EP1123638A2 - Vorrichtung und verfahren zur qualitätsbeurteilung von mehrkanaligen audiosignalen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur qualitätsbeurteilung von mehrkanaligen audiosignalen

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EP1123638A2
EP1123638A2 EP99965471A EP99965471A EP1123638A2 EP 1123638 A2 EP1123638 A2 EP 1123638A2 EP 99965471 A EP99965471 A EP 99965471A EP 99965471 A EP99965471 A EP 99965471A EP 1123638 A2 EP1123638 A2 EP 1123638A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
audio
signal
reference point
audio test
sum
Prior art date
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Granted
Application number
EP99965471A
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English (en)
French (fr)
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EP1123638B1 (de
Inventor
Thomas Sporer
Roland Bitto
Karlheinz Brandenburg
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Publication of EP1123638A2 publication Critical patent/EP1123638A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1123638B1 publication Critical patent/EP1123638B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2420/00—Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2420/01—Enhancing the perception of the sound image or of the spatial distribution using head related transfer functions [HRTF's] or equivalents thereof, e.g. interaural time difference [ITD] or interaural level difference [ILD]

Definitions

  • hearing tests have been carried out with test persons to evaluate or assess a particular coder. Although the hearing tests provide relatively reliable results on average, there is still a subjective component. Furthermore, hearing tests with a certain number of test persons are relatively complex and therefore relatively expensive. Therefore, measurement methods for the hearing-appropriate evaluation of audio signals have been developed.
  • the method for hearing-adapted quality assessment described therein models all non-linear hearing effects on both a reference signal and a test signal.
  • the hearing-adapted quality assessment is carried out by means of a comparison in the cochlear domain.
  • the excitations in the ear are compared by the test signal or by the reference signal.
  • both the audio reference signal and the audio test signal are broken down into their spectral compositions by a filter bank.
  • a large number of filters, which overlap in frequency, ensures adequate resolution in terms of both time and frequency.
  • a Mono audio test signal which is derived from an audio reference signal by coding and subsequent decoding, can be assessed in terms of its quality.
  • the measuring method described in DE 196 47 399 Dl also allows the quality assessment of stereo signals, i. H. two-channel signals.
  • a nonlinear preprocessing which highlights transients in a frequency-selective manner and reduces stationary signals, is carried out with the left and right channels of the audio test signal or the audio reference signal.
  • various detections of the error probability are made with the left channel of the audio reference signal and with the left channel of the audio test signal as input signals, with the right channel of the audio reference signal and with the right channel of the audio test signal as input signals, with the left channel of the preprocessed audio reference signal and with the left channel of the preprocessed audio test signal as input signals and with the right channel of the preprocessed audio reference signal and with the right channel of the preprocessed audio test signal as input signals in order to obtain a measure of the quality of the stereophonic audio test signal.
  • a disadvantage of the known method for hearing-adapted quality assessment of audio signals is the fact that the stereo capability is only limited to headphone reproduction.
  • the audio test signal entering the ear of a listener is compared to the audio reference signal entering the ear of a listener.
  • effects caused by a room such as e.g. B. reflections on walls, ceiling and floor, multiple reflections, damping, etc. are not taken into account.
  • known methods for quality assessment cannot take into account the directional characteristics of the human ear, ie it does not matter whether a signal comes from behind, in front or from the side.
  • Known measuring methods only work for headphone reproduction, in which the sound signal from the headphone speaker is usually arranged directly on the ear, exits and enters the ear or the quality assessment process.
  • the object of the present invention is to provide an improved concept for the quality assessment of audio signals, which also takes spatial effects into account.
  • the present invention is based on the finding that, despite the presence of signals with any number of channels, only two ears are available to the human listener who is ultimately involved.
  • Directional hearing is caused by the different impulse responses for different directions of incidence of sound signals into the human ear.
  • the different impulse responses for different directions of incidence are referred to in the art as head-related transfer functions.
  • head-related transfer functions In real cases, not only do the direct sound paths between the ear and loudspeaker appear, but also reflections on the walls, the ceiling and the floor. This can be summarized as a room impulse response.
  • the HRTFs and the room impulse response together lead to a sound change, which according to the invention can also be evaluated by measuring systems which do not explicitly model binaural effects, such as, for. B. different masking thresholds for binary signals compared to monoaural signals, perception of phase shifts, precedence effects, etc. point .
  • standardized listening rooms which are standardized, for example, according to ITU-R BS.1116, are generally used.
  • the size, speaker layout and reverberation time are largely determined.
  • both the head-related transmission functions (HRTFs) and room impulse responses can be taken into account in the extended quality assessment of audio signals.
  • HRTFs head-related transmission functions
  • B. are positioned with respect to a handset that the speakers are arranged left rear, left front, right rear, right front and front.
  • the device for quality assessment comprises a device for converting the audio reference signal into a first audio reference sum signal at a first reference point and into a second audio reference sum signal at a second reference point and a device for converting the audio test signal into a first audio test sum signal at the first reference point and in a second audio test sum signal at the second reference point, the audio reference sum signals and the audio test sum signals at the first and the second reference point being a superimposition of the respective channels that can be output by the plurality of loudspeakers, weighted with a respective transfer function between the respective loudspeaker and the corresponding reference point .
  • the audio reference sum signals and the audio test sum signals are finally fed into a device for quality assessment in order to obtain an indication of the quality of the audio test signal.
  • the quality assessment facility can be any known device, such as is disclosed, for example, in DE 196 47 399 Cl, or as specified in the international standard ITU-R BS 1387 (PEAQ).
  • An advantage of the method according to the invention is the fact that if the audio signal is a stereo signal, the influences of the listening room on the signal propagation from each loudspeaker to each reference point, i. H. every ear, can be taken into account.
  • Another advantage is the fact that the method can be used for audio signals with any number of channels, since the channels are converted to two sum signals via corresponding transfer functions that model the propagation of a signal from a loudspeaker to an ear, such that a Any method for quality assessment that is suitable for two channels can be used.
  • the individual transmission functions can be obtained by measurement using built-in microphones with an artificial head or probe microphones with a human earpiece.
  • the method according to the invention is particularly advantageous when the header-related transmission functions of any person are already known and can be downloaded from a corresponding server, for example via the Internet.
  • the room impulse response of a listening room which can be measured or simulated, can be convolved with a certain HRTF present in order to obtain a transfer function.
  • the listening room does not yet exist, i.e. where the sound properties of a room are simulated before the room is even built, for example to simulate the sound properties when planning concert halls or recording studios and even before the listening room is built to optimize it.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a device according to the invention
  • HRTFs header-related transfer functions
  • Fig. 3 is a schematic block diagram to illustrate the situation in a real listening room.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a device for quality assessment of an audio test signal which is derived from an audio reference signal by coding and decoding.
  • the audio test signal and the audio reference signal each have a plurality of channels, each channel being able to be made audible by a loudspeaker of a plurality of loudspeakers 11 to 15 which are positioned at different positions in an at least fictional space, and two reference points 17, 18 for simulating hearing with respect to the positions of the plurality of speakers 11 to 15 are defined.
  • the device for quality assessment comprises means 19 for converting the audio reference signal into a first audio reference sum signal at the first reference point 17 and into a second audio reference sum signal at the second reference point 18 and for converting the audio test signal into a first audio test sum signal at the first reference point 17 and into a second audio test sum signal at the second reference point 18, the audio reference sum signals and the audio test sum signals at the first and second reference points 17, 18 being superimposed on the respective channels, which can be output by the plurality of loudspeakers 11 to 15, weighted with a respective transfer function ÜF11 to ÜF52 between the respective loudspeaker 11 to 15 and the speaking reference point 17, 18.
  • the device for quality assessment further comprises a device 20 for quality assessment of the audio test sum signals, taking into account the audio reference sum signals, in order to provide an indication of the quality of the audio test signal at an output 21.
  • the device 19 for converting includes the plurality of transfer functions ÜF11 to ÜF52, which are either the HRTFs when an anechoic room, i. H. a room in which no reflections occur is considered, or which are the entire transfer function of the room from one of the loudspeakers 1 to 5 to a reference point 1, 2.
  • the output signals of the speakers are weighted with the corresponding transfer functions.
  • the output signals, which arise when the input signals are weighted with the corresponding transfer functions, are summed by means of a first summer 22 in order to obtain first audio sum signals.
  • a second summer 23 is provided for the second reference point 18 in order to sum the output signals of the transfer functions from the respective loudspeakers 11 to 15 to the second reference point 18 in order to supply the second audio sum signals.
  • both the audio test signal and the audio reference signal are subjected to the processing by means of the conversion device 19 in such a way that the same conditions prevail for the audio reference signal and the audio test signal in such a way that the device 20 for quality assessment for 2-channel signals only the quality of the coding / Decoding measures and no other effects interfere with the measurement result.
  • FIG. 1 shows the situation for a 5-channel audio signal
  • the device according to the invention is also applicable to stereo signals with only two channels or to signals with three, four or more than five channels. In this case, only the corresponding transmission radio tions are added or omitted.
  • the positioning of the loudspeakers in FIG. 1 is only schematic. Correct positioning of the loudspeakers with respect to the reference points is shown in FIGS. 2 and 3 for the example of 5-channel signals.
  • the first digit always refers to the loudspeaker, while the second digit refers to the reference point, i. H. Reference point No. 1 (17) or reference point No. 2 (18).
  • FIG. 2 shows a possible arrangement of the five loudspeakers 11 to 15 with respect to a receiver 24, the head of which is shown schematically in FIG. 2 in a top view.
  • the head 24 could be an artificial head.
  • the head 24 comprises the first reference point 17 and the second reference point 18, ie the ears 17, 18 in the case of a human earpiece or the built-in microphones 17, 18 in the case of an artificial head 18.
  • transmission paths in the anechoic area are from entered each of the loudspeakers 11 to 15 for each reference point 17, 18.
  • the head-related transmission functions (HRTFs) are determined by shadowing, for example, the head or shoulders of the hearing person and by different transmission times.
  • the arrow 31a represents the transmission path from the first loudspeaker 11 to the first reference point 17.
  • the arrow 31b which is drawn in dashed lines in the region of the head 24, represents the HRTF from the first loudspeaker 11 to the second reference point 18.
  • Analogously arrow 32a represents the transfer function from second loudspeaker 12 to the first reference point, ie ÜF21 in FIG. 1.
  • Arrow 32b accordingly represents the transfer function from second loudspeaker 12 to second reference point 18, ie ÜF22 in FIG.
  • the scenario in Fig. 2 represents the acquisition of the head-related transfer functions in the anechoic room. This means that if the HRTFs are obtained by measurement, the room must be such that there are no sound reflectors inside of the room, d. H. that the room must be completely sound-absorbent.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of transmission paths in a listening room 30, in which the loudspeakers 11, 12, 13, 14, 15 are arranged, as in FIG. 2.
  • an indirect path from each loudspeaker to the left ear 17 is shown here.
  • the scenario in FIG. 3 only partially reflects reality, since reflections occur on all walls, the floor and the ceiling, and there are also multiple reflections.
  • the first loudspeaker 11 also outputs sound which, as represented by a line 31c, is reflected on the front wall of the room 30 and from there to the first reference point 17.
  • the first possibility is to choose a positioning of the loudspeakers 11 to 15 with respect to the reference points 17 and 18, as shown in FIG. 3.
  • the first loudspeaker 11 is then excited by means of an excitation signal, whereupon the sound signal arriving there is measured at the first reference point 17, which is a superimposition of the signals 31a, 31c, if FIG. 3 is considered.
  • the sound signal is measured at the second reference point 18, which could be a superimposition of the signal 31b and a signal, not shown in Fig. 3, which is output from the first loudspeaker 11 and is reflected on any wall such that it is at the second reference point 18 arrives.
  • the transfer function from the first loudspeaker to the first reference point 17 (ÜFll in Fig. 1) can be calculated from the excitation signal and the sound signal measured at the first reference point 17. If the loudspeaker 11 is excited with an ideal impulse, the respective impulse response, which describes the transmission of the sound signal in the time domain, results directly at the reference points. However, due to practical limitations, this is only a theoretical method. In practice, however, the loudspeaker 11 is excited with a pseudo noise signal. This process is repeated for the further loudspeakers 12 to 15 in such a way that all further transmission functions ÜF21 to ÜF52 can be determined from the measured sound signal at the respective reference point and the excitation signal at the respective loudspeaker.
  • the entire transfer function consisting of the room impulse response and the head-related transfer functions (HRTFs) for the individual speaker positions is determined directly. If such measurements are carried out in an anechoic chamber, ie a completely sound-absorbing room, the HRTFs can be determined directly, which are then the transfer functions ÜFll to ÜF52.
  • HRTFs head-related transfer functions
  • Such sound measurements are independent of the fact whether the measurement is carried out by means of two built-in microphones and an artificial head or by means of two probe microphones and a test person, simply because of the very expensive probe microphones, complex and expensive.
  • HRTFs head-related transfer functions
  • HRTFs head-related transfer functions
  • they can be used to be folded with the impulse response of a room, which can also be simulated.
  • no measurements are required to determine the transfer functions ÜFll to ÜF52.
  • a major advantage of this method is that it can also be used to simulate rooms that have not yet been built, for example to design the same for an optimal sound propagation for certain loudspeaker configurations before actually building a recording studio. In this case, it can therefore no longer be said that the space in which the quality of a coded and decoded audio test signal is to be evaluated actually exists. Instead, the room is only present in the simulation and is therefore a fictitious room.
  • test persons in such a listening room for example a standardized listening room, sit or stand at the optimal listening location.
  • many test subjects move their heads forward, back, left or right during the test, which is also known as translation.
  • people usually move slightly out of the optimal listening position, ie the people turn their heads to the left and right, which is also known as direction finding or rotation.
  • a possibly existing center speaker, ie the speaker 13 will no longer be exactly in the middle. This is because the directional perception is often uncertain at the very front. In particular, there is often confusion at the front and back. This is also referred to in the art as "front-back confusion". 2 and 3, it can be seen that with each movement of the head, the first reference point 17 and the second reference point 18 change with respect to the fixed speaker positions.
  • an average value can be taken in order to be able to make a general statement that a certain coding / decoding method may be optimal if the position of the head is not changed at all, or that this is the case with certain translations or bearing movements or rotations of the head is no longer as cheap as another coding method.
  • the "worst case" of the individual measurements can be found out in order to be able to make a statement as to whether a particular coding / decoding method is suboptimal for a particular position of the head with respect to the five loudspeakers in the case of 5-channel audio signals.
  • quality assessments are advantageously carried out on the one hand for a plurality of positions of the reference points 17, 18 near the optimal reference listening position.
  • measurements can also be carried out for other places that are not at the reference listening position, for example in order to be able to assess certain other seats in a recording studio, in order to determine whether coding / decoding errors are more audible or not.
  • the device and the method according to the invention provide existing devices and methods for quality assessment with a substantial amount of flexibility such that not only a quality assessment of audio signals with more than two channels is made possible, but that a quality assessment for different scenarios of the positioning of the reference points 17, 18 with respect to the loudspeakers 11 to 15 can be carried out, and that the device and the method according to the invention even when designing sound studies or other listening rooms, such as, for. B. cinemas, can be used to assess the quality of certain coding / decoding methods in a certain room adapted to hearing. Furthermore, the method according to the invention and the device according to the invention for designing listening rooms can be used in order to select the optimal coding method for a specific room from a large number of possible coding methods.
  • the transfer functions ÜFll - ÜF52 can be the ways in which circuitry is implemented.
  • An implementation via an FIR filter for each impulse response is preferred.
  • the FIR filters can take up a considerable length, which for example can be over 100,000 samples long at a sampling frequency of 48 kHz.

Landscapes

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Description

Vorrichtung und Verfahren zur Qualitätsbeurteilung von mehrkanaligen Audiosignalen
Beschreibung
Seit der Standardisierung gehörangepaßter digitaler Codierverfahren werden dieselben in steigendem Maße eingesetzt. Beispiele hierfür sind die digitale Kompaktkassette, die Mi- nidisk, der digitale terrestrische Rundfunk und die digitale Videodisk. Bei der Codierung mittels gehörangepaßter Codierverfahren können jedoch Kunstprodukte oder Artefakte auftreten, die in der analogen Tonsignalverarbeitung nicht aufgetreten sind.
Zur Bewertung bzw. Beurteilung eines bestimmten Codierers sind in der Vergangenheit Hörtests mit Testpersonen durchgeführt worden. Obwohl die Hörtests im Mittel relativ zuverlässige Ergebnisse liefern, besteht dennoch eine subjektive Komponente. Weiterhin sind Hörtest mit einer bestimmten Anzahl von Testpersonen relativ aufwendig und daher relativ teuer. Daher wurden Meßverfahren zur gehörangepaßten Bewertung von Audiosignalen entwickelt.
Ein solches Meßverfahren ist beispielsweise in der DE 196 47 399 Cl beschrieben. Das darin beschriebene Verfahren zur gehörangepaßten Qualitätsbeurteilung modelliert alle nicht-linearen Gehöreffekte sowohl auf ein Referenzsignal als auch auf ein Testsignal. Die gehörangepaßte Qualitätsbeurteilung wird mittels eines Vergleichs in dem Gehörschneckenbereich ("Cochlear Domain") durchgeführt. Dabei werden die Erregungen im Ohr durch das Testsignal bzw. durch das Referenzsignal verglichen. Zu diesem Zweck werden sowohl das Audioreferenzsignal als auch das Audiotestsignal durch eine Filterbank in ihre Spektralzusammensetzungen zerlegt. Durch eine große Anzahl von Filtern, welche sich frequenzmäßig überlappen, wird eine ausreichende sowohl zeitliche als auch frequenzmäßige Auflösung sichergestellt. Somit kann ein Mono-Audiotestsignal, das durch Codierung und anschließende Decodierung von einem Audioreferenzsignal abgeleitet ist, in seiner Qualität beurteilt werden.
Das in der DE 196 47 399 Dl beschriebene Meßverfahren erlaubt ferner die Qualitätsbeurteilung von Stereosignalen, d. h. zweikanaligen Signalen. Hierzu wird eine nichtlineare Vorverarbeitung, die Transienten frequenzselektiv hervorhebt und stationäre Signale verringert, mit dem linken und rechten Kanal des Audiotestsignals bzw. des Audioreferenzsignals durchgeführt. Insbesondere werden verschiedene Detektionen der Fehlerwahrscheinlichkeit mit dem linken Kanal des Audioreferenzsignals und mit dem linken Kanal des Audiotestsignals als Eingangssignale, mit dem rechten Kanal des Audioreferenzsignals und mit dem rechten Kanal des Audiotestsignals als Eingangssignale, mit dem linken Kanal des vorverarbeiteten Audioreferenzsignals und mit dem linken Kanal des vorverarbeiteten Audiotestsignals als Eingangssignale und mit dem rechten Kanal des vorverarbeiteten Audioreferenzsignals und mit dem rechten Kanal des vorverarbeiteten Audiotestsignals als Eingangssignale durchgeführt, um ein Maß für die Qualität des stereophonen Audiotestsignals zu erhalten.
Nachteilig an dem bekannten Verfahren zur gehörangepaßten Qualitätsbeurteilung von Audiosignalen ist die Tatsache, daß die Stereofähigkeit lediglich auf die Kopfhörerwiedergabe begrenzt ist. Anders ausgedrückt wird das Audiotestsignal, das in das Ohr einer Hörers eintritt, mit dem Audioreferenzsignal, das in das Ohr eines Hörers eintritt, verglichen. Dies bedeutet, daß Effekte, die durch einen Raum hervorgerufen werden, wie z. B. Reflexionen an Wänden, Decke und Boden, Mehrfachreflexionen, Dämpfungen, usw. nicht berücksichtigt werden. Ferner können bekannte Verfahren zur Qualitätsbeurteilung keine Richtungscharakteristik des menschlichen Ohrs berücksichtigen, d. h. es spielt keine Rolle, ob ein Signal von hinten, vorne oder der Seite kommt. Bekannte Meßverfahren arbeiten lediglich für Kopfhörerwiedergabe, bei der das Schallsignal aus dem Kopfhörerlautsprecher, der üblicherweise direkt am Ohr angeordnet ist, austritt und in das Ohr bzw. in das Verfahren zur Qualitätsbeurteilung eintritt.
Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß bisher die gehörangepaßte Qualitätsbeurteilung von immer mehr aufkommenden Mehrkanalsignalen, wie z. B. 5-Ka- nal-Signalen, die unter dem Stichwort "Dolby Surround" bekannt sind, gänzlich unmöglich ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Konzept zur Qualitätsbeurteilung von Audiosignalen zu schaffen, das Raumeffekte mitberücksichtigt.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Qualitätsbeurteilung nach Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren zur Qualitätsbeurteilung nach Patentanspruch 14 gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dem menschlichen Hörer, um den es letztendlich geht, trotz des Vorhandenseins von Signalen mit beliebig vielen Kanälen immer nur zwei Ohren zur Verfügung stehen. Das Richtungshören wird aufgrund der unterschiedlichen Impulsantworten für unterschiedliche Einfallsrichtungen von Schallsignalen in das menschliche Ohr bewirkt. Die unterschiedlichen Impulsantworten für unterschiedliche Einfallsrichtungen werden in der Technik als Kopf-bezogene Übertragungsfunktionen oder "Head Related Transfer Functions" bezeichnet. Im reellen Fall treten nicht nur die direkten Schallwege zwischen Ohr und Lautsprecher sondern zusätzlich auch Reflexionen an den Wänden, der Decke und dem Boden auf. Dies kann als Raumimpulsantwort zusammengefaßt werden. Die HRTFs und die Raumimpulsantwort zusammen führen zu einer Klangveränderung, die erfindungsgemäß auch von Meßsystemen ausgewertet werden können, welche keine explizite Modellierung binauraler Effekte, wie z. B. unterschiedliche Maskierungsschwellen für binau- rale Signale im Vergleich zu monoauralen Signalen, Wahrnehmung von Phasen-Verschiebungen, Präzedenzeffekte usw., auf- weisen .
Bei der Bewertung von Audiosignalen mittels Hörtests werden in der Regel standardisierte Abhörräume, die beispielsweise nach ITU-R BS.1116 standardisiert sind, verwendet. Dabei ist die Größe, die Lautsprecheranordnung und die Nachhallzeit weitgehend festgelegt. Erfindungsgemäß können bei der erweiterten Qualitätsbeurteilung von Audiosignalen sowohl die Kopf-bezogenen Übertragungsfunktionen (HRTFs) als auch Raumimpulsantworten berücksichtigt werden. Ferner ist es für die erfindungsgemäße gehörangepaßte Qualitätsbeurteilung unerheblich, ob ein Signal ein Stereosignal ist, das von zwei Lautsprechern für den linken bzw. rechten Kanal ausgestrahlt wird, oder ob das Signal ein mehrkanaliges Signal ist, das beispielsweise fünf Kanäle aufweist und von fünf Lautsprechern ausgestrahlt wird, die z. B. derart bezüglich eines Hörers positioniert sind, daß die Lautsprecher links hinten, links vorne, rechts hinten, rechts vorne bzw. vorne angeordnet sind.
Hierzu umfaßt die Vorrichtung zur Qualitätsbeurteilung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zum Umwandeln des Audioreferenzsignals in ein erstes Audioreferenzsummensignal an einem ersten Bezugspunkt und in ein zweites Audioreferenzsummensignal an einem zweiten Bezugspunkt und eine Einrichtung zum Umwandeln des Audiotestsignals in ein erstes Audiotestsummensignal an dem ersten Bezugspunkt und in ein zweites Audiotestsummensignal an dem zweiten Bezugspunkt, wobei die Audioreferenzsummensignale und die Audiotestsummensignale an dem ersten und dem zweiten Bezugspunkt eine Überlagerung der jeweiligen Kanäle, die von der Mehrzahl von Lautsprechern ausgebbar sind, gewichtet mit einer jeweiligen Übertragungsfunktion zwischen dem jeweiligen Lautsprecher und dem entsprechenden Bezugspunkt sind. Die Audioreferenzsummensignale und die Audiotestsummensignale werden schließlich in eine Einrichtung zur Qualitätsbeurteilung eingespeist, um eine Anzeige für die Qualität des Audiotestsignals zu erhalten. Die Einrichtung zur Qualitätsbeurteilung kann eine beliebige bekannte Einrichtung sein, wie sie beispielsweise in der DE 196 47 399 Cl offenbart ist, oder wie sie in dem internationalen Standard ITU-R BS 1387 (PEAQ) festgelegt worden ist.
Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Tatsache, daß, wenn das Audiosignal ein Stereosignal ist, die Einflüsse des Abhörraums auf die Signalausbreitung von jedem Lautsprecher zu jedem Bezugspunkt, d. h. jedem Ohr, berücksichtigt werden können.
Weiterhin vorteilhaft ist die Tatsache, daß das Verfahren für Audiosignale mit einer beliebigen Anzahl von Kanälen anwendbar ist, da die Kanäle über entsprechende Übertragungsfunktionen, die die Ausbreitung eines Signals von einem Lautsprecher zu einem Ohr modellieren, auf zwei Summensignale umgewandelt werden, derart, daß ein beliebiges Verfahren zur Qualitätsbeurteilung, das für zwei Kanäle geeignet ist, eingesetzt werden kann.
Üblicherweise können die einzelnen Übertragungsfunktionen durch Messung unter Verwendung von eingegbauten Mikrophonen mit einem Kunstkopf oder von Sondenmikrophonen mit einem menschlichen Hörer gewonnen werden. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren jedoch dann, wenn die Kopf-bezogenen Übertragungsfunktionen beliebiger Personen bereits bekannt sind und beispielsweise über das Internet von einem entsprechenden Server heruntergeladen werden können. In diesem Fall kann die Raumimpulsantwort eines Abhörraums, die gemessen bzw. simuliert werden kann, mit einer bestimmten vorliegenden HRTF gefaltet werden, um eine Uber- tragungsfunktion zu erhalten. Dies ist besonders dort vorteilhaft, wo der Abhörraum noch gar nicht existiert, d. h. wo die Schalleigenschaften eines Raums simuliert werden, bevor der Raum überhaupt gebaut wird, um beispielsweise bei der Planung von Konzertsälen oder Tonstudios die Schalleigenschaften zu simulieren und bereits vor dem Bau des Abhörraums denselben zu optimieren. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 ein schematisches Diagramm zur Ermittlung der Kopf-bezogenen Übertragungsfunktionen (HRTFs); und
Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm zur Darstellung der Situation in einem realen Abhörraum.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Qualitätsbeurteilung eines Audiotestsignals, das durch Codierung und Decodierung von einem Audioreferenzsignal abgeleitet ist. Das Audiotestsignal und das Audioreferenzsignal weisen jeweils eine Mehrzahl von Kanälen auf, wobei jeder Kanal durch einen Lautsprecher einer Mehrzahl von Lautsprechern 11 bis 15, die an unterschiedlichen Positionen in einem zumindest fiktiven Raum positioniert sind, hörbar gemacht werden kann, und wobei zwei Bezugspunkte 17, 18 zur Simulation des Gehörs bezüglich der Positionen der Mehrzahl von Lautsprechern 11 bis 15 definiert sind. Die Vorrichtung zur Qualitätsbeurteilung umfaßt eine Einrichtung 19 zum Umwandeln des Audioreferenzsignals in ein erstes Audioreferenzsummensignal an dem ersten Bezugspunkt 17 und in ein zweites Audioreferenzsummensignal an dem zweiten Bezugspunkt 18 und zum Umwandeln des Audiotestsignals in ein erstes Audiotestsummensignal an dem ersten Bezugspunkt 17 und in ein zweites Audiotestsummensignal an dem zweiten Bezugspunkt 18, wobei die Audioreferenzsummensignale und die Audiotestsummensignale an dem ersten und dem zweiten Bezugspunkt 17, 18 eine Überlagerung der jeweiligen Kanäle, die von der Mehrzahl von Lautsprechern 11 bis 15 abgebbar sind, gewich- tet mit einer jeweiligen Übertragungsfunktion ÜF11 bis ÜF52 zwischen dem jeweiligen Lautsprecher 11 bis 15 und dem ent- sprechenden Bezugspunkt 17, 18 sind. Die Vorrichtung zur Qualitätsbeurteilung umfaßt ferner eine Einrichtung 20 zur Qualitätsbeurteilung der Audiotestsummensignale unter Berücksichtigung der Audioreferenzsummensignale, um eine Anzeige der Qualität des Audiotestsignals an einem Ausgang 21 zu liefern.
Im nachfolgenden wird auf die Einrichtung 19 zum Umwandeln eingegangen. Dieselbe umfaßt die Mehrzahl von Übertragungsfunktionen ÜF11 bis ÜF52, die entweder die HRTFs sind, wenn ein schalltoter Raum, d. h. ein Raum, in dem keine Reflexionen auftreten, betrachtet wird, oder die die gesamte Übertragungsfunktion des Raums von einem der Lautsprecher 1 bis 5 zu einem Bezugspunkt 1, 2 sind. Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, werden die Ausgangssignale der Lautsprecher mit den entsprechenden Übertragungsfunktionen gewichtet. Die Ausgangssignale, die bei einer Gewichtung der Eingangssignale mit den entsprechenden Übertragungsfunktionen entstehen, werden mittels eines ersten Summierers 22 summiert, um erste Audiosummensignale zu erhalten. Analog dazu ist für den zweiten Bezugspunkt 18 ein zweiter Summierer 23 vorgesehen, um die Ausgangssignale der Übertragungsfunktionen von den jeweiligen Lautsprechern 11 bis 15 zu dem zweiten Bezugspunkt 18 zu summieren, um die zweiten Audiosummensignale zu liefern. Selbstverständlich wird sowohl das Audiotestsignal als auch das Audioreferenzsignal der Verarbeitung mittels der Umwandlungseinrichtung 19 unterzogen, derart, daß für das Audioreferenzsignal und das Audiotestsignal gleiche Verhältnisse herrschen, derart, daß die Einrichtung 20 zur Qualitätsbeurteilung für 2-Kanal-Signale lediglich die Qualität der Codierung/Decodierung mißt und keine andere Effekte das Meßergebnis stören.
Obwohl in Fig. 1 die Situation für ein 5-Kanal-Audiosignal dargestellt ist, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ebenfalls auf Stereosignale mit nur zwei Kanälen oder auf Signale mit drei, vier oder mehr als fünf Kanälen anwendbar. In diesem Fall müssen lediglich entsprechende Übertragungsfunk- tionen hinzugefügt bzw. weggelassen werden. Ferner sei darauf hingewiesen, daß die Positionierung der Lautsprecher in Fig. 1 lediglich schematisch ist. Eine korrekte Positionierung der Lautsprecher bezüglich der Bezugspunkte ist in den Fig. 2 und 3 für das Beispiel von 5-Kanal-Signalen dargestellt.
Bezüglich der Notation der einzelnen Übertragungsfunktionen sei festgestellt, daß sich die erste Ziffer immer auf den Lautsprecher bezieht, während sich die zweite Ziffer auf den Bezugspunkt, d. h. Bezugspunkt Nr. 1 (17) oder Bezugspunkt Nr. 2 (18), bezieht.
Fig. 2 zeigt eine mögliche Anordnung der fünf Lautsprecher 11 bis 15 bezüglich eines Hörers 24, dessen Kopf in Fig. 2 schematisch in der Draufsicht dargestellt ist. Alternativ könnte der Kopf 24 ein Kunstkopf sein. Auf jeden Fall umfaßt der Kopf 24 den ersten Bezugspunkt 17 und den zweiten Bezugspunkt 18, d. h. die Ohren 17, 18 im Falle eines menschlichen Hörers oder die eingebauten Mikrophone 17, 18 bei einem Kunstkopf 18. In Fig. 2 sind Übertragungswege im schalltoten Raum von jedem der Lautsprecher 11 bis 15 zu jedem Bezugspunkt 17, 18 eingetragen. Die Kopf-bezogenen Übertragungsfunktionen (HRTFs) werden durch Abschattung beispielsweise des Kopfes oder der Schultern der Hörperson und durch unterschiedliche Übertragungszeiten bestimmt. So stellt beispielsweise der Pfeil 31a die Übertragungsstrecke von dem ersten Lautsprecher 11 zu dem ersten Bezugspunkt 17 dar. Der Pfeil 31b, der im Bereich des Kopfes 24 gestrichelt gezeichnet ist, stellt die HRTF von dem ersten Lautsprecher 11 zu dem zweiten Bezugspunkt 18 dar. Analog dazu stellt der Pfeil 32a die übertragungsfunktion von dem zweiten Lautsprecher 12 zu dem ersten Bezugspunkt, d. h. ÜF21 in Fig. 1, dar. Entsprechend stellt der Pfeil 32b die Übertragungsfunktion von dem zweiten Lautsprecher 12 zu dem zweiten Bezugspunkt 18, d. h. ÜF22 in Fig. 1, dar. Durch Summation der Teilsignale der mit der entsprechenden Übertragungsfunktion gewichteten Lautsprecherausgangssignale an den Bezugspunkten 17, 18 ergeben sich dann die ersten bzw. zweiten Audiotestsummensignale bzw. Audioreferenzsummensignale, die in eine beliebige Einrichtung 22 zur Qualitätsbeurteilung für 2-Ka- nal-Signale eingespeist werden können, um ein Maß für die Qualität des Audiotestsignals, das bei dem in Fig. 2 gezeigten Fall ein 5-Kanal-Signal ist, zu erhalten.
Wie es bereits erwähnt wurde, stellt das Szenario in Fig. 2 die Gewinnung der Kopf-bezogenen Übertragungsfunktionen im schalltoten Raum dar. Dies bedeutet, daß, wenn die HRTFs durch Messung gewonnen werden, der Raum derart beschaffen sein muß, daß sich keine Schallreflektoren innerhalb des Raumes befinden, d. h. daß der Raum vollständig schallabsorbierend ausgekleidet sein muß.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung von Übertragungswegen in einem Abhörraum 30, in dem die Lautsprecher 11, 12, 13, 14, 15 ebenso wie in Fig. 2 angeordnet sind. Zusätzlich zum Direktschall ist hier jeweils ein indirekter Weg von jedem Lautsprecher zum linken Ohr 17 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, daß das Szenario in Fig. 3 lediglich teilweise die Realität wiederspiegelt, da hier Reflexionen an allen Wänden, dem Boden und der Decke auftreten und ferner auch Mehrfachreflexionen existieren. Im einzelnen gibt der erste Lautsprecher 11 ferner Schall aus, der, wie es durch eine Linie 31c dargestellt ist, an der vorderen Wand des Raums 30 reflektiert wird und von dort zu dem ersten Bezugspunkt 17 gelangt. Die Übertragungsfunktion von dem ersten Lautsprecher 11 zu dem linken Ohr 17, d. h. ÜFll in Fig. 1, modelliert daher nicht nur die Direktschallausbreitung 31a von dem Lautsprecher zu dem Ohr sondern auch die Schallausbreitung mittels Reflexion 31c von dem ersten Lautsprecher 11 zu dem ersten Ohr 17. Analog dazu existiert auch ein indirekter Weg von dem zweiten Lautsprecher 12, der durch einen Pfeil 32c angedeutet ist, zu dem ersten Ohr 17. Dies bedeutet, daß die Übertragungsfunktion ÜF21 in Fig. 1 von dem zweiten Lautsprecher 12 zu dem ersten Bezugspunkt 17 nicht nur die Direktschallausbreitung 32a sondern auch die Schall- ausbreitung mittels Reflexion zu dem ersten Ohr 17 modelliert.
Im nachfolgenden wird auf die Ermittlung der einzelnen Übertragungsfunktionen ÜFll bis ÜF52 (Fig. 1) eingegangen. Dazu existieren verschiedene Möglichkeiten.
Die erste Möglichkeit besteht darin, eine, wie in Fig. 3 dargestellte, Positionierung der Lautsprecher 11 bis 15 zu den Bezugspunkten 17 und 18 zu wählen. Anschließend wird der erste Lautsprecher 11 mittels eines Anregungssignals angeregt, woraufhin an dem ersten Bezugspunkt 17 das dort ankommende Schallsignal gemessen wird, das eine Überlagerung der Signale 31a, 31c, wenn Fig. 3 betrachtet wird, ist. Außerdem wird das Schallsignal an dem zweiten Bezugspunkt 18 gemessen, das eine Überlagerung des Signals 31b und eines in Fig. 3 nicht gezeigten Signals sein könnte, das von dem ersten Lautsprecher 11 ausgegeben wird und an irgendeiner Wand derart reflektiert wird, daß es am zweiten Bezugspunkt 18 ankommt.
Die Übertragungsfunktion von dem ersten Lautsprecher zu dem ersten Bezugspunkt 17 (ÜFll in Fig. 1) kann aus dem Anregungssignal und dem an dem ersten Bezugspunkt 17 gemessenen Schallsignal berechnet werden. Wird der Lautsprecher 11 mit einem idealen Impuls angeregt, so ergibt sich an den Bezugspunkten direkt die jeweilige Impulsantwort, die die Übertragung des Schallsignals im Zeitbereich beschreibt. Dies ist jedoch aufgrund praktischer Begrenzungen lediglich eine theoretische Methode. In der Praxis wird der Lautsprecher 11 hingegen mit einem Pseudorauschsignal angeregt. Dieses Verfahren wird für die weiteren Lautsprecher 12 bis 15 wiederholt, derart, daß sich alle weiteren Übertragungsfunktionen ÜF21 bis ÜF52 aus dem gemessenen Schallsignal an dem jeweiligen Bezugspunkt und dem Anregungssignal an dem jeweiligen Lautsprecher ermitteln lassen.
Finden, wie es ausgeführt worden ist, derartige Messungen in einem realen Raum mit nicht-absorbierenden Wänden usw. statt, so wird direkt die gesamte Übertragungsfunktion, die aus der Raumimpulsantwort und den Kopf-bezogenen Übertragungsfunktionen (HRTFs) für die einzelnen Lautsprecherpositionen bestehen, ermittelt. Werden derartige Messungen in einem schalltoten Raum, d. h. einem vollständig schallabsorbierenden Raum, durchgeführt, so können dadurch die HRTFs direkt ermittelt werden, die dann die Übertragungsfunktionen ÜFll bis ÜF52 sind.
Solche Schallmessungen sind unabhängig von der Tatsache, ob die Messung mittels zweier eingebauter Mikrophone und eines Kunstkopfes oder mittels zweier Sondenmikrophone und einer Testperson durchgeführt werden, allein schon aufgrund der sehr teuren Sondenmikrophone aufwendig und teuer.
Sind jedoch Kopf-bezogene Übertragungsfunktionen (HRTFs) für bestimmte Personen oder auch für eine "Durchschnittsperson" bekannt, so können dieselben verwendet werden, um mit der Impulsantwort eines Raums, die auch simuliert werden kann, gefaltet zu werden. In diesem Fall werden keine Messungen benötigt, um die Übertragungsfunktionen ÜFll bis ÜF52 zu ermitteln. Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß damit auch Räume simuliert werden können, die noch gar nicht gebaut sind, um vor dem tatsächlichen Bau eines Tonstudios beispielsweise dasselbe für eine optimale Schallausbreitung für bestimmte Lautsprecherkonfigurationen zu entwerfen. In diesem Fall kann daher nicht mehr davon gesprochen werden, daß der Raum, in dem die Qualität eines codierten und wieder decodierten Audiotestsignals bewertet werden soll, tatsächlich existiert. Stattdessen ist der Raum lediglich in der Simulation vorhanden und somit ein fiktiver Raum.
Unabhängig davon, ob der Raum tatsächlich existiert oder lediglich aufgrund einer Simulation als fiktiver Raum vorhanden ist, wird üblicherweise davon ausgegangen, daß Testpersonen in solch einem Abhörraum, der beispielsweise ein stan- dardisierter Abhörraum sein kann, am optimalen Abhörplatz sitzen bzw. stehen. Viele Testpersonen bewegen jedoch während des Tests ihren Kopf nach vorne, hinten, links oder rechts, was auch als Translation bezeichnet wird. Darüber- hinaus bewegen sich Personen üblicherweise geringfügig aus der optimalen Abhörposition heraus, d. h. die Personen drehen ihren Kopf nach links und rechts, was auch als Peilbewegungen oder Rotation bezeichnet wird. Somit wird sich ein eventuell vorhandener Mittenlautsprecher, d. h. der Lautsprecher 13, nicht mehr genau in der Mitte befinden. Dies erfolgt, weil die Richtungswahrnehmung genau vorne oft unsicher ist. Insbesondere wird häufig vorne und hinten verwechselt. Dies wird in der Technik auch als "Front-Back Confusion" bezeichnet. Wenn auf die Fig. 2 und 3 Bezug genommen wird, ist zu sehen, daß sich bei jeder Bewegung des Kopfes der erste Bezugspunkt 17 und der zweite Bezugspunkt 18 bezüglich der festen Lautsprecherpositionen ändern.
Um dieser Situation gerecht zu werden, wird für mehrere Positionen der Bezugspunkte 17, 18 das durch die Vorrichtung zur Qualitätsbeurteilung, die in Fig. 1 dargestellt ist, durchgeführte Verfahren zur Qualitätsbeurteilung ausgeführt, woraufhin sich verschiedene Qualitätsanzeigen für die unterschiedlichen Positionen ergeben. Selbstverständlich müssen für jegliche unterschiedliche Positionen der Bezugspunkte 17, 18 unterschiedliche Übertragungsfunktionen ermittelt und bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. Als Ausgabe ergeben sich dann mehrere Qualitätsanzeigen für unterschiedliche Positionen der Bezugspunkte 17, 18, d. h. für unterschiedliche KopfStellungen.
Für die Auswertung der unterschiedlichen Qualitätsanzeigen existieren verschiedene Möglichkeiten. Einerseits kann ein Mittelwert genommen werden, um allgemein eine Aussage darüber treffen zu können, daß ein bestimmtes Codier/Decodierverfahren vielleicht optimal ist, wenn die Position des Kopfs überhaupt nicht verändert wird, bzw. daß diese bei bestimmten Translationen oder Peilbewegungen oder Rotationen des Kopfes nicht mehr so günstig ist wie ein anderes Codierverfahren.
Andererseits kann der "Worst-Case" der einzelnen Messungen herausgefunden werden, um eine Aussage darüber treffen zu können, ob ein bestimmtes Codier/Decodierverfahren bei einer bestimmten Position des Kopfes bezüglich der fünf Lautsprecher im Falle von 5-Kanal-Audiosignalen suboptimal ist. Vorteilhafterweise werden solche Qualitätsbeurteilungen einerseits für mehrere Positionen der Bezugspunkte 17, 18 nahe der optimalen Referenzabhörposition durchgeführt. Andererseits können solche Messungen auch für andere Plätze, die nicht an der Referenzabhörposition sind, durchgeführt werden, um beispielsweise bestimmte andere Sitzplätze in einem Tonstudio beurteilen zu können, um festzustellen, ob hier Codier/Decodierfehler hörbarer sind oder nicht.
Aus der vorangegangenen Beschreibung ist es klar geworden, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren bestehende Vorrichtungen und Verfahren zur Qualitätsbeurteilung mit einem wesentlichen Anteil an Flexibilität versehen, derart, daß nicht nur eine Qualitätsbeurteilung von Audiosignalen mit mehr als zwei Kanälen ermöglicht wird, sondern daß eine Qualitätsbeurteilung für verschiedene Szenarien der Positionierung der Bezugspunkte 17, 18 bezüglich der Lautsprecher 11 bis 15 durchgespielt werden können, und daß die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sogar beim Entwurf von Tonstudien oder anderen Abhörräumen, wie z. B. Kinos, eingesetzt werden können, um die Qualität bestimmter Codier/Decodierverfahren in einem bestimmten Raum gehörangepaßt beurteilen zu können. Ferner können das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entwurf von Abhörräumen eingesetzt werden, um für einen bestimmten Raum das optimale Codierverfahren unter einer Vielzahl von möglichen Codierverfahren auszuwählen.
Die Übertragungsfunktionen ÜFll - ÜF52 können auf verschie- dene Arten und Weisen schaltungstechnisch realisiert werden. Bevorzugt wird eine Realisierung über ein FIR-Filter für jede Impulsantwort. Es sei darauf hingewiesen, daß für große Räume die FIR-Filter eine beachtliche Länge einnehmen können, die beispielsweise bei einer Abtastfrequenz von 48 kHz über 100.000 Abtastwerte lang sein können. Hierbei bietet sich an, die ersten Millisekunden dieser Länge, in der eher diskrete Reflexionen auftreten, genauer darzustellen als den Zeitbereich eher am Ende Filters, wo eher diffuse Reflexionen auftreten.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Qualitätsbeurteilung eines Audiotestsignals, das durch Codierung und Decodierung von einem Audioreferenzsignal abgeleitet ist, wobei das Audiotestsignal und das Audioreferenzsignal jeweils eine Mehrzahl von Kanälen aufweisen, wobei jeder Kanal durch einen Lautsprecher (11 - 15) einer Mehrzahl von Lautsprechern, die an unterschiedlichen Positionen in einem zumindest fiktiven Raum (30) positioniert sind, hörbar gemacht werden kann, und wobei zwei Bezugspunkte (17, 18) des Gehörs bezüglich der Positionen der Mehrzahl von Lautsprechern definiert sind, mit folgenden Merkmalen:
einer Einrichtung (19) zum Umwandeln des Audioreferenzsignals in ein erstes Audioreferenzsummensignal an dem ersten Bezugspunkt (17) und in ein zweites Audioreferenzsummensignal an dem zweiten Bezugspunkt (18) und zum Umwandeln des Audiotestsignals in ein erstes Audiotestsummensignal an dem ersten Bezugspunkt (17) und in ein zweites Audiotestsummensignal an dem zweiten Bezugspunkt (18), wobei die Audioreferenzsummensignale und die Audiotestsummensignale an dem ersten und an dem zweiten Bezugspunkt (17, 18) eine Überlagerung der jeweiligen Kanäle, die von der Mehrzahl von Lautsprechern (11 - 15) ausgebbar sind, gewichtet mit einer jeweiligen Übertragungsfunktion (ÜFll - ÜF52) zwischen dem jeweiligen Lautsprecher und dem entsprechenden Bezugspunkt sind; und
einer Einrichtung (20) zur Qualitätsbeurteilung der Audiotestsummensignale unter Berücksichtigung der Audioreferenzsummensignale, um eine Anzeige der Qualität des Audiotestsignals zu liefern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , bei der die Übertragungsfunktionen (ÜFll - ÜF52) zwischen den jeweiligen Laut- Sprechern (11 - 15) und den entsprechenden Bezugspunkten (17, 18) individuelle Kopf-bezogene Übertragungs- funktionen (HRTF) sind, um die unterschiedlichen Impulsantworten für unterschiedliche Schalleinfallsrichtungen in das menschliche Ohr (17, 18) zu berücksichtigen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Übertragungsfunktion (ÜFll - ÜF52) zwischen den jeweiligen Lautsprechern (11 - 15) und den entsprechenden Bezugspunkten (17, 18) durch eine Mittelung über eine Vielzahl von Individuen gewonnene mittlere Kopf-bezogene Übertragungsfunktionen (HTRFs) sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Übertragungsfunktion (ÜFll - ÜF52) zwischen dem jeweiligen Lautsprecher (11 - 15) und dem entsprechenden Bezugspunkt (17, 18) eine Übertragungsfunktion ist, die gleich der Faltung der Kopf-bezogenen Ubertragungsfunktion mit einer Raumimpulsantwort ist, derart, daß die Schallreflexionen des Raums, in dem die Mehrzahl von Lautsprechern (11 - 15) und die beiden Bezugspunkte (17, 18) positioniert sind, berücksichtigt werden.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Übertragungsfunktion (ÜFll - ÜF52) zwischen den jeweiligen Lautsprechern (11 - 15) und dem entsprechenden Bezugspunkt (17, 18) gemittelte Übertragungsfunktionen sind, die das Ergebnis einer Mittelung einzelner Übertragungsfunktionen zwischen festen Lautsprecherpositionen und variierten Positionen der Bezugspunkte (17, 18) sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Einrichtung (19) zum Umwandeln angeordnet ist, um für verschiedene Positionen des ersten und des zweiten Bezugspunkts (17, 18) bezüglich fester Lautsprecherpo- sitionen Übertragungsfunktionen zu liefern, und bei der die Einrichtung zur Qualitätsbeurteilung (20) angeordnet ist, um für unterschiedliche Übertragungsfunktionen die Anzeige der Qualität des Audiotestsignals zu liefern und für die Anzeige der geringsten Qualität die Positionen der Bezugspunkte (17, 18) zu liefern.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Raum (30) ein standardisierter Referenzabhörraum ist und die beiden Bezugspunkte (17, 18) die Gehörorgane einer Testperson an einer Referenzabhörposition simulieren.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Raum (30) ein Tonstudio ist und die beiden Bezugspunkte die Gehörorgane einer Testperson an einer beliebigen Sitz/Steh-Position in dem Raum simulieren.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der die verschiedenen Positionen des ersten und des zweiten Bezugspunkts (17, 18) nur gering von einer Referenzposition abweichen, um eine Peilbewegung einer Testhörperson zu simulieren.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der die verschiedenen Positionen des ersten und des zweiten Bezugspunkts stark von der Referenzposition abweichen, um eine Kopfdrehung einer Testhörperson zu simulieren.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Audiotestsignal fünf Kanäle aufweist, die ein linker hinterer, ein rechter hinterer, ein linker vorderer, ein rechter vorderer und ein mittlerer vorderer Kanal sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der das Audiotestsignal ein Stereosignal ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung (19) zum Umwandeln folgende Merkmale aufweist:
für jede Lautsprecher-Bezugspunkt-Kombination ein FIR- Filter, wobei die Filterkoeffizienten jedes FIR-Filters durch die Übertragungsfunktion der Übertragungsstrecke von dem entsprechenden Lautsprecher zu dem entsprechenden Bezugspunkt bestimmt sind;
einen ersten Summierer (22) für den ersten Bezugspunkt (17) zum Summieren der Ausgangssignale der FIR-Filter (ÜFll - ÜF51), die Übertragungsstrecken zu dem ersten Bezugspunkt (17) darstellen, um das erste Audiotestsummensignal bzw. das erste Audioreferenzsummensignal zu liefern; und
einen zweiten Summierer (23) für den zweiten Bezugspunkt (18) zum Summieren der Ausgangssignale der FIR- Filter (ÜF12 - ÜF52), die eine Übertragungsstrecke zu dem zweiten Bezugspunkt (18) darstellen, um das zweite Audiotestsummensignal bzw. das zweite Audioreferenzsummensignal zu liefern.
14. Verfahren zur Qualitätsbeurteilung eines Audiotestsignals, das durch Codierung und Decodierung von einem Audioreferenzsignal abgeleitet ist, wobei das Audiotestsignal und das Audioreferenzsignal jeweils eine Mehrzahl von Kanälen aufweisen, wobei jeder Kanal durch einen Lautsprecher (11 - 15) einer Mehrzahl von Lautsprechern, die an unterschiedlichen Positionen in einem zumindest fiktiven Raum (30) positioniert sind, hörbar gemacht werden kann, und wobei zwei Bezugspunkte (17, 18) bezüglich der Positionen der Mehrzahl von Lautsprechern definiert sind, mit folgenden Schritten:
Umwandeln (19) des Audioreferenzsignals in ein erstes Audioreferenzsummensignal an dem ersten Bezugspunkt (17) und in ein zweites Audioreferenzsummensignal an dem zweiten Bezugspunkt (18);
Umwandeln des Audiotestsignals in ein erstes Audiotestsummensignal an dem ersten Bezugspunkt (17) und in ein zweites Audiotestsummensignal an dem zweiten Bezugspunkt (18);
Gewichten der jeweiligen Kanäle, die von der Mehrzahl von Lautsprechern (11 - 15) ausgebbar sind, mit einer jeweiligen Übertragungsfunktion (ÜFll - ÜF52) zwischen dem jeweiligen Lautsprecher und dem entsprechenden Bezugspunkt;
Überlagern der gewichteten Kanäle an dem ersten bzw. an dem zweiten Bezugspunkt (17, 18), um die Audioreferenzsummensignale und die Audiotestsummensignale zu erhalten; und
Leiten der Audiotestsummensignale und der Audioreferenzsummensignale zu einer Einrichtung (20) zur Qualitätsbeurteilung der Audiotestsummensignale unter Berücksichtigung der Audioreferenzsummensignale, um eine Anzeige der Qualität des Audiotestsignals zu erhalten.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem dem Schritt des Umwandeins (19) folgender Schritt vorausgeht:
Erhalten der einzelnen Übertragungsfunktionen (ÜF11- ÜF52) zwischen jedem Lautsprecher (11 - 15) und jedem Bezugspunkt (17, 18).
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Schritt des Erhaltens folgende Teilschritte aufweist:
Anregen eines Lautsprechers (11 - 15) mit einem Anregungssignal; Messen des Signals an jedem Bezugspunkt (17, 18);
Ermitteln der Übertragungsfunktion zwischen dem angeregten Lautsprecher und dem ersten Bezugspunkt (17);
Ermitteln der Übertragungsfunktion zwischen dem angeregten Lautsprecher und dem zweiten Bezugspunkt (18); und
Wiederholen der Schritte des Anregens, des Messens und des Ermitteins, bis alle Lautsprecher (11 - 15) angeregt worden sind, um die einzelnen Übertragungsfunktionen zu erhalten.
17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der erste und der zweite Bezugspunkt (17, 18) die Ohren eines menschlichen Hörers sind.
18. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der erste und der zweite Bezugspunkt die eingebauten Mikrophone eines Kunstkopfes sind.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem das Anregungssignal ein Pseudorauschsignal ist.
20. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Schritt des Er- haltens folgende Teilschritte aufweist:
Zugreifen auf eine Kopf-bezogene Übertragungsfunktion (HRTF) für eine bestimmte Positionierung eines Lautsprechers (11 - 15) zu dem ersten Bezugspunkt (17);
Ermitteln der Raumimpulsantwort für die Position des Lautsprechers in dem Raum;
Falten der Kopf-bezogenen Übertragungsfunktion (HRTF) mit der Raumimpulsantwort, um die Übertragungsfunktion von dem Lautsprecher zu dem ersten Bezugspunkt (17) zu erhalten;
Wiederholen der Schritte des Zugreifens, des Ermitteins und des Faltens, um die Übertragungsfunktion (ÜFll - ÜF52) von dem Lautsprecher zu dem zweiten Bezugspunkt zu erhalten; und
Durchführen der Schritte des Zugreifens, des Ermitteins, des Faltens und des Wiederholens für jeden weiteren Lautsprecher, um alle einzelnen Übertragungsfunktionen zu erhalten.
21. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Raumimpulsantwort durch eine Simulation des Raumes ermittelt wird.
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