Perceptual Evaluation of Audio Quality ( PEAQ ) - это стандартизированный алгоритм для объективного измерения воспринимаемого качества звука , разработанный в 1994–1998 годах совместным предприятием экспертов в рамках Целевой группы 6Q Сектора радиосвязи Международного союза электросвязи ( ITU-R ). Первоначально он был выпущен как Рекомендация ITU-R BS.1387 в 1998 году и последний раз обновлялся в 2001 году. В нем используется программное обеспечение для моделирования перцепционных свойств человеческого уха.а затем объединяет несколько выходных переменных модели в единую метрику. PEAQ характеризует воспринимаемое качество звука, как это делали бы испытуемые при прослушивании в соответствии с ITU-R BS.1116. Результаты PEAQ в основном моделируют средние оценки мнений по шкале от 1 (плохо) до 5 (отлично).
Мотивация
Необходимость экономии полосы пропускания привела к развитию сжатия передаваемых аудиоданных. Различные методы кодирования устраняют как избыточность, так и несущественность восприятия в аудиосигнале, так что скорость передачи данных, необходимая для кодирования сигнала, значительно снижается. Они учитывают знания о слуховом восприятии человека и обычно достигают пониженной скорости передачи данных за счет игнорирования аудиоинформации, которая вряд ли будет услышана большинством слушателей. Традиционные измерения звука, такие как частотная характеристика на основе синусоидальной развертки, отношение сигнал / шум, THD + N, не обязательно хорошо коррелируют с качеством аудиокодека. Психоакустическая модель должна быть использована для прогнозирования , как информация , маскируются громче аудиоконтента смежном во время и частоте.
Поскольку субъективные тесты на слух требуют времени, дороги и непрактичны для повседневного использования, было полезно заменить тесты на слух объективными компьютерными методами. Под руководством Целевой группы 6Q МСЭ-R группа ведущих экспертов по качеству звука разработала новую объективную модель качества звука: PEAQ. Этими участниками были:
- OPTICOM GmbH, Эрланген, Германия
- Институт Фраунгофера для интегральных схем, IIS-A, Эрланген, Германия
- Deutsche Telekom Berkom, Берлин, Германия
- Берлинский университет , Берлин, Германия
- Institut für Rundfunktechnik , ИРТ, Мюнхен, Германия
- KPN Research , Лаборатория доктора Нехер, Лейдсендам, Нидерланды
- Центр коммуникативных исследований телевидения и телекоммуникаций , Франция
- Центр коммуникационных исследований, CRC, Оттава, Канада
Принципы
При перцепционном кодировании очень важно определить уровень шума, который может быть внесен в сигнал, прежде чем он станет слышимым. Поскольку слуховая система человека очень нелинейна, уровни шума меняются в зависимости от временных и частотных характеристик аудиосигнала. Психоакустические исследования могут предоставить пороговые критерии для различных акустических событий и получаемых в результате воспринимаемых звуков. Ключ - маскирование , которое описывает эффект, который звук производит на другой одновременный звук. Маскирование зависит от спектрального состава как маскирующего сигнала, так и маскирующего сигнала, а также от других изменений во времени. Базовая блок-схема системы перцептивного кодирования показана на рисунке.
Входной сигнал раскладывается на субдискретизированные спектральные составляющие. Для каждого образца оценка фактического маскированного порога выводится с использованием правил, известных из психоакустики. Это модель восприятия системы кодирования. Спектральные компоненты квантуются и кодируются, удерживая шум квантования ниже маскируемого порога. Наконец, формируется битовый поток .
Анализ результатов основан на оценке субъективной разницы . Он сравнивает тестируемый сигнал с исходным опорным сигналом.
Модели
Модель учитывает фундаментальные свойства слуховой системы и различает этапы физиологического и психоакустического воздействия. Первая часть моделирует построение сигнала с помощью дискретного преобразования Фурье и наборов фильтров. Вторая часть обеспечивает когнитивную обработку, как это делает человеческий мозг. Следующее изображение представляет собой простую блок-схему взаимосвязи между аудиосистемой человека и объективной психоакустической моделью.
Из сравнения модели тестового сигнала с (исходным) эталонным сигналом выводится ряд выходных переменных модели. Каждая выходная переменная модели может измерять разные психоакустические параметры. На заключительном этапе выходные переменные модели объединяются для получения результата, который соответствует субъективной оценке качества.
Есть две вариации модели. Базовая версия (менее интенсивная обработка) была разработана, чтобы быть достаточно быстрой для мониторинга в реальном времени. Расширенная версия требует больше вычислений и может давать немного более точные результаты.
Лицензия
Технология PEAQ, рекомендованная Рек. МСЭ-R Рек. BS.1387 защищен несколькими патентами и доступен по лицензии вместе с исходным кодом для коммерческих приложений в соответствии с справедливыми, разумными и недискриминационными условиями МСЭ . Ранняя реализация базовой модели с открытым исходным кодом под названием EAQUAL была прекращена в 2002 году из-за заявлений о нарушении патентных прав. Для использования в образовательных целях существует бесплатная кроссплатформенная программа под названием Peaqb, которая выполняет те же функции ограниченным образом, поскольку она не была подтверждена данными ITU. Другая непроверенная реализация базовой модели PEAQ для использования в образовательных целях, PQevalAudio, доступна в TSP Lab Университета Макгилла.
Смотрите также
Рекомендации
- Рекомендация МСЭ-R BS.1387 : Метод объективных измерений воспринимаемого качества звука (PEAQ)
- Рекомендация МСЭ-R BS.1116 : Методы субъективной оценки небольших искажений в аудиосистемах, включая многоканальные звуковые системы
- Рекомендация МСЭ-R BS.1534 : Метод субъективной оценки промежуточных уровней качества систем кодирования (MUSHRA)
Внешние ссылки
- http://www.peaq.org Официальный сайт PEAQ
- https://web.archive.org/web/20061207095623/http://www.crc.ca/en/html/aas/home/peaq/peaq PEAQ в CRC
- https://web.archive.org/web/20090423074959/http://www.opticom.de/technology/technology.html Информация о PEAQ от OPTICOM
- http://elvera.nue.tu-berlin.de/files/0829Thiede1998.pdf PEAQ - der künftige ITU-Standard zur objektiven Messung der wahrgenommenen Audioqualität
- http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=01613524 IEEE - Оценка качества воспринимаемой аудиосистемы с использованием алгоритма PEAQ
- http://sourceforge.net/projects/peaqb/ Проект Peaqb
- http://www-mmsp.ece.mcgill.ca/Documents/Software/index.html PQevalAudio - Matlab и реализация базовой модели PEAQ на языке Си.
- http://www.mp3-tech.org/programmer/sources/eaqual.tgz Исходный код EAQUAL