de luisterdrempel ligt en niet hoorbaar is zonder maskering.

Op basis hiervan worden drie belangrijke begrippen SMR, SNR en MNR geïntroduceerd. wederzijdse relatie