Quality Measurement of Stereophonic Audio Captured With Mobile Devices

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2013-06-10
Major/Subject
Akustiikka ja äänenkäsittely
Mcode
S3004
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka
Language
en
Pages
91+10
Series
Abstract
Älypuhelimia käytetään yhä enenevissä määrin videokameroina. Kehittyneimmissä laitteissa on yhä yleisemmin toteutettuna stereoäänentallennus kahdella, tai useammalla mikrofonilla. Tallennetun äänen laatua voidaan arvioida kuuntelukokeilla, jotka ovat kuitenkin aikaa vieviä ja hankalia järjestää. Tässä opinnäytetyössä kehitettiin mittausmenetelmä ja instrumentaalisia tunnuslukuja, joilla voidaan arvioida mobiililaitteilla tallennetun stereofonisen äänen laatua. Mittausmenetelmän lähtökohtana oli 24 eri suunnasta horisontaalitasossa mitatut impulssivateet, joiden pohjalta kaikki tunnusluvut laskettiin. Tunnuslukuja laskettiin suoraan mikrofonisignaaleista, sekä yksinkertaistetun binauraalisen auditorisen mallin avulla. Auditorista mallia käytettiin simuloimaan stereokaiutinkuuntelua. Kehitetty malli ennustaa tallennetun äänen havaittua tulosuuntaa kaiutinkuuntelussa, stereokuvan kallistumaa, etu-taka balanssia sekä havaittua äänen värittymää. Lisäksi malli tuottaa taajuusvaste kuvaajat kaikista tallennetuista suunnista ja simuloidussa diffuusissa kentässä, suuntakuviot ja muita täydentäviä kuvia. Instrumentaalisella mallilla laskettuja tunnuslukuja verrattiin kuuntelukoetuloksiin. Kuuntelukoetulokset ja instrumentaaliset tunnusluvut korreloivat hyvin keskenään. Gage R&R toistettavuus ja uusittavuus tutkimuksessa havaittiin, että yli 94 % kokonaistuloksissa olevasta vaihtelusta on selitettävissä näytteiden eroilla. Vain alla 6 % vaihtelusta on selitettävissä operaattorien välisellä tai mittausmenetelmään sisältyvällä vaihtelulla. Kehitetty mittaus ja analyysi menetelmä toimii hyvin siinä tarkoituksessa mihin se on kehitetty. Keskimääräinen äänilähteen tulosuunta sekä havaittu äänen värittymä pystytään luotettavasti ennustamaan. Lisäksi mittaukset ovat uusittavia ja toistettavia.

Smartphones are increasingly being used as video cameras. Stereo audio recording with two or more microphones is getting more frequent in advanced devices. The quality of the captured audio can be evaluated with listening tests, but they are time consuming and arduous. In thesis an instrumental measurement method and instrumental metrics are developed that can be used to evaluate the quality of stereophonic audio recorded with mobile devices. The basis of the measurement system is impulse responses measured from 24 directions in the horizontal plane, from which all metrics are calculated. Metrics are calculated directly from microphone signals and with a simplified binaural auditory model that is used to simulate stereo loudspeaker listening. The model predicts direction of sound source localization, the tilting of the stereo image, the front-back balance and perceived coloration. Additionally frequency response plots from different angles and in a simulated diffuse field, directional patterns and other additional figures are provided. Metrics calculated with the instrumental model are compared against listening test results. Good correlation was found between the instrumental results and the listening test results. In a Gage R%R repeatability and renewability study it was found that over 94 % of the variation in the overall results can be explained by variation in the samples. Only less than 6 % of the overall variation could be explained by variation caused by the operators or measurement system. The measurement and analysis method performs well for the application it is intended to. The average localization of recorded sound and coloration is reliably estimated. Also it was found that the measurement method is repeatable and renewable.
Description
Supervisor
Pulkki, Ville
Thesis advisor
Kelloniemi, Antti
Keywords
Stereo recording, Spatial sound, Audio quality, Spatial quality, Instrumental quality assessment, stereo recording quality, smartphone, Stereotallennus, Äänenlaatu, Tilaäänenlaatu, Instrumentaalinen äänenlaadun arviointi, stereotallennuksen laatu, älypuhelin
Other note
Citation