Технички универзитет Берлин
Технишки универзитет Берлински факултет Факултет за јазик и комуникација Оддел за аудио комуникација Аудиовизуелно оценување на квалитетот на звучниците Магистерски труд поднесен од Пол Мајнц Студентски број 225610 Берлин, 18 март 2015 година Прв рецензент: проф. Стефан Вајнциерл Втор рецензент: Др. Ханс-Јоаким Меемпел
Со ова, изјавувам наместо заклетва дека ја подготвив сегашната работа самостојно и лично, без неовластена надворешна помош и исклучиво користејќи ги изворите и изворите наведени. Берлин, 18 март 2015 година Пол Мајнц
Содржина 1 Вовед 1 2 Состојба на истражување 3 2.1 Мултимодална перцепција. 3 2.2 Аудиовизуелна перцепција. 4 2.2.1 Аудиовизуелна проценка на квалитетот. 7 2.2.2 Аудиовизуелна перцепција на звучниците. 9 3 Тест за слушање 11 3.1 Предмет на истрага. 11 3.2 Дизајн на тест. 12 3.2.1 Парадигма на со-присуство. 12 3.2.2 Парадигма на конусен стимул. 12 3.3 Звучници. 14 3.4 Поставување структурен тест. 17 3.5 Мерење. 19 3.6 Аудио содржина. 23 3.7 Инструмент за истражување. 24 3.8 Конструкција на скала. 25 3.9 Поставување на технички експеримент. 29 3.9.1 Аквизиција на податоци. 29 3.9.2 Акустична симулација. 32 3.9.3 Вратила. 35 3.10 Имплементација. 36 4 Евалуација 39 4.1 Парадигма на со-присуство. 41 4.1.1 Аудитивни атрибути. 44 4.1.2 Визуелни атрибути. 49 јас.
4.1.3 Аудиовизуелни атрибути. 50 4.2 Парадигма на конусен стимул. 52 4.2.1 Аудитивни атрибути. 53 4.2.2 Визуелни атрибути. 57 4.2.3 Аудиовизуелни атрибути. 58 4.3 Односи помеѓу променливите. 60 4.3.1 Парадигма на со-присуство. 60 4.3.2 Парадигма на конусен стимул. 65 5 Резиме 70 Библиографија 73 Список на слики 76 Список на табели 79 Анализа на варијанса 82 А.1 Парадигма на со-присуство. 82 А.2 Парадигма на конусен стимул. 85 Б Регресија 89 Б.1 Парадигма на со-присуство. 89 Б.2 Конусен стимул. 91 C Поларитет Прол 93 C.1 Парадигма на со-присуство. 93 D LimeSurvey 97 D.1 Упатства за тестирање. 97 Г.2 Прашалници. 98 Д.3 ос-мрежа. 99 Е Matlab функции 100 Е.1 ресетирање_комбинирано м.м. 100 Е.2 движење_комбиниран м.м. 102 Е.3 поставување_соодветна маса.m. 105 Е.4 преглед_враќање на повик.м. 106 II
1. ВОВЕД Перцепција на звукот репродуциран од нив, како и проценка на квалитетот на целиот производ на звучникот. Ако има врска тука, треба да се направи обид да се измери. Аудиовизуелната перцепција како научно поле на истражување се посветува сè поголемо внимание, но тоа е млада дисциплина која нуди многу отворени прашања. Целта на оваа работа е да придонесе за подобро разбирање на односите помеѓу слухот и гледањето предмети. Понатаму, познавањето на овие односи во врска со звучниците може да биде од практична употреба при производството на звучниците. 2
2.2. АУДИВИЗУАЛНА ПЕРЦЕПЦИЈА 2. ИСТРАУВАЕ НА ДРATEАВАТА организираше една против друга. Така, од внатре кон надвор, постои постојано зголемување на диференцијалноста помеѓу визуелниот и аудитивниот стимул. Пред експериментот, на испитаниците им било советувано дека двата звучници произведуваат ист звук и затоа не можат да слушнат стерео звук и дека звучи како сигналот да доаѓа од центарот. Како и да е, останува под знак прашалник дали оваа објава го прави стимулот на осудениот за верен за перцептивниот систем и има смисла да се спроведе сличен експеримент под услови што претставуваат ситуација попозната на испитаниците и секојдневните, природни искуства кога се слушаат аудио сигнали преку звучниците мапи подобро. Во нивниот експеримент, авторите секогаш прашувале за квалитетот на звукот под сите услови (вклучително и чисто визуелни). Тие исто така истакнуваат дека може да биде од интерес да се испита кои индивидуални фактори се важни за целокупната перцепција на производот на звучникот. 10
3.4. СТРУКТУРНО ЕКСПЕРИЕМЕНТАЛНО ПОСТАВУВАЕ (а) Адамска класична колона Mk3 (в) JVC SP-E5 3-ТЕСТ ЗА СЛУШУВАЕ (б) B&W DM601 S2 (г) Браун L420/1 (д) Heco Victa 201 Слика 3.1: Звучници што се користат во тестот за слушање 18
3.5 МЕРЕENTЕ 3. ТЕСТ ЗА СЛУШУВАЕ Слика 3.4: Мерење на робот FABIAN на столот за испитаниците пред да се измери BRIR.Рен ги опремува слушалките со тракер за глава што го регистрира движењето на главата. Врз основа на податоците за позицијата на тракерот на главата, тогаш може да се избере соодветен BRIR за моменталната позиција на главата за преклопување со влезниот сигнал. За слушателот, ова создава виртуелен извор на звук што не се движи кога главата е свртена, но останува во својата позиција. Мерниот робот FABIAN развиен од одделот за аудио комуникација беше искористен за мерење на BRIR [24]. Роботот нуди едноставен начин за автоматско мерење на BRIR во опсег на позиции на главата од 80. Резолуцијата тука беше 1. BRIRs беа мерени во чекори од 1 од вртење на главата за 80 налево лево до 80 надесно. Така, на крајот од мерењето на изворот, добивате 80 BRIR во секоја насока плус еден во нулта позиција, т.е. позицијата на главата во која робот гледа право напред. Така, тоа дава 2 80 + 1 = 161 BRIR (стерео) по извор. Секој звучник во стерео пар се мери одделно. Значи, на крајот има 2.161 = 322 BRIR по модел на звучник
3.6. АУДИО СОДРИНА 3-ТЕСТ ЗА СЛУШУВАЕ Слика 3.6: Преносна функција на соодветниот лев звучник во просторијата кога се мери со мерниот робот и агол од 30 (т.е. фронтален поглед на роботот на разгласот), говорник на десното уво до под крпа на грамофонот. Сликите 3.5 и 3.6 покажуваат примери на функциите за пренесување на експерименталното поставување за сите пет звучници пресметани од импулсните одговори на левиот звучник за агол од 30 (робот за мерење внимателно гледа во разгласот). 3.6 Аудио содржина Треба да се направи обид да се создаде ситуација на слушање за испитаниците што е можно понормално. Содржината на дразбите што треба да ги проценат испитаниците, т.е. аудио материјалот што е преклопен со BRIR, затоа треба да биде избран од жанр што е прилично познат за многу слушатели. Во исто време, овој сигнал треба да може да ги открие слабостите во звучникот и да ги направи звучни или да ги потенцираат јаките страни, така што испитаниците ќе имаат можност да ги слушнат разликите помеѓу петте модели на звучници. Како што е опишано во 3.2 23
3.9. ПОСТАВУВАЕ НА ТЕХНИЧКИОТ ТЕСТ 3. ТЕСТ ЗА СЛУШАЕ Слика 3.7: Шематско техничко поставување за време на тестот за слушање Примери за одделни страници со прашања може да се најдат во Додаток Д. За сите различни делови на експериментот (чисто акустична, чисто оптичка и оптоакустична), страниците со прашања со соодветните атрибути беа креирани во LimeSurvey. Ова осигурува дека испитаниците ги гледаат само атрибутите кои се моментално соодветни. Секоја страница може да биде доделена на група за рандомизација во LimeSurvey. Во рамките на таквата група, одделните страници потоа се прикажуваат по случаен редослед. Во исто време, групите можат да бидат распоредени по кој било специфичен редослед. Во овој случај, беше создадена група за чисто акустичен, чисто оптички и оптоакустичен дел од експериментот. Ова го олеснува создавањето на посакуваната низа на стимули во експериментот (прво акустично, потоа оптички, потоа 30
3.9. ТЕХНИЧКО ЕКСПЕРИМЕНТАЛНО ПОСТАВУВАЕ 3-то ИСКУСТВО ЗА СЛУШУВА FigureЕ Слика 3.8: Патека на аудио податоците во акустичната симулација преку слушалките со помош на сабвуфер кој беше поставен на аголот од просторијата зад другите звучници. Тешко беше да се забележат испитаниците и учесниците не можеа да забележат воздушни експлозии предизвикани од мембранските движења. Според тоа, сабвуферот не беше препознатлив како компонента која е активно вклучена во експериментот, а акустичната локализација на кутијата не беше можна заради репродуцираните ниски фреквенции. Бидејќи целта при користење на сабвуфер беше да се репродуцираат животинско-секвенцијалните компоненти на сигналите, но само до точката во фреквентниот спектар на кој слушалките можат повторно да заземат, а истовремено и нивото на сигналот за сабвуферот исто така требаше да се прилагоди За да се осигура дека се совпаѓа со нивото на симулациониот дел од слушалките во положбата на испитаниците, излезниот сигнал од fwonder, т.е. сигналот преклопен со BRIR, беше испратен до софтверот JACKRack 9. JACKRack нуди 9 Боб Хам и сор., Http://jack-rack.sourceforge.net/ 33
3.10. ВРШЕЕ НА ТРЕТЕТО ИСПИТУВАЕ СЛУШУВАЕ Поправете акустична симулација на тековниот стимул. 3.10 Имплементација Текот на експериментот предвидуваше прво презентирање на испитаниците со чисто акустични стимули, т.е. само да им се дозволи да ги слушаат звучниците, но да не гледаат, потоа да генерираат чисто оптички стимули, т.е. само да ги покажат звучниците без употреба на акустична симулација Играјте примероци на звук и конечно презентирајте ги оптоакустичните стимули. Оваа наредба гарантира дека учесниците сè уште не се под влијание на изгледот на звучниците за време на чисто аудиторното оценување. Бидејќи не можете да видите никакви полиња при првото слушање, не е можно едноставно да ги доделите претходно слушнатите примероци на звук на оптички прикажаните полиња за последователна чисто визуелна проценка. Стимулите беа презентирани случајно во рамките на секоја од овие три групи (види 3.9.1). Слика 3.10: Старосна структура на испитаниците Во тестот, вкупно 20 лица со германско државјанство 36
3.10. ИМПЛЕМЕНТАЦИЈА 3. СЛУШУВА TRЕ ИСПИТУВАЕ дека подоцна ќе се репродуцира сигнал низ слушалките, поради што треба да ги држите слушалките вклучени за целиот експеримент. На луѓето им беше соопштено дека ќе го слушнат секој звучник неколку пати и дека, поради различните употребени електроакустични поставки, истиот звучник може да звучи различно секој пат. Затоа, тие треба да се обидат да слушаат или да гледаат и оценуваат одново секој пат. За да се овозможи звучниците да се оценуваат чисто аудитивни, звучниците беа покриени со крпи на почетокот на експериментот. Луѓето затоа не можеа да ги видат. По пет чисто акустични стимули, од испитаниците беше побарано да направат кратка пауза додека експериментаторот не ги отстрани кориците. 38
4.1. ПАРАДИГМА НА СПОСОБНОСТА 4. ЕВАЛУАЦИЈА Сите променливи се кодирани со вредностите -2 до 2. Најмалата или најнегативната вредност на скалата одговара на вредноста -2, најголемата или најпозитивната на вредноста 2. 4.1 Парадигмата на присутноста Се наоѓаат во парадигмата на присутноста како што е веќе објаснето, ги содржи сите стимули кои не произведуваат конусен стимул. Модалитетот на двата фактори (3 нивоа на фактори) и звучникот (5 нивоа на фактори) се разликуваат овде. За сите зависни варијабли, први беа пресметани просечните вредности и така беа создадени профили на поларитет за сите звучници и сите модалитети за да се илустрираат податоците. Овие даваат добар преглед на снимените рејтинзи и некои работи го привлекуваат вниманието кога гледате во Prole. Пролите за звучникот B&W и за аудитивниот модалитет се прикажани овде како пример (слики 4.1 и 4.2). Проле за другите звучници и модалитетите може да се најдат во додатокот. Слика 4.1: Профил на поларитетот на B&W DM601 S2 во парадигмата на ко-присуство Промената од аудитивен во аудиовизуелен модалитет се чини дека е голема промена
4.1. ПАРАДИГМА НА СОПРИСТАВНОСТ 4. ЕВАЛУАЦИЈА се користи во парадигмата на ко-присуство од овој тип III со цел да се задржи едноставноста и униформноста. Во случаи кога ова е од интерес, беа извршени и споредби на индивидуални парови (без прилагодување) помеѓу индивидуалните нивоа на фактори. 4.1.1 Аудитивни атрибути Како што се очекуваше, повеќето од аудитивните атрибути покажуваат значителни резултати кога факторот на звучникот е разновиден. Ова не е изненадувачки резултат, бидејќи репродукцијата на акустичните сигнали и создавањето на добри аудитивни впечатоци е главната задача на звучникот. Слика 4.3: Средни вредности на аудитивните атрибути високи, ниски, цврстина и волумен нацртани над модалитетот; индивидуалните вредности се поврзани со линии за подобра читливост, линиите не претставуваат вредности помеѓу модалитетите.Сепак, варијацијата на факторот на звучникот не резултира со значителна разлика во проценката на високиот тон. Ова исто така може да се види на слика 4.3. На оваа слика и во следните претстави за средната вредност, апсцисата е номинално скалирана и на секој е исцртан фактор. Ова значи дека помеѓу точките означени на x-оската, се разбира, не 44
4.1. ПАРАДИГМА НА СПОСОБНОСТА 4. ЕВАЛУАЦИЈА Измерени се вредностите. Како и да е, меѓу влезените вредности беше повлечена линија за поврзување со цел графиците да бидат полесни за читање. Вредностите за височините се близу сите. Тест-субјектите тешко забележаа никакви разлики во репродукцијата на висината. Покрај гласноста, атрибутот висина е единствениот аудитивен што не покажува никакви значајни набудувања во парадигмата за со-присуство. Ова исто така важи и за факторот на модалитет. Иако звучниците исто така покажуваат разлики во високиот тон, можеби учесниците не биле толку лесни за да ги слушнат. За факторот на звучникот, резултатот е само маргинално незначителен (p = 0,080). Јачината на тестот исто така не е особено висока 0,539. Според тоа, овде не се најде очекуваното влијание на звучниците. Пропорцијата на перцептивни падови покажува многу значајни резултати за факторот на звучникот (стр