音频性能评价系统及方法与流程

本发明涉及音频技术领域，特别涉及一种音频性能评价系统及方法。

背景技术：

从音频的发展历程来看，经历了从无声电影时期(1895～1926)到有声电影时期(从1927年开始)，而整个有声电影时期，经历了从单声道->立体声->5.1/7.1->ia这几个阶段。结合无声电影时期，可以把电影声音发展历程归纳为无声、点(单声道)、线(立体声)、面(环绕声)、体。如何评价一个音频的好坏呢，现有的一般采用盲测方法，盲测，从字面意义上理解就是不用眼睛或者其他测量工具来进行的测试，也就是没有目的的测试。现实中的盲测，是指人通过实际用耳朵来单纯的听某几个音频，然后通过人的主观认知来比较各个音频的性能。由于不同的测试人的喜好、听觉、认知不同，所以不同的人来听同样的几个音频，得到的针对于几个音频好坏的结论是不一样的，这样的盲测带有人的主观意识，获得评价结果是不准确的。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种音频性能评价系统及方法，可以准确的对音频的好坏进行评价。

本发明实施例提供了一种音频性能评价系统，包括：

静态对象源发生器、渲染装置、信号采集分析装置、数据处理装置；

所述静态对象源发生器用于：生成音频对象信号，所述音频对象信号包括第一位置信息，将所述音频对象信号发送至所述数据处理装置；

所述渲染装置用于：接收所述音频对象信号，并将所述音频对象信号发出；

所述信号采集分析装置用于：采集所述音频对象信号获得信号数据，对所述信号数据进行分析获得第二位置信息；

所述数据处理装置用于：将所述第一位置信息与所述第二位置信息进行比较，获得沉浸式指数，所述沉浸式指数用来评价音频性能。

本发明实施例还提供了一种音频性能评价方法，包括：

静态对象源发生器生成音频对象信号，所述音频对象信号包括第一位置信息，将所述音频对象信号发送至数据处理装置；

渲染装置接收所述音频对象信号，并将所述音频对象信号发出；

信号采集分析装置采集所述音频对象信号获得信号数据，对所述信号数据进行分析获得第二位置信息；

数据处理装置将所述第一位置信息与所述第二位置信息进行比较，获得沉浸式指数，所述沉浸式指数用来评价音频性能。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述音频性能评价方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述音频性能评价方法的计算机程序。

在本发明实施例中，通过静态对象源发生器生成音频对象信号，所述音频对象信号包括第一位置信息，然后将所述音频对象信号发送至数据处理装置，通过渲染装置接收所述音频对象信号，并将所述音频对象信号发出；通过信号采集分析装置采集所述音频对象信号获得信号数据，对所述信号数据进行分析获得第二位置信息；通过数据处理装置将所述第一位置信息与所述第二位置信息进行比较，获得沉浸式指数，所述沉浸式指数用来评价音频性能。与现有的通过人来听、通过人的主观意识来评价音频好坏相比，本发明采用量化指标来评价音频好坏，使得评价结果变得更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种音频性能评价系统结构框图；

图2是本发明实施例提供的一种笛卡尔坐标系统示意图；

图3是本发明实施例提供的一种极坐标系统示意图；

图4是本发明实施例提供的一种音频性能评价系统(包括基于耳机的渲染装置、人工头分析仪)结构框图；

图5是本发明实施例提供的一种人工头分析仪的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种音频性能评价系统(包括基于扬声器的渲染装置、麦克风球形阵列)结构框图；

图7是本发明实施例提供的一种麦克风球形阵列的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种音频性能评价系统(包括基于声场的渲染装置、人工头分析仪或麦克风球形阵列)结构框图；

图9是本发明实施例提供的三种形式(dt、do、ho)的沉浸式指数比较结果示意图；

图10是本发明实施例提供的音频性能评价方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中，提供了一种音频性能评价系统，如图1所示，该系统包括：静态对象源发生器、渲染装置、信号采集分析装置、数据处理装置；

所述静态对象源发生器用于：生成音频对象信号，所述音频对象信号包括第一位置信息，将所述音频对象信号发送至所述数据处理装置；

所述渲染装置用于：接收所述音频对象信号，并将所述音频对象信号发出；

所述信号采集分析装置用于：采集所述音频对象信号获得信号数据，对所述信号数据进行分析获得第二位置信息；

所述数据处理装置用于：将所述第一位置信息与所述第二位置信息进行比较，获得沉浸式指数，所述沉浸式指数用来评价音频性能。

沉浸式指数的核心思想或者理念是测量沉浸式音频点声源的分布完整性与聚焦性。沉浸式指数的思路是通过在三维空间笛卡尔系统(图2所示，坐标形式是(x，y，z))或者极坐标系统(图3所示，坐标形式是(θ，φ))中产生点声源(离散型的静态对象)，然后通过测量的方法验证该点声源是否可以被如实呈现，并且保证一定聚焦性的进行呈现。

在本发明实施例中，如图4所示，所述渲染装置可以为基于耳机的渲染装置，所述信号采集分析装置可以为人工头分析仪，即人工头分析仪适用于采用耳机渲染的环境。基于耳机的渲染装置佩戴于人工头分析仪上。人工头分析仪的结构示意图如图5所示，其中，1号至4号表示音频对象信号。

所述人工头分析仪具体用于：

采集所述音频对象信号s后获得第一左耳信号数据s*fir-l-x和第一右耳信号数据s*fir-r-x；

将所述第一左耳信号数据s*fir-l-x和第一右耳信号数据s*fir-r-x进行去信号处理，获得第二左耳信号数据fir-l-x和第二右耳信号数据fir-r-x；

根据所述第二左耳信号数据fir-l-x和第二右耳信号数据fir-r-x，在经过插值加密过的hrtf数据库进行检索，获得第二位置信息。

注：一般hrtf数据库是[theta,fai,fir-l-theta-fai,fir-r-theta-fai]的四元组；一般的应用是已知theta,fai,抽取fir-l-theta-fai,fir-r-theta-fai。而在这里是已知fir-l-theta-fai,fir-r-theta-fai去查找对应的[theta,fai]，因此我们也可以成为反向hrtf。theta即θ，fai即φ。

在本发明实施例中，如图6所示，所述渲染装置可以为基于扬声器的渲染装置，所述信号采集分析装置为麦克风球形阵列或人工头分析仪(即人工头分析仪还可以适用于采用扬声器渲染的环境)。如图7所示，所述麦克风球形阵列包括多个麦克风(由图7中的数字指代)，所述多个麦克风按照阵列形式分布于球型麦克风内。

所述麦克风球形阵列具体用于：

假设麦克风阵列有m个麦克风，m个麦克风采集所述音频对象信号后获得信号数据；

将所述信号数据转换成n阶hoa(highorderambisonic，高阶安培力)数据；由于n阶hoa数据实际上有(n+1)^2路数据，转转需要一个专门的m×(n+1)²维度的矩阵；

构造的等角度差的虚拟扬声器阵列，每个扬声器包括一个空间坐标，扬声器个数为n；

根据构造的等角度差的虚拟扬声器阵列对所述n阶hoa数据通过一个(n+1)²×w维度的矩阵进行处理，获得w个扬声器输入信号；

其中，w个扬声器输入信号中最大的输入信号对应的扬声器的空间坐标为第二位置信息。

在本发明实施例中，上面讲到的是基于对象(即点声源)的音频性能评价，还可以是基于声场的音频性能评价。如图8所示，所述信号采集分析装置可以是人工头分析仪也可以是麦克风球形阵列。

在本发明实施例中，所述数据处理装置可以采用多种形式来将所述第一位置信息与所述第二位置信息进行比较，获得沉浸式指数。

举例说明沉浸式指数获得的计算方法。

比如，采用极坐标形式表示信号的坐标，然后沉浸式指数可以采用如下公式确定：

其中，aii表示沉浸式指数，x表示静态对象源的个数，使用很多不同位置的静态对象源，θi1,φi1表示第一位置信息，θi2,φi2表示第二位置信息。

在本发明实施例中，将本发明提出的音频性能评价系统对三种沉浸式音频系统进行测试获得相应的的沉浸式指数，三种沉浸式音频系统分别是leonis的holosound(即ho)沉浸式音频播放系统，dts公司的dts：x沉浸式音频播放系统(即dt)以及dolby公司的dolbyatmos沉浸式音频播放系统(即do)，由图9可以看出，holosound对应的沉浸式指数为100，dolbyatmos对应的沉浸式指数为80多，dts:x对应的沉浸式指数为60多，由此可见holosound播放系统的沉浸效果更好，atmos次之，再次是dts：x。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种音频性能评价方法，如下面的实施例所述。由于音频性能评价方法解决问题的原理与音频性能评价系统相似，因此音频性能评价方法的实施可以参见音频性能评价系统的实施，重复之处不再赘述。

图10是本发明实施例的音频性能评价方法流程图，如图10所示，包括：

步骤1001：静态对象源发生器生成音频对象信号，所述音频对象信号包括第一位置信息，将所述音频对象信号发送至数据处理装置；

步骤1002：渲染装置接收所述音频对象信号，并将所述音频对象信号发出；

步骤1003：信号采集分析装置采集所述音频对象信号获得信号数据，对所述信号数据进行分析获得第二位置信息；

步骤1004：数据处理装置将所述第一位置信息与所述第二位置信息进行比较，获得沉浸式指数，所述沉浸式指数用来评价音频性能。

在本发明实施例中，所述渲染装置为基于耳机的渲染装置，所述信号采集分析装置为人工头分析仪；

或，所述渲染装置为基于扬声器的渲染装置，所述信号采集分析装置为麦克风球形阵列或人工头分析仪；所述麦克风球形阵列包括多个信号接收器，所述多个信号接收器按照阵列形式分布于球型麦克风内。

在本发明实施例中，人工头分析仪采集所述音频对象信号获得信号数据，对所述信号数据进行分析获得第二位置信息，包括：

采集所述音频对象信号后获得第一左耳信号数据和第一右耳信号数据；

将所述第一左耳信号数据和第一右耳信号数据进行去信号处理，获得第二左耳信号数据和第二右耳信号数据；

根据所述第二左耳信号数据和第二右耳信号数据，在经过插值加密过的hrtf数据库进行检索，获得第二位置信息；

麦克风球形阵列采集所述音频对象信号获得信号数据，对所述信号数据进行分析获得第二位置信息，包括：

采集所述音频对象信号后获得信号数据；

将所述信号数据转换成n阶hoa数据；

根据构造的等角度差的虚拟扬声器阵列对所述n阶hoa数据进行处理，获得多个扬声器输入信号；所述等角度差的虚拟扬声器阵列中的每个扬声器包括一个空间坐标；

其中，多个扬声器输入信号中最大的输入信号对应的扬声器的空间坐标为第二位置信息。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述方法的计算机程序。

综上所述，本发明提出的音频性能评价系统可以通过静态对象源发生器生成音频对象信号，所述音频对象信号包括第一位置信息，然后将所述音频对象信号发送至数据处理装置，通过渲染装置接收所述音频对象信号，并将所述音频对象信号发出；通过信号采集分析装置采集所述音频对象信号获得信号数据，对所述信号数据进行分析获得第二位置信息；通过数据处理装置将所述第一位置信息与所述第二位置信息进行比较，获得沉浸式指数，所述沉浸式指数用来评价音频性能。与现有的通过人来听、通过人的主观意识来评价音频好坏相比，本发明采用量化指标来评价音频好坏，使得评价结果变得更加准确。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。