Алгоритмы обработки и моделирования пространственно-временных музыкальных акустических сигналов в помещении

• Автор: Таранов, Дмитрий Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.12.04, 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Музыкальные сигналы в помещении и их восприятие человеком
1.1 Задачи, возникающие при записи музыкальных сигналов
1.2 Особенности слухового восприятия
1.3 Статистические свойства музыкальных сигналов
1.4 Понятие аурализации и особенности слухового восприятия
1.5 Постановка задачи исследования
Глава 2. Анализ двумерных акустических музыкальных сигналов с использованием искусственной головы и моделей слуха
2.1 Модели слухового восприятия пространственных характеристик сигналов
2.2 Реверберационные алгоритмы
2.3 Модели восприятия искажений музыкальных сигналов
2.4 Влияние нелинейных искажений на спектр музыкального сигнала
2.5 Особенности обработки музыкальных сигналов и существующие модели
их представления
Г лава 3. Моделирование пространственных характеристик слуха на основе
модели искусственной головы
3.1. Моделирование трехмерного пространства с использованием массива функций Head-Related Transfer Function (HRTF)
3.2 Экспериментальная запись массива функций HRTF во временной области
3.3 Формирование импульсных характеристик функции HRTF
3.4 Моделирование бинауральных свойств головы, упрощение алгоритма моделирования, уменьшение вычислительных затрат
3.5 Моделирование реверберационных свойств помещения
Глава 4. Экспериментальное исследование разработанных алгоритмов
с использованием экспертных оценок
4.1 Задачи и исходные данные эксперимента
4.2 Методика проведения эксперимента
4.3 Возможности повышения достоверности результатов эксперимента
4.4 Проведение эксперимента
4.5 Интерпретация экспериментальных данных
4.6 Выводы по результатам эксперимента
Заключение
Список литературы
Введение
Актуальность работы
Обработка акустических музыкальных сигналов в настоящее время представляет собой обширную область, научных исследований, инженерных разработок, программного обеспечения и алгоритмов на стыке таких направлений как акустика, радиотехника, звукорежиссура, прикладная статистика, психология.
Традиционно, задачи звукозаписывающей и техники сводились к наиболее точному воссозданию акустических условий, в которых производилась звукозапись. Однако, на сегодняшний день обработка акустических музыкальных сигналов, включая монтаж, сведение, мастеринг и др. имеет, прежде всего, художественный характер. Как правило, звукозапись, в том числе и многоканальная, производится последовательно, т.е. источники звукового сигнала - музыкальные инструменты, голоса исполнителей и художественные звуковые эффекты - записываются по очереди, а не одновременно. Обычно эта запись проходит в заглушенном помещении (имитация условий свободного поля) с целью дальнейшей динамической, спектральной и пространственной обработки. Среди приложений пространственной обработки музыкальных акустических сигналов стоит отметить такие как:
- моделирование свойств реальных помещений; при создании фонограмм методом наложения;
- повышение естественности звучания фонограмм;
- улучшение локализации источников звуковых сигналов при создании фонограмм;
- оперативность позиционирования источника звукового сигнала в реальном времени при одновременном снижении вычислительных затрат;
- создание дополнительных художественных музыкальных эффектов.

1.5 Выводы и постановка задачи исследования
Таким образом, из вышеизложенного можно сделать следующие выводы. Сложность слухового аппарата человека, особенности его слухового восприятия, особенности локализации источника звукового сигнала и разнообразие музыкального материала, предъявляемого к прослушиванию, ставят задачу получения максимальной естественности звучания при звукозаписи и обработке аудиоматериала. В наибольшей степени это касается фонограмм, формируемых посредством сведения различных партий, записанных в заглушенных студиях и не несущих информации о реальных помещениях. Отсутствие такой информации обедняет звучание и снижает достоверность воспроизводимого аудиоматериала.
На сегодняшний день одним из наиболее распространенных способов имитации трехмерного акустического пространства является физическое увеличение количества акустических систем, используемых при воспроизведении фонограмм (системы Dolby Surround 5.1, 7.1, и др. К настоящему времени запатентованы системы 11.1 и даже 13.1). Данный метод имеет очевидные недостатки, т.к. является ресурсозатратным, требует больших объемов аудиоматериала для воспроизведения в каждой из акустических систем, а также совершенно не мобилен.
С другой стороны, исследования в области продаж музыкального материала показывают, что на сегодняшний день в случае электронной покупки музыки (что является наиболее распространенным способом передачи музыкальной информации в связи с устареванием CD-формата) более 80% музыкальных композиций загружаются непосредственно на мобильные воспроизводящие устройства [24], следствием чего является их прослушивание исключительно посредством головных телефонов.