声质量

响度，响度是表示人的听觉判断声音的强弱程度,是一主观感觉量。它是人耳对音量大小、声音强弱的主观感受。响度大,声音显得丰满;响度小,声音便非常单薄脆弱。其单位为宋(sone),它是衡量声音强弱程度的一个最直观酌量响度取决于声波振幅大小,同时与频率有关,定义1000Hz、40dB纯音时响度为1sone。尖锐度，尖锐度描述了声音品质评价中的音色特征，以acum为单位。噪声的尖锐度高是由于其频谱成分中高频成分占主要地位所致。在声音品质设计工作中，可以通过增加低频成分从而降低声音的尖锐度。尽管这种修改会使声音的响度略微增加，但绝大多数情况下通过这种方法降低声音的尖锐度可以得到更好的声音品质，因为声音听起来变得舒缓多了，这对感觉来说是非常重要的。波动度和粗糙度，声音的时域变化可以导致两种不同的结果:低频变化产生波动度;高频变化产生粗糙度。波动度的单位是vacil，定义60dB,lkHz的纯音在调制频率为4Hz的100%调幅声作用下产生的波动度为1vacil。粗糙度表征人们对声音实时变化的感受，用asper做单位，定义60dB,1kHz的纯音在调制频率为70Hz的100%调幅声作用下产生的粗糙度为1asper。心理声学参数声音品质主观评价中的应用满意度系数，满意度是一个很复杂的感觉，受粗糙度、尖锐度、音调和响度等基本因素的影响。总的来说，满意度主要依赖于尖锐度，而粗糙度和音调的影响相对要小很多。至于响度，仅在它的值影响到了两个人之间的正常谈话时才会对满意度产生影响。由于受这些因素的影响，可以将满意度作为一个基本的感觉量来进行分析。骚扰性系数，模拟听觉复合值来表示令人不快的声音中的各个心理声学元素。更确切地说，通过骚扰性系数(PA)能够定量的分析由心理声学实验获得的烦恼度比率。根本上说，骚扰性系数受响度、音色和声音时域结构的影响。通过计算声音的满意度系数和骚扰性系数，就能够得知人们对某种声音的大概评价，从而把握好声音品质改善的方向。Onthebasisofa1/3-octaveanalysis,theZwickerLoudnesssoftwarecalculatesareal-timeestimatefortheloudnessofsoundasperceivedbythehumanear.ThetechniquewasintroducedbyProf.Dr.EberhardZwicker(InstituteofElectroacoustics,TechnicalUniversityMunich)andusesasetofspecialweightingcurvesthathedevelopedtodescribetheear.ThisovercomestheproblemsofusingA-weightedsoundpressurelevelforthesemeasurements,whichcangivemisleadingresults.Sharpness,S,isaparameterthatmeasurestheannoyanceofhigh-frequencycomponentsinasignal.ThisisdonebyaddingaweightingfunctiontotheSpecificLoudnessspectrum.Theweightingfunctionisfrom1upto16Barkandgrowsexponentiallyabovethisband.Sharpnessisaspectralmetricandisindependentoftheoveralllevelofthesignal.FluctuationStrength,F,isacalculationoftheamountoflow-frequency(below20Hz)variationinthesignalamplitude.Amplitudeandfrequencymodulationofcomponentsathigherfrequenciescausethis.Itisrecognisedinthesoundsignalasslowamplitudeorfrequencyfluctuations.FluctuationStrengthiscalculatedonthebasisofthetime-varying(non-stationary)Loudnessmultispectrum.Theresultcaneitherbeasinglenumberorafunctionoffrequency(Barkscale),whichgivestheSpecificFluctuationStrength,為何須要進行聲音品質的評價?聲音品質可被定義為人們對於產品發散噪音接受度的感官反應。正面的聲音品質代表使用者使用此產品時，對此產品發散之噪音不會感到厭煩，進而產生正面情緒。反之；負面聲音品質代表此噪音會造成不舒服的聽覺感受，並一定程度地反應此產品的品質低劣。分析聲音品質的目的是用客觀的量測儀器去主觀地評價一個聲音事件。人類聽覺是一個相當複雜的機制，具有高度非線性的現象。當人們在聆聽一個聲音時，許多的聽覺機制會同時發生，例如像聲音的遮蔽效應，聲源的定位，距離的估算，以及噪音的評定…等。因此，一個聲音事件必須由許多面向來分析，包括有:聲音的總體位準，發生時間的長短，對頻譜的貢獻度…等。也就是說，以往使用所謂客觀的聲功率量測，有時會與人們對聲音主觀的感受產生相當程度的落差。導入心理聲學的噪音量測，像是聲音的響度、尖銳度、粗糙度…等，經常被使用來幫助人們有效地了解一個產品的聲音品質。聲音品質的量測參數:響度Loudness(insone):由Zwicker於ISO532B中提出的計算方法，比傳統使用的A加權量測分析更貼近人類的真實感受。此方法是建立在1/3八度音聲壓量測頻譜上，引入遮蔽效應及純音成份分析，並與實驗得來的等響度曲線比較而得。突出率ProminenceRatio(dB):市面上有些產品如小風扇或變壓器等，經常會製造一些惱人的噪音。但事實上，這些產品產生的聲壓位準其實是很低的，但卻帶給人們非常不舒服的感受。這是因為這些噪音裡包含了許多突出的純音成份。突出率就是用來評價這些純音成份是否突出的參數。傳統上，突出與否的分析是採用tone-to-noiseratio,是由在關鍵頻帶(criticalband)裡純音的聲壓與去除純音的聲壓的比值；當此比值超過6dB時，就判定此噪音具有突出的異音。調變Modulation:聲音若發生調變現象，對聽覺感觀而言，將會產生非常不一樣的感受。此感受決定於聲音調變的強度及調變的比率。以心理聲學為基礎的調變可分為兩個主要的分支：聲音的波動及粗糙度。雖然這兩個分支為非常相似之物理現象，但在聽覺上卻帶給人們非常不一樣的感受。波動強度FluctuationStrength(invacil):此參數可視為慢速的調變。而一些聲音參數，如波動率、聲壓位準、調變程度…等都將影響波動強度的大小。尖銳度Sharpness(inacum):尖銳度定義為聲音事件中高頻部份之位準對總體位準的比值。也就是說聲音在高頻部份的能量越高，將讓人感到越尖銳。在數值上，尖銳度是由特徵響度乘上一個加權函數對頻率域作積分後，再除以總響度得來。因此，對於尖銳度的分析來說，一個窄頻音的中心頻率和頻譜內容將是非常重要的考慮因素。而必須注意的是，尖銳度是一個與聲壓位準無關的參數。音調Tonality(intu):音調是由聲音中純音成份對總響度的比值來決定，並將純音成份的頻寬、頻率、和包含及不包含純音成份的響度值考慮進去。此外，值得一題的是，關鍵頻帶(criticalband，可類比為一組聽覺的帶通濾波器)，在人類聽覺的感知上扮演了一個非常重要的角色。量測環境及儀器:量測室o半無響室o容積:5x5x2.5立方米o室內溫度:23±2∘Co截止頻率:100Hzo背景噪音:≈16.5dB(A)硬體o多通道頻率分析儀o人工耳o麥克風及麥克風校驗器o標準音源oRPM量測儀o標準測試桌(ISO7779)軟體oArtemisBasic分析軟體o錄音回放系統o心理聲學模組o八度音分析模組o進階心理聲學模組o進階分析模組o進階濾波器模組Fig.1使用人工耳量測聲音品質的架設Fig.2此圖為一筆記型電腦變壓器聲音品質量測的實例。此變壓器具有非常低的聲壓位準，但卻具有相當高的突出率和調變強度。因此，即使聲壓位準僅有20dB(A)，人們仍然會感到此變壓器的噪音非常尖銳和不穩定。