下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
本章要点
1. 音质主观评价的定义
2. 声音重放系统的校准
声音作为多媒体信息重要的组成部分，是艺术传播与信息传递的重要载体。随着生活水平的提高和审美意识的提升，人们对声音的要求越来越高。声音从最简单的单声道重放形式，过渡到双声道，直到现在多样的三维全息环绕声重放形式。随着声频技术的不断发展，表征音质的技术指标也越来越高，声音正在向着高保真、高解析度方向发展。然而声音毕竟是听觉艺术，音质的优劣最终应该由听者来评判。音质主观评价是评判音质的有效手段。所谓音质主观评价，是通过人们对声音的主观感受，按照一定的评判要点和评判规则对声音进行评价的一种方法。
音质是声音三要素（音高、响度、音色）的有机构成和整体表现。音质的最终评价标准是人的听觉感受，因此音质的主观评价是声音评判的最终标准，一切客观测试指标的规定也正是力求能够较好地反映人的听觉感受。但是由于人听觉特性的复杂性，再加上对听觉生理和听觉心理的研究还不够深入，仅依靠音质的客观测试指标至今仍不能很好地反映主观听觉感受，客观测试与主观音质评价仍有不统一之处。因此主观音质评价仍是很重要的且不可由客观来代替的。随着对听觉规律研究的不断深入，客观测试与主观评价会不断地趋于统一，但由于主观世界的复杂性和多样性，音响的最终评判标准永远只能是听感，而不可能完全被技术指标所代替。
声音信号从拾取、传送、处理、录制，一直到重放，构成一个复杂的系统。音质主观评价，就是对节目源、重放声和整个声频系统作出评价，这不仅与声频系统的电气设备有关，还受录制和重放的声学环境，听者的生理、心理特性等诸多因素的影响。一般而言，音质主观评价具有以下的特点：
对同一音质，不同的听者往往给出不同的评价。这种差异与听者所处的民族、地区环境、生活时代有密切关系，同时也因自我的艺术、美学修养的差异，生理、心理状态的差异、听觉、审美训练的差别而不同。尽管声音最终是给个体听的，但主观评价结果要具有一定的整体性或普适性。在主观评价实验过程中，如何科学地设计实验，实施实验，采用有效的数理统计方法挖掘数据，得到高可信度的整体结果是音质主观评价的一大难点。
音质主观评价的对象往往是音乐声。音乐声是一种创造性的声音，先后经过作曲家的创作、演奏家的演绎、录音师的录制等多层艺术加工过程。而最终听者对音乐声的感受和体验，是在声音物理层面基础上抽象出来的审美体验。这种审美体验是指听者在直观感受基础上的审美体验过程，领悟音乐深邃的内涵与丰富的情感，这与听者的审美经验及不同文化的音乐审美特征有密切关系。因此，音质主观评价是一项带有艺术性的工作。
音质主观评价用于探究声音对听者心理活动产生的影响，属于实验心理学范畴。虽然人们对声音的感知存在很大的波动性，但是通过缜密的实验设计、严谨的实验方法、有效的数据统计分析，利用音质主观评价还是可以获得准确和有效的实验结论的。尽管音质主观评价具有艺术性，但是通过科学的方法可以在混沌的听感现象中探寻感知规律。
音质的主观评价不同于音质的客观评测，客观评测往往针对某个评测指标进行，例如声压级、频率、频谱特性等。音质是音高、响度、音色及时长的整体表现，在进行主观评价时很难分清这四个要素的影响比重。此外，节目源的类型，节目源的录制方式，听音室的建声环境，听音系统的电声指标以及听者生理、心理的状态都会对音质主观评价的结果产生影响。音质主观评价不但与音乐声学、建筑声学、电声学等学科相关，还与心理学、生理学等学科有着密切的关系。可见，它是一个多学科交叉的复杂问题。
一般而言，凡是与声音感知相关的问题都可以进行音质主观评价，评价对象主要包含以下几类：
（1）节目源：包括广播电视节目及音像制品等，例如广电总局每年举行的广播节目技术质量奖（金鹿奖）就是一个典型的范例。
（2）声频系统（设备）：从前期拾取所需的传声器、调音台、到后期制作使用到的效果器、扬声器等声频设备及构成的声频系统都可进行音质主观评价。
（3）声学环境：包括音乐厅、戏剧厅、歌剧厅等专业演出场所的音质评价。
（4）录制方法：通常包括不同拾音制式、不同压缩算法、不同重放格式等用于声音处理方面的算法之间的对比与评价。
音质主观评价除了能够探究听觉感知规律外，也是录音师、音响产品设计师及声学设计师等声频行业的从业人员重要的工作工具。在工作中，他们通常需要运用耳朵对声音传输链路中每个环节所产生的声音进行主观评价，进而采用相应的技术手段进行调整，为听众创造出悦耳的声音。虽然随着电子工业和计算机的飞速发展，客观测试指标也成为音质控制的重要手段，但是由于人耳听觉系统的复杂性，加上对人耳听觉特性的研究还不够深入，仅仅依靠音质客观测试指标还无法完全反映听者的主观听觉感受。有时客观指标相同的声音产品，其音质的主观听感可能不完全相同。因此，客观测试可以作为音质监控的辅助手段，音质评判的最终标准仍以主观评价为准。
明确音质主观感受与客观指标的关系，是声频工作者解决录音过程中声音问题的关键。声频工作者可以将物理控制参量转换成对声频信号的主观感知。目前能与客观参量有较为明确关系的主观参量包括音高、响度和音色。人耳对音高的感知，主要与频率有关。通常频率高，听到的声音高且细；频率低，则听到的声音低且粗。人耳对响度的感知，主要与声音的声压级和频率有关。对于同一频率的声音而言，声压级越高，响度越大。人耳对中频区声音响度的感知更加灵敏，对低频和高频区声音的响度感知相对迟钝。人耳对音色的感知主要与声音的频谱结构有关。频谱成分不同，音色的主观感受也就不同。低频成分丰富，音色厚实、丰满；高频成分丰富，音色明亮、高亢。目前关于客观参量与主观感知的相关性研究还不够完善，而这个课题本身也成为许多主观评价实验研究的目的。
为了保证音质主观评价的科学性和规范性，国内外相关专业组织已经制定多项与音质主观评价有关的标准。ITU（国际电信联盟）已经形成较为完整的音质主观评价体系。ITU-R BS.1284是音质主观评价通用方法标准；ITU-R BS.1116是对小损伤音频系统（包括多声道环绕声）的音质主观评价方法标准；ITU-R BS.1534是对中等音频质量的编解码系统的评价方法标准。EBU（欧洲广播联盟）也为音质主观评价制定一系列标准。EBU Tech.3252-E是音质主观评价用节目源的录制说明；EBU Tech.3276是音质主观评价听音室建声与电声系统的要求；EBU Tech.3286是音质主观评价通用方法标准。我国国家标准局也制定了与音质主观评价相关的标准，主要包括：GB/T 16463—1996《广播节目声音质量主观评价方法与技术指标要求》；GB14221—93《广播节目试听室技术要求》；GB10240—88《电声产品声音质量主观评价用节目源编辑制作规范》；GSBM6001—89《电声产品声音质量主观评价用节目源标样》。
本教材的内容是为顺利展开音质主观评价实验而设计的，包含对主观评价实验中主试和被试两个主体的训练。审听训练篇着重训练被试所应具备的各种听辨能力，使之获得“金耳朵”的能力；主观评价篇旨在提高主试能力，详细介绍了实验过程中使用到的方法和技术，并最终通过两个综合实验，让主试全面了解音质主观评价实验过程。
在进行审听训练或是音质主观评价之前，必须对声音重放系统进行校准。本节将针对最常用的两种重放系统详细介绍如何进行校准。
双声道重放系统最常用的扬声器摆位如图1所示，听者与两只扬声器构成等边三角形，通常扬声器与听者的距离为3米。该系统可以实现对前方声源横向、纵向的定位，并产生较为明显的表现声音的空间特性。系统的校准通常包含三个方面：声压级、相位和频谱特性的校准。
图1 最常用的双声道重放系统摆位图
声压级校准是为了保证正常的监听电平，无论是审听训练或是主观评价，都应该在标准的监听声压级下进行。通常对于音乐信号，采用EBU Tech.3276的监听标准。测试信号是电平为-18dBFS的全频带（20Hz—20kHz）粉红噪声，标准的监听声压级为：
L LISTref =85-10 log n （ dBA ） （1）
式中n表示重放的声道数量。对于双声道的重放系统，计算得出每个声道标准的监听声压级应该为82dBA。A表示用声级计测试时采用A计权曲线。声压级校准信号见音频文件绪论-1，包括用于检查左声道声压级的粉红噪声测试信号，用于检查右声道声压级的粉红噪声信号及左声道加右声道的粉红噪声测试信号。
相位校准是检查左、右声道的相位极性是否一致。用于相位检测的信号通常是一段既有低音或高音打击乐器的节目信号（音频文件绪论-2）。该段测试信号中，分别是左声道的极性检查、右声道的极性检查、双声道立体声同相位的极性检查，双声道立体声反相位的极性检查。特别关注反相位的信号，听起来声音没有定位，声音发散。
频谱特性校准用于检查重放系统的频率响应是否平直，以及可重放的频率范围。检测信号通常是单频信号或是扫频信号（音频文件绪论-3）。单频信号每段持续时间为10s，电平为-18dBFS，频率分别为：20Hz，31.5Hz，63Hz，125Hz，250Hz，500Hz，1kHz，2kHz，4kHz，8kHz，10kHz，12.5kHz，16kHz，20kHz；扫频信号电平为-18dBFS，频率为20Hz—20kHz。依次聆听单频信号，如果在正常监听声压级下听不到63Hz—12.5kHz中的任何一个信号，说明你的监听系统存在严重的问题。20Hz，31.5Hz，16kHz和20kHz对人耳及设备而言都算极限频率。如果听不到，说明监听系统可能在频谱延展性上存在问题。
多声道重放系统的配置多种多样，从最开始的4声道系统已经发展到复杂的22.2声道系统。现在用于音乐重放的多声道系统还不是很普遍，但是在电影领域，多声道重放形式已经成为主流。目前普遍被大众所接受且应用最广的多声道重放系统是由ITU-R BS.775-1推荐的5.1多声道环绕声形式，扬声器摆位如图2所示。该配置中除了图中显示的左、中、右、左环和右环声道外，还有一个重放低频成分的低频效果（LFE）声道，通常重放80Hz或120Hz以下的频率成分。
图2 标准的五声道扬声器摆位图
根据重放系统应用领域的不同，声压级校准采用不同的标准。如果多声道系统用于纯音乐重放，通常采用EBU Tech.3276-E标准。为了保证低频信号在空间感上的平衡，系统往往将所有低频信号传输到主扬声器中，而不使用低频效果声道。测试信号是全频带（20Hz—20kHz）粉红噪声，电平为-18dBFS（见音频文件绪论-4）。测试声级计采用A计权，慢档。根据公式1的计算方法，每个声道标准的监听声压级应该为78dBA。如果多声道系统用于电影声音的重放，通常采用SMPTE标准。测试信号是全频带粉红噪声，电平为-20dBFS（见音频文件绪论-5）。测试声级计采用C计权，慢档。左、中和右声道的标准监听声压级为85dBC，左环和右环声道的监听声压级为82dBC。LFE声道的监听声压级为89dBC。
相位校准通常以左声道为标准，依次检测其他主声道的相位。以左声道和中置声道为例，两个声道首先同时播放同相位的检查信号，然后再同时播放反相位的检查信号，判断声道的相位情况。低频效果声道的相位校准相对复杂，假设LFE的低频上限为80Hz。首先在LFE和中置声道分别重放同相和反相80Hz正弦信号（见音频文件绪论-6），试听音量的变化；然后LFE声道重放80Hz以下的粉红噪声，中置声道重放80Hz以上的粉红噪声，使用相位校准设备进行相位校准，测试信号见音频文件绪论-7。
频率响应的校准与双声道系统较为类似，在此不再赘述。
思考与研讨题
1. 什么是音质主观评价？音质主观评价可应用在哪些领域？
2. 如何对双声道重放系统进行校准？
3. 如何对多声道重放系统进行校准？
延伸阅读：
1. 王宏参：《声音质量主观评价》，中国广播电视出版社2003年版。
2. Jason Corey著，朱伟译：《听音训练手册》，人民邮电出版社2011年版。
3. 孟子厚：《音质主观评价的实验心理学方法》，国防工业出版社2008年版。
4. EBU-Tech.3276-2nd edition， Listening conditions for the assessment of sound program material ： monophonic and 2- channel stereophonic ，1998.
5. EBU-Tech.3276-E， Listening conditions for the assessment of sound programme material ： Multichannel sound ，2004.