音频质量指标的标准化

18/22音频质量指标的标准化第一部分音频质量指标分类与界定 2第二部分标准化组织与标准制定 5第三部分主观评价方法与客观评价方法 7第四部分频谱分析与时域分析技术 10第五部分失真和噪声的测量与评估 12第六部分响度感性和空间感性指标 14第七部分音频质量感知模型的发展 16第八部分标准化对音频产业的影响 18

第一部分音频质量指标分类与界定关键词关键要点对声音的主观评价指标

1.涉及主观听感，反映听者对音频质量的综合评价。

2.包含响度、失真、噪音、清晰度、平衡性等多个维度。

3.通常采用听音测试的方式采集，具有较强的应用性和现实意义。

对声音的客观评价指标

1.基于物理参数和信号处理技术，定量表征音频信号的质量。

2.包括信噪比、谐波失真、动态范围、频率响应等多种指标。

3.具有可测量性和可重复性，为音频质量评估提供了科学依据。

基于听觉模型的评价指标

1.以人耳听觉生理特性为基础，模拟听觉系统的处理过程。

2.能够评估听者难以感知的主观指标，例如保真度、空间感。

3.随着听觉模型技术的不断发展，该类指标有望进一步提高音频质量评估的精度。

基于盲源分离的评价指标

1.利用盲源分离技术，将音频信号分解为独立的源信号。

2.通过分析分离源的质量评价音频信号中的背景噪音、回声等干扰因素。

3.为音频降噪、混音等音频处理技术提供重要的评价手段。

基于人工智能的评价指标

1.利用机器学习和深度学习技术，自动提取并分析音频信号中的特征。

2.可以实现音频质量的自动评估，降低人工听音测试的工作量。

3.随着人工智能技术的进步，该类指标有望进一步提升音频质量评估的效率和准确性。

跨模态评价指标

1.融合视觉、触觉等多模态信息，综合评估音频质量。

2.例如，可以通过分析视频中的图像和音频之间的相关性来评估音频与视频内容的匹配程度。

3.为跨模态交互和体验优化提供了新的评价视角。音频质量指标分类与界定

音频质量指标体系是一个多维度的复杂系统，包含大量不同用途和性质的指标，可根据不同维度进行分类。

一、客观指标与主观指标

*客观指标：以仪器测量为基础，独立于听觉感知，适用于自动评估音频质量。

*主观指标：基于听觉感知，反映听众的主观感受，需要人类参与评估。

二、信号特性指标与感知特性指标

*信号特性指标：反映音频信号的客观特性，如失真率、信噪比、频谱特性。

*感知特性指标：反映音频信号对听觉系统的影响，如响度、清晰度、空间感。

三、时域指标与频域指标

*时域指标：分析音频信号在时间域上的特性，如波形、包络、瞬态响应。

*频域指标：分析音频信号在频率域上的特性，如频谱分布、谐波分布。

四、基于参考指标与非基于参考指标

*基于参考指标：需要与原始信号或参考信号进行比较，如失真度、信噪比。

*非基于参考指标：不需要与原始信号或参考信号进行比较，如响度、清晰度。

五、静态指标与动态指标

*静态指标：反映音频信号的稳定特性，如失真率、频谱平坦度。

*动态指标：反映音频信号的动态变化特性，如瞬态响应、动态范围。

六、总体指标与局部指标

*总体指标：反映音频信号整体的质量，如响度、清晰度、语音可懂度。

*局部指标：反映音频信号局部区域的质量，如频谱缺陷、噪声分布。

七、特定应用指标

*音乐音频质量指标：反映音乐聆听体验的质量，如音色、空间感、动感。

*语音音频质量指标：反映语音通信和识别的质量，如语音可懂度、背景噪声抑制。

*影视音频质量指标：反映影视制作和播放的质量，如对白清晰度、声场定位、环境音还原度。

八、其他分类

除了上述维度之外，音频质量指标还可以根据其他标准进行分类，如：

*可测量性：可直接测量或需要通过计算获得

*相关性：与主观感知质量的相关程度

*应用场景：评估不同类型的音频内容或设备

九、指标界定

为了统一指标含义和测量方法，需要对每个音频质量指标进行清晰的界定，包括：

*指标名称：明确指标的全称

*指标定义：描述指标的含义和测量方法

*单位：指定指标的测量单位

*范围：规定指标的有效范围

*测量方法：给出指标的具体测量算法或条件

*质量等级：定义指标的不同质量等级和对应标准第二部分标准化组织与标准制定关键词关键要点【标准制定组织】

*国际电信联盟（ITU）：制定了广泛的音频质量标准，涵盖从语音通话到音频流的技术。

*国际标准化组织（ISO）：专注于音频测量、主观听觉测试和元数据标准。

*国际电气和电子工程师协会（IEEE）：开发了用于音频信号处理、编码和网络传输的标准。

【标准类型】

标准化组织与标准制定

#标准化组织

音频质量指标的标准化由多个标准化组织参与和推动，主要包括：

国际标准化组织（ISO）：ISO是一个世界范围内的标准化组织，负责制定各类产品的国际标准。在音频领域，ISO成立了ISO/TC43技术委员会，负责音频、视频和多媒体技术的标准制定。

国际电信联盟（ITU）：ITU是联合国的一个专门机构，负责协调全球电信发展。在音频领域，ITU成立了ITU-T研究组，负责通信技术和服务的标准化，包括音频质量指标。

国际音频工程学会（AES）：AES是一个国际性的专业组织，致力于推进音频技术的发展。AES制定了一系列音频行业标准，包括音频质量指标。

美国国家标准研究院（ANSI）：ANSI是一个非盈利组织，负责协调美国各行业和政府部门的标准化工作。在音频领域，ANSI认可AES制定的音频标准。

#标准制定流程

标准化的过程通常包括以下步骤：

1.需求识别：识别需要制定标准的领域或问题。

2.项目立项：成立一个标准化工作组或委员会，负责制定标准。

3.标准草案编制：工作组起草标准草案，并公开征求意见。

4.草案修改：根据收到的意见，修改标准草案。

5.技术委员会批准：标准草案由相关技术委员会批准。

6.标准发布：获准的标准由标准化组织发布。

#标准内容

音频质量指标标准通常包括以下内容：

*术语和定义：定义标准中使用的术语。

*评价方法：描述用于评估音频质量的具体方法。

*指标定义：定义用于表征音频质量的指标。

*参考值：提供音频质量指标的参考值或目标值。

*符合性测试：制定用于验证音频质量符合标准的测试方法。

#标准化原则

在音频质量指标的标准化过程中，遵循以下原则：

*开放性和透明度：标准化过程公开透明，所有利益相关者都可以参与。

*协商一致：标准是通过各方协商一致制定的。

*技术中立：标准不偏袒任何特定技术或供应商。

*持续改进：标准定期审查和更新，以反映技术进步。第三部分主观评价方法与客观评价方法关键词关键要点主观评价方法：

1.基于人耳的感知与评价：通过训练有素的听众直接聆听和评估音频样本，根据人类听觉系统特性进行主观评价。

2.广泛应用于录音、影视、音乐创作：主观评价方法能反映人耳的实际听感，在音频制作和传输领域广泛应用。

3.评价指标多样化：主观评价指标包括音质、清晰度、空间感、真实度等，可针对不同场景进行定制化评价。

客观评价方法：

主观评价方法

主观评价方法是通过受试者聆听音频样本并根据其感知对音频质量进行评估的方法。它是一种直接的方法，可以捕获受试者的真实体验，反映音频质量对人类听众的影响。

主观评价方法分为多种类型，包括：

*ABX测试：向受试者呈现三个音频样本（A、B和X），其中B是A的参考样本，X是未知样本。受试者必须识别出X与A或B不同的样本。

*MUSHRA（多刺激隐藏参考和锚定）：向受试者呈现多个音频样本，其中包含一个隐藏的参考样本和一个或多个锚定样本（已知质量）。受试者对每个样本的质量进行评分，参考样本的评分被用来校准受试者的评级。

*ACR（绝对类别评级）：受试者根据预定义的评级刻度（例如，5点评级刻度）为单个音频样本的质量进行评分。

#主观评价方法的优点

*直接捕获受试者的感知体验

*适用于评估各种音频质量属性（例如，清晰度、响度、失真）

*允许比较不同音频算法或系统的性能

#主观评价方法的缺点

*耗时且昂贵，需要大量受试者参与

*受试者的主观偏好和预期可能会影响评级

*需要受试者具有受过训练的听力能力

客观评价方法

客观评价方法是通过使用仪器或算法自动评估音频质量的方法。它是一种间接的方法，可以提供与音频质量相关的数据测量，但可能无法完全反映人类听众的体验。

客观评价方法分为多种类型，包括：

*频谱分析：测量音频信号的频谱分布，以识别失真、噪声和共振。

*失真度量：测量音频信号中与原始输入信号不同的分量，以量化失真。

*响度测量：测量音频信号的主观感知响度，以确保音频符合特定的目标。

*语音清晰度测量：评估语音信号的可懂度和清晰度。

#客观评价方法的优点

*快速、经济，不需要受试者参与

*可提供量化的数据测量

*有助于诊断音频质量问题

#客观评价方法的缺点

*无法完全反映人类听众的体验

*可能无法检测到某些类型的音频质量问题

*不同的算法或指标可能会产生不同的结果

标准化

音频质量指标的标准化对于比较不同系统或算法的性能至关重要。标准化提供了共同的框架和规范，确保以一致和可靠的方式进行测量。

国际电信联盟（ITU）是音频质量标准化的主要组织。ITU-T建议书定义了各种主观和客观评价方法，包括：

*ITU-TP.800：主观评估方法

*ITU-TP.830：客观评估方法

这些标准化方法有助于确保音频质量评估结果的可比性和可靠性。第四部分频谱分析与时域分析技术关键词关键要点频谱分析

1.频谱分析通过将信号分解为其频率分量，揭示了信号的频域特征。

2.它可以识别信号中的谐波、基音和噪声成分，从而提供有关信号源的洞察力。

3.用于音频质量评估的常见频谱分析工具包括快速傅里叶变换(FFT)和时频分析(TFA)。

时域分析

频谱分析与时域分析技术

频谱分析

频谱分析是一种用于分析信号中频率成分的工具。它将信号分解为不同频率的组件，并根据频率对其幅度进行绘图。频谱分析对于识别音频信号中的主导频率、谐波失真和噪声非常有用。

*傅里叶变换：傅里叶变换是用于频谱分析的最常用方法。它将时域信号转换为频域信号，其中频率为横轴，幅度为纵轴。傅里叶变换揭示了信号中频率成分的分布。

*短时傅里叶变换(STFT)：STFT是一种改进的傅里叶变换，它将信号划分为重叠的时段，并在每个时段应用傅里叶变换。这提供了信号在时间和频率上的同时表示。

*梅尔频谱分析：梅尔频谱分析将信号的频谱分解为与人类听觉感知相匹配的频率带。它用于分析语音和音乐信号中的音质特征。

时域分析

时域分析涉及检查信号在时间上的值。它可以识别信号中的瞬态、峰值和模式。

*波形图：波形图显示信号随时间变化的幅度。它用于可视化信号的形状和识别失真、噪声和瞬态。

*包络分析：包络分析测量信号幅度的最大值和最小值。它用于识别脉冲、调制信号和攻击/衰减特性。

*自相关函数：自相关函数测量信号与其自身的偏移版本之间的相关性。它用于识别重复模式、延迟和相位偏移。

频谱分析与时域分析的组合

频谱分析和时域分析通常结合使用以获得更全面的音频信号视图。频谱分析提供了频率成分的详细信息，而时域分析提供了信号随时间变化的信息。

例如，可以结合使用频谱分析和波形图来识别和测量失真。频谱分析可以揭示谐波失真的程度，而波形图可以显示失真的形状。

标准化

频谱分析和时域分析技术已标准化，以确保结果的一致性。一些相关标准包括：

*ITU-RBS.1116-1：有关音频系统中主观和客观音频质量评估的一般方法的国际电联建议。

*AES17：音频信号分析器测量的高频谱分析仪性能的音频工程学会标准。

*IEC60268-16：国际电工委员会有关频谱分析仪和合成仪的电声测量技术和性能要求的标准。

这些标准规定了测量程序、数据表示和质量评估方法，以确保音频质量指标的可靠性和可比性。第五部分失真和噪声的测量与评估失真和噪声的测量与评估

总谐波失真（THD）

THD是衡量音频信号中谐波失真程度的指标，它表示输出信号中谐波分量的总和与原始信号幅度的比值。THD通常以百分比表示，理想情况下，失真越低越好。

互调失真（IMD）

IMD是指在同时输入两个或多个不同频率的信号时，输出信号中产生非线性特性的失真。它表示输出信号中额外的失真分量，通常使用互调失真比（IMR）来衡量。

噪声和信噪比（SNR）

噪声是指叠加在有用信号上的不需要的信号，它会降低音频信号的清晰度和保真度。SNR衡量有用信号的幅度与噪声幅度的比值，通常以分贝（dB）表示。SNR值越高，音频信号中噪声越低。

失真和噪声的测量方法

有多种测量失真和噪声的方法，其中最常用的包括：

*频谱分析：使用频谱分析仪测量信号的频谱成分，可以识别和量化谐波失真、IMD和噪声。

*谐波失真分析仪：专门用于测量THD和其他谐波相关失真。

*IMD分析仪：测量IMD，提供IMR值。

*SNR分析仪：测量SNR，通常使用频谱分析仪或专用SNR分析仪。

失真和噪声的评估标准

失真和噪声的可接受水平根据不同的应用而有所不同。一般来说，以下标准可用于评估：

*THD：对于高保真音频系统，THD通常应保持在0.1%以下。

*IMD：IMR值应保持在低于0.1%。

*SNR：对于大多数音频应用，SNR应高于60dB。

改善失真和噪声的措施

有多种方法可以改善音频系统的失真和噪声性能，包括：

*使用高保真音频组件：放大器、扬声器和电缆等音频组件的质量对失真和噪声水平有重大影响。

*消除噪声源：识别和消除音频系统中的噪声源，例如接地回路、电源干扰和电子设备辐射。

*应用噪声抑制技术：使用降噪算法、滤波器和补偿技术可以减少音频信号中的噪声。

*使用失真校正技术：某些放大器和音频处理器包含失真校正功能，可以减少谐波和IMD失真。

通过仔细测量和评估失真和噪声水平并实施适当的改进措施，可以显著提高音频系统的音频质量和保真度。第六部分响度感性和空间感性指标关键词关键要点【响度感性指标】

1.响度感性指标是根据听音主观感受对声音响度进行描述的定量指标，反映了听者对声音大小的感知程度。

2.响度单位以索（Sone）表示，1Sone定义为1000Hz的1kHz纯音在相应听觉阈值上产生的响度感。

3.响度感性指标可以分为单声道响度和双声道响度，分别反映单声道和双声道声音的响度感。

【空间感性指标】

响度感性和空间感性指标

响度感性指标

响度感性指标反映了音频信号的响度感知，通常通过以下指标进行衡量：

*响度（Loudness）：以勒克斯（LUFS）或索尼克响度（Sone）为单位，表示信号的感知响度，考虑到频谱和时域的效应。

*真有效值（RMS）：以分贝毫伏（dBmV）为单位，表示信号的平均功率，不考虑频谱或时域的效应。

*峰值电平（PeakLevel）：以分贝满量程（dBFS）为单位，表示信号的最大瞬时幅度。

空间感性指标

空间感性指标反映了音频信号中空间定位和响度的感知，通常通过以下指标进行衡量：

*声像（StereoImage）：以宽度和深度为单位，表示声源在立体声声场中的位置。

*声像定位（ImageLocalization）：以角度为单位，表示声源在立体声声场中的特定方向。

*宽度（Width）：以百分比为单位，表示声像的宽度与立体声声场的宽度的比率。

*包围感（Envelopment）：以百分比为单位，表示声源环绕听众的程度。

*深度（Depth）：以百分比为单位，表示声源在前后的距离。

*中心定位（CenterLocation）：以百分比为单位，表示声像在立体声声场中心的位置。

*侧向偏离（LateralDisplacement）：以百分比为单位，表示声像在水平方向上偏离中心的位置。

具体标准化方法

这些指标的标准化方法因指标而异，以下是常用的标准化方法和推荐值：

响度感性指标：

*响度：ITU-RBS.1770推荐目标值为-23LUFS（整体）和-19LUFS（对白）。

*真有效值：SMPTERP2008推荐目标值为-20dBFS。

*峰值电平：SMPTERP2008推荐最大值为-9dBFS。

空间感性指标：

*声像宽度：ETSITS103470推荐目标值为50-70%。

*声像定位：ETSITS103470推荐最大偏差为10度。

*包裹感：ITU-RBS.2051-1推荐目标值为50-70%。

*深度：ITU-RBS.2051-1推荐目标值为20-40%。

*中心定位：ITU-RBS.2051-1推荐目标值为100%。

*侧向偏离：ITU-RBS.2051-1推荐最大偏差为10%。

其他考虑因素

除了这些标准化指标之外，还需要考虑以下因素：

*听觉疲劳：长时间暴露在高响度的音频信号中会导致听觉疲劳，需要调整响度水平以避免不适。

*动态范围：音频信号的动态范围，即最响和最弱声速之间的差值，对于提供逼真的听觉体验非常重要。

*信噪比（SNR）：信噪比表示有用信号与背景噪声的比率，高SNR对于清晰度和intelligibility至关重要。

通过遵循这些标准化方法和考虑这些因素，可以确保音频信号的最佳质量和听觉体验。第七部分音频质量感知模型的发展关键词关键要点【发展方向：基于深度学习的感知模型】

1.深度神经网络（DNN）和卷积神经网络（CNN）等深度学习方法的应用，显著提高了感知模型的精度和鲁棒性。

2.DNN模型可以学习音频信号的高级特征，揭示人类感知过程中的关键因素，并预测主观质量评分。

3.CNN模型擅长提取局部和全局特征，能够从频谱图和波形等音频表示中提取丰富的特征信息。

【发展方向：多模态感知模型】

音频质量感知模型的发展

1.早期模型（20世纪90年代初）

*PELQ（感知评估监听质量）模型：这是第一个基于ITU-RBS.1387标准的客观模型。它使用加权滤波器组模拟人耳的听觉感知，并通过比较原始信号和失真信号的加权频谱来计算质量分值。

*MOS（平均意见分值）模型：MOS是通过主观听力测试获得的，使用5分制量表（1=非常差，5=非常优秀）对音频质量进行评分。早期模型依赖于MOS数据来训练和验证客观模型。

2.基于频谱的研究（20世纪90年代中后期）

*PSQM（感知声音质量度量）模型：PSQM将音频信号分解为子带，并分析每个子带的频谱包络。它使用一系列感知特性来表征音频质量，例如响度、尖锐度和宽带噪声。

*BSS（基本频谱相位）模型：BSS关注频谱相位信息对音频质量的影响。它计算谐波和非谐波分量的相位失真，并将其作为质量的指标。

3.时频分析（20世纪90年代末）

*STFT（短时傅里叶变换）模型：STFT将音频信号分解为时间和频率域。通过分析时频图谱，可以识别失真、噪声和其他音频缺陷。

*CQT（常数Q变换）模型：CQT是一种时频变换，它保留了听觉感知中重要的恒定Q（品质因子）带宽。它被用于识别谐波失真、振铃和齿音等问题。

4.机器学习（21世纪初）

*支持向量机（SVM）模型：SVM是一个监督学习算法，它可以从特征向量中识别音频质量问题。模型使用标记好的数据进行训练，然后可以对新音频样本进行分类。

*神经网络模型：神经网络是一种深度学习算法，它可以从音频信号中学习复杂的非线性关系。深度卷积神经网络(DCNN)已被成功应用于音频质量评估，展现出比传统方法更高的准确性。

5.最新进展（21世纪10年代）

*基于注意力的模型：注意力机制允许神经网络专注于音频信号中最相关的特征。注意力模型已被证明可以提高音频质量评估的准确性和鲁棒性。

*多模态模型：多模态模型结合了视觉和听觉信息来评估音频质量。它们利用视觉和听觉特征之间的相关性来提高评分的可靠性。

6.标准化

*ITU-TP.863：这是ITU-T制定的音频质量客观评估模型的国际标准。它描述了使用感知加权和时频分析来计算音频质量分值的方法。

*EBUTech3315：这是欧洲广播联盟制定的音频质量评估的标准。它提出了一个多方法框架，结合了客观和主观评估技术。

音频质量感知模型在音频编解码器设计、质量监控和扬声器评估等领域发挥着至关重要的作用。随着机器学习和多模态技术的不断进步，预计音频质量评估的精度和可靠性将在未来进一步提高。第八部分标准化对音频产业的影响关键词关键要点市场扩张和创新

1.标准化促进了全球音频市场的增长，打破了地域限制和贸易壁垒。

2.统一的标准使制造商能够将产品推向更广泛的市场，从而激发创新并推动新技术的发展。

3.标准化降低了研发成本并简化了供应链，使企业能够专注于创新和提升产品质量。

互操作性和兼容性

1.音频设备和软件之间的标准化确保了无缝互操作性，允许用户轻松连接并使用各种设备。

2.兼容性简化了用户体验，使他们能够轻松地在不同设备和平台之间切换。

3.标准化促进了创新的音频生态系统，鼓励设备和软件制造商开发互补产品。

质量保障和消费者保护

1.标准化建立了明确的质量规范，保护消费者免受劣质或不安全的音频产品的影响。

2.统一的测量和测试方法确保了产品性能和质量的一致性，让消费者做出明智的购买决定。

3.音频质量标准化提高了消费者的信任，为行业树立了信誉良好的声誉。

技术进步

1.标准化促进了技术进步，为新功能和改进奠定了基础。

2.共享的标准使研究人员和开发人员能够合作创新，加速音频技术的进步。

3.标准化支持新技术和格式的采用，为音频产业创造了新的增长机会。

监管合规

1.音频质量标准化提供了监管机构执行法规的框架，确保行业符合安全和性能要求。

2.标准化有助于确保音频产品符合国家和国际法规，防止不公平竞争和不良产品进入市场。

3.标准化促进了消费者和环境保护，通过设定对有害物质和放射的限制。

可持续发展

1.标准化通过促进能源效率和资源优化来支持音频产业的可持续发展目标。

2.标准化的生命周期评估方法有助于减少电子垃圾和音频产品的环境足迹。

3.音频质量标准化鼓励采用可持续材料和制造实践，为行业建立环境责任的基准。标准化对音频产业的影响

音频质量指标的标准化对音频产业产生了深远的影响，促进了行业发展并增强了消费者体验。以下概述了其主要影响：

1.互操作性提高：

标准化制定了通用指标和规范，允许不同制造商和设备之间的音频信号无缝传输和处理。这提高了互操作性，使消费者能够轻松使用来自不同来源的音频设备和内容。

2.质量保证：

通过定义客观、可量化的音频质量指标，标准化使制造商能够衡量和保证其产品的性能。这增强了