基于听觉掩蔽效应的客观音质评价研究

摘要

语音信号是进行通信所主要使用的一种手段.目前语音通信系统飞速发展,相应地评价这些系统的语音质量一直备受人们的关注.语音质量评价大体上分为两类:主观评价和客观评价.建立在谱失真测度基础上的客观音质评价是当前研究的活跃课题.在前人研究的基础上,该文着重研究对巴克谱失真(Bark Spectral Distortion)测度的改进以及它们在语音客观评价方面的应用.论文利用人耳的听觉掩蔽特性对BSD测度进行了改进研究,以提高主客观音质评价的相关度.研究主要集中在应用掩蔽效应的两方面:1.传统的BSD测度未考虑影响人耳感知判断的帧间掩蔽特性.MBSD测度利用听觉瞬时掩蔽效应,在失真距离的计算中,只包含听觉能够感知的失真.MBSD失真距离定为响度差的平均.初步的实验结果表明,这种改进的测度性能优于原BSD测度.2.心理声学的研究表明,人对声音的掩蔽现象不仅有瞬时掩蔽,而且还有同时性掩蔽.论文的第二部分研究了利用同时掩蔽的EBSD测度.该测度充分地反映人耳听觉系统的感知特性,且计算简便.针对特定的语音条件,EBSD测度的评价结果与主观评价的相关度达到了0.95左右.研究中对噪声掩蔽门限进行尺度伸缩,得到的相关结果较其他测度,不仅具有较好的普适性,而且主客观评价结果之间具有更高的相关系数.可以推断这些测度作为对语音系统进行的客观音质评价,会具有好的有效性和实用性.深入研究利用听觉感知特性的客观失真测度,及其在客观音质评价中的应用,不仅在军事上具有现实意义,而且在语音增强、语音识别等领域的特征提取的研究中也会得到广泛应用.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章引言

1.1客观音质评价国内外研究概况和意义

1.2本文的研究工作及内容组织

第二章客观音质评价

2.1主观音质评价测度

2.2客观音质评价测度

2.2.1时域失真测度

2.2.2频域失真测度

2.2.3感知域失真测度

2.3主客观相关分析模型

2.4本章小节

第三章听觉模型及巴克谱失真测度方法

3.1语音感知的听觉特性

3.1.1耳的结构和机能

3.1.2听觉的感受性

3.1.3响度级和响度

3.1.4 临界频带

3.2基于感知特性的巴克谱测度

3.2.1语音信号谱分析

3.2.2克谱测度算法

3.3本章小节

第四章利用瞬时掩蔽效应的巴克谱测度改进

4.1听觉掩蔽效应

4.1.1前向掩蔽效应

4.1.2后向掩蔽效应

4.1.3同时性掩蔽效应

4.2 MBSD测度方法

4.2.1听觉掩蔽闻阈滤波器的设计

4.2.2 MBSD测度算法

4.3实验结果

4.3.1实验语音条件

4.3.2 BSD和MBSD评测相关分析结果

4.4本章小节

第五章采用同时性掩蔽效应的BSD改进测度

5.1 EBSD测度的算法

5.2噪声掩蔽门限的计算

5.2.1 临界频带分析

5.2.2扩展函数的应用

5.2.3计算MNT

5.3性能分析及实验结果讨论

5.4本章小节

第六章结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

附录1术语表

附录2语句表

附录3 EBSD测度MATLAB程序

附录4仿真干扰条件主客观评测结果表