ТЕОРИЯ

Исследование различения звука с высоким разрешением без использования музыкальных фрагментов

Юки Фукуда (Yuki Fukuda) и Сюнсуке Исимитсу (Shunsuke Ishimitsu)

Аспирантура по информатике, Университет Хиросимы, Япония

Аннотация

В настоящее время чрезвычайно популярными становятся аудиоформаты высокого разрешения (ВР, Hi-Res), которые имеют более высокую частоту дискретизации (Fд) и разрядность по сравнению с форматом компакт-диска. Был проведен ряд исследований, чтобы выяснить, можно ли различить эти форматы. Однако, большинство исследований были основаны на использовании музыкальных фрагментов в экспериментальных целях. В этом докладе сделана попытка выявить возникающие в связи с этим проблемы. Мы также ответили на вопрос, связанный с различением звука форматов ВР и компакт-диска при использовании для прослушивания не музыки, а шума.

1. Введение

В последние годы большое внимание уделяется аудиоданным, получившим название «аудиоформаты высокого разрешения», которые имеет более высокую частоту дискретизации и разрядность, чем формат компакт-диска [1-4]. Много исследований было проведено с целью обнаружения различий между звуком с ВР и не-ВР.

Нисигучи (Nishiguchi) и др. [2] провели испытание «дуо-трио» для 36 участников, чтобы проверить, могут ли они различать ВР и не-ВР. В исследовании сообщалось, что некоторые из участников смогли различать все сигналы, которые имели частоту выше 21 кГц или ниже. Однако некоторые из участников (включая четырх студентов музыкального колледжа, скрипача и звукорежиссера) не показали каких-либо значимых результатов для нескольких аудиоформатов ВР (таких как WAV, FLAC, DSD и др.).

Мизумачи (Mizumachi) и др. [3] сравнивали формат компакт-диска с музыкальной фонограммой формата ВР с помощью теста, в котором приняли участие 27 участников. Результаты показали, что участники могли различать эти форматы с точностью 57 %. Также было определено, что девять участников смогли различать эти форматы во всех случаях. Кроме этого, семь человек с музыкальным образованием, которые сами играли на музыкальных инструментах или ежедневно слушали музыку с ВР, смогли различить более высокую и низкую разрядность.

Сугуро (Suguro) и др. [4] во время испытаний предлагали для прослушивания два музыкальных фрагмента с различной разрядностью, но с одинаковой частотой дискретизации, причем эти фрагменты воспроизводились одновременно. Результаты показали, что локализация звуковой картины произошла на той стороне, где воспроизводился фрагмент с более высокой разрядностью.

Однако необходимо подчеркнуть, что во всех этих исследованиях во время проведения экспериментов использовались только музыкальные фрагменты. В связи с этим мы считаем, что сделанные выводы не могут считаться общими, потому что в исследованиях не был исключен эффект влияния уровня музыкального опыта участников (игра на музыкальных инструментах, прослушивание музыки и т. п.) [4, 8, 9].

В настоящей работе мы сосредоточились на том факте, что во всех предыдущих исследованиях для проведения экспериментов использовались исключительно музыкальные фрагменты. Мы рассматриваем возможность различения форматов ВР и не-ВР без воспроизведения каких-либо музыкальных фрагментов.

2. Определение аудио высокого разрешения

Ниже приведены определения аудио высокого разрешения (АВР), данные некоторыми организациями [5-7]. Далее мы уточним существующее определение АВР.

2.1 Японская ассоциация производителей электроники и информационных технологий (Japan Electronics and Information Technology Industries Association, JEITA)

JEITA определила «формат компакт-диска» как цифровые аудиоданные, которые имеют частоту дискретизации 44,1 кГц или 48 кГц и разрядность 16 бит [6].

Далее, JEITA определила ВР как аудиоданные, которые имеют или более высокую частоту дискретизации, или разрядность по сравнению с форматом компакт-диска. Примеры для понимания этого определения приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Примеры аудиоформатов ВР, JEITA [6]

2.2 Американская ассоциация звукозаписывающих компаний (Recording Industry Association of America, RIAA)

RIAA определила АВР как аудио без потерь, способное воспроизводить полный спектр звука аудиозаписей, которые были подготовлены из музыкальных источников качеством выше, чем у компакт-диска (48 кГц/20 бит или выше), и которые передают именно то, что изначально задумывали музыканты, продюсеры и звукоинженеры [7].

3. Постановка задачи

В этой главе мы перечисляем пять проблем, которые могут возникнуть при использовании музыкальных фрагментов для идентификации аудиоформатов ВР, и которые побудили нас к проведению настоящего исследования.

Проблема 1: Если исследователи ограничиваются использованием музыкальных фрагментов только определенных жанров, то существует вероятность того, что результаты окажутся иными при использовании музыки других жанров.

Проблема 2: Результаты могут зависеть от уровня музыкального опыта участников эксперимента. Другими словами, исследователю необходимо тщательно подходить к подбору фрагментов для прослушивания [4].

Проблема 3: В одном из отчетов о проведенном ранее исследовании говорилось, что при прослушивании музыки наблюдается значительное различие в реакциях тела и эмоциях тех участников, которые умеют играть на музыкальных инструментах, с одной стороны, и тех, кто этого не может, с другой [8]. Следовательно, можно считать, что наличие музыкального образования влияет на субъективную оценку при прослушивании музыки.

Проблема 4: Для издания определенных жанров музыки может использоваться альтернативный мастеринг для ВР и не-ВР. Следовательно, соответствующие музыкальные фрагменты могут отл�