Разработка и исследование метода объективной оценки качества кодеков с компрессией цифровых аудиоданных

• Автор: Иванов, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 206 с. : ил.

Глава 1. Методы оценки качества аудиоаппаратуры
1.1. Введение
1.2. Публикации
1.3. Классификация
1.4. Методы объективной оценки качества
1.5. Перцепционные методы объективной оценки качества
1.6. Постановка задачи и цель диссертационной работы
Глава 2. Исследование перцепционных методов оценки качества
2.1. Введение
2.2. Перцепционные методы оценки качества
2.3. Психоакустические модели
2.3.1. Модель E. Zwicker
2.3.2. Модель В. Moore
2.3.3. Заключение
2.4. Слуховая система
2.4.1. Функциональная схема
2.4.2. Моделирование свойств слуха и оценка отдельных видов искажений
2.4.3. Вычисление обобщённой оценки качества
2.5. Перцепционные методы объективной оценки качества
2.5.1. DIX
2.5.2. PEAQ
2.6. Выводы
Глава 3. Разработка перцепционного метода объективной оценки качества
3.1. Введение
3.2. Требования
3.3. Алгоритм
3.3.1. Кратковременный спектральный анализ
3.3.2. Анализ спектров входных сигналов
3.3.3. Учёт передаточной характеристики слуха
3.3.4. Сигнал искажений
3.3.5. Вычисление распределения энергии по полосам частот
3.3.6. Учет собственных шумов слуховой системы
3.3.7. Вычисление распределения возбуждения по высоте тона
3.3.8. Оценка отдельных характеристик искажений
3.3.9. Усреднение
3.3.10. Вычисление обобщённой оценки качества
3.4. Программная реализация
3.4.1. Библиотека метода объективной оценки качества

3.4.2. Консольное приложение
3.4.3. Приложение для операционной системы Windows
3.5. Выводы
Глава 4. Тестирование
4.1. Введение
4.2. Испытания
4.3. Результаты
4.4. Выводы
Заключение
Литература
Приложение

Передача аудиосигналов играет большую и всё более возрастающую роль как в общественной и социальной жизни людей, так и в экономике. Не мыслимым становится представить себе современный мир без таких уже привычных услуг сферы телекоммуникаций как радиовещание, телефония, телевидение и т.п. Использование современной компьютерной техники, разработка и внедрение новых и всё более эффективных способов записи информации, а также возможность передачи цифровых аудиосигналов по различным каналам связи сделали услуги данных областей телекоммуникации широко доступными для потребителей. Это, в свою очередь, привело к тому, что сильно возрос объём обрабатываемых, записываемых и передаваемых аудиосигналов.
В настоящее время для передачи, записи и хранения аудиосигналов разработано, разрабатывается и широко используется огромное количество различных алгоритмов и соответствующих им устройств. Аппаратура, применяемая для сжимания и расширения динамического диапазона, кодирования, компрессии и т.п. стала неотъемлемой составной частью современных каналов передачи аудиосигналов.
Все эти устройства, начиная от микрофонов и громкоговорителей и заканчивая сложнейшими системами кодирования аудиосигналов, в той или иной степени вносят искажения в аудиосигнал.
Естественно, что при выборе конкретного устройства для решения определенной задачи, необходимо произвести сравнение предлагаемого оборудования. Такое сравнение производится по целому ряду характеристик, не последнее место из которых занимает субъективная оценка величины вносимых в аудиосигнал искажений, т.е. результаты субъективно статистических экспертиз (ССЭ). Это обусловлено тем, что каковы бы ни были устройства обработки аудиосигналов, будь-то обычный телефон или же сложнейший многоканальный звукотехнический комплекс, монопольным потребителем предоставляемых ими

областях головного мозга, которые участвуют в формировании слуховых ощущений;
2. Эвристические модели слуховой системы. Такие модели полностью выстраиваются на основе результатов субъективных испытаний. Структура подобных моделей может не соответствовать последовательности обработки звуковых колебаний в слуховом аппарате человека.
Рис. 2.3. Возможные варианты моделей ПМООК
Теоретически, использование функциональной модели позволяет создать идеальную модель, которая бы позволяла учесть все слуховые явления, которые только могут возникать в ходе восприятия звуковых колебаний. Однако реализация такой идеальной модели представляется невозможной, так как для этого потребовалась бы чрезмерно большая вычислительная мощность. Кроме этого, на практике, не возможным является реализация в полном объёме всех физиологических процессов, протекающих в слуховой системе человека.
Эвристические модели в этом отношении являются более практичными, так как подразумевают моделирование ограниченного числа слуховых явлений. В связи с этим их реализация представляется вполне реальной, и для неё не требуется чрезмерно большая вычислительная мощность. Ещё одним достоинством использования подобного рода моделей является тот факт, что они позволяют добиться очень высокой точности при моделировании отдельных спе-