无线传输对音频质量的影响与音频质量评价方法研究
摘要
关键词
无线传输;音频质量;影响因素;评价方法
正文
无线传输作为现阶段主流信息传播技术,已经在音频传播当中得到了广泛应用,但是在音频传播的过程中很容易会出现失真、延迟等相应问题,了解无线传输对音频质量的影响因素及评价方法,针对性的做出优化和调整是十分必要的。
1、无线传输对音频质量的影响
1.1传输协议影响
传输协议是音频信号发射与接收的纽带和桥梁,也直接决定了音频数据的处理形式,若传输协议设计逻辑存在问题将会直接影响音频质量。就现阶段来看,在无线音频传输中的主流协议在压缩算法、带宽分配等方面的设计逻辑存在一定不足,会从一定程度上影响音频质量。
蓝牙协议是无线音频传输的常用协议,较具代表性的则是A2DP,该协议使用的是SBC有损压缩算法,该算法的核心逻辑是通过部分音频高频细节的损失以保障音频传输效率,通过缩减数据量确保音频传输,这也就导致了传输码率会受到一定影响,当其数值低于320kbps时,音频质量问题会变得更加明显,可能会出现各种问题,包括但不限于音色变得单薄、层次感下降等等。当然,诸如aptX HD、LDAC之类的高级蓝牙协议是可以实现无损或高解析度传输音频,但是需要保障发射端和接收端的兼容性,否则也很容易会影响音频质量。
Wi-Fi传输也是较为常见的无线音频传输,其带宽更大,也可以满足无损音频传输的需求,但在无线音频传输的过程中很容易会因TCP/IP协议等因素影响出现信息延迟,如果音频的实时性要求较高,例如直播或在线会议,也很容易会出现音画不同步的问题。
1.2传输链路影响
在无线音频传播的过程中,传输链路也会影响音频质量。一方面,无线音频的传输距离若相对较长,则会出现信号衰减的问题,距离越长,接收端接收的信号误码率就会越高,音频也会随之出现杂音、断连等问题。若在信号传播的路径中存在障碍物,还会因电磁波会发生反射/折射引发多径效应,在音频上也会呈现出回声、周期性卡顿等问题。
外部电磁干扰也会影响无线音频的传输质量,一般情况下蓝牙、Wi-Fi频段很容易和微波炉、无绳电话等设备的工作频段重叠,进而导致信号干扰,出现音频中掺杂噪音的情况,也可能会因频段重叠增加数据帧丢失率,影响音频质量。
1.3硬件与编码解码协同影响
硬件性能和编码解码的协同效率对于无线音频传输的质量和效率影响也是相对较大的。较为常见的也是发射和接收端硬件设备差异过大,低端设备因射频模块灵敏度较低,进而导致了对微弱信号不敏感,出现信噪比下降或者噪音明显的问题。再例如若接收端的音频处理芯片性能不足,也会导致音频解析度和解析效率受到影响,音频采样率降低进而出现细节不完善、影响观感的问题。
编解码协同问题同样也会影响无线音频的传输质量,若发射端的编码格式和接收端的解码格式不能协同,例如前者为FLAC,但后者仅支持MP3,这时高保真数据会被强制转换,出现信息量化失真的问题。此外,编解码时钟的同步问题也会导致音频质量收缩,即若出现接收端解码速度与数据传输速度不匹配的情况则会影响无线音频的连续性,影响音频质量[1]。
2、无线音频质量评价方法
2.1客观评价方法
客观评价方法是通过专业仪器设备或算法分析的方式得出量化数据,分析音频质量,具有客观真实的特点,可通过核心技术指标测量配合信号完整性分析来评价音频质量。
核心技术指标测量是通过信噪比、总谐波失真、传输延迟和数据丢包率分析的方式分析音频质量。信噪比是通过分析有用音频信号和背景噪音的比例分析对音频进行评价,一般情况下,想要保障音频质量,信噪比数值需要超过85dB,否则则会影响听感,若低于70dB,收听者可以清晰感受到音频中的噪音。在信噪比测量中可于发射端输入标准正弦信号,然后在接收端进行输出信号采集,通过数据计算得出结果。
总谐波失真是通过输出和输入信号波形差异对比的方式来分析音频的失真情况,可借助频谱分析仪来进行谐波成分分析,明确谐波功率占总信号功率的比例。
传输延迟分析的是发射端发到接收端输出信号传输所需要的时间,一般需要将数值控制在50ms以内,可借助“同步触发法”进行测量,获得准确数据。
数据丢包率分析中需要明确音频的总数据帧数和丢失的帧数,通过比例分析明确丢包率,一般情况下若该数值超过3%时,音频就会出现明显卡顿,影响音频质量。
信号完整性分析过程中需要引入音频分析仪,通过传输前后频谱和波形对比的方式更直观的反馈质量差异。在数据分析的过程中可从时域、频域以及误码率测试三个维度来进行音频质量判断[2]。
在时域方面,需要观察是否存在波形抖动、畸变问题。在频域上需要着重观察是否存在频谱曲线不完整、高频段衰减问题。最后通过误码率分析统计接收端接受的音频数据序列与与原序列的差异,确定误码率,根据误码率来分析传输链路的信号稳定性是否达标。
2.2主观评价
主观评价方法是通过感觉感知的方式来判断音频质量,这种方法可以更好的反应音频受众对于音频质量的看法,以保障音频的听感为核心进行音频质量分析。一般情况下主观评价又可以分为专业主观评价和大众主观评价两种类别。
专业主观评价中需要邀请5-10位接受过专业训练过专业教育的专业听众,通过盲听比对的方式按特定评价体系对特定音频进行评价。在评价中还需要保障环境符合规范要求,例如无回音、低噪声等等。一般情况下评价体系主要由5个关键核心组成,包括音质清晰度、音色自然度、动态范围、无干扰性、整体舒适度,可以采用十分制量化评分。
大众主观评价多是通过问卷调查和大规模试听测试结合来进行音频质量评价,在评价中可通过二元选择或评分制对音频质量点评,统计点评结果。这可以在了解音频质量的同时更好地了解受众需求[3]。
当然,主观评价和客观评价并非二元对立的,可以通过两种评价相结合的方式得到更加精准且有效的音频质量评价结果,以更好的分析音频传输中存在的质量问题。
3、结语
无线音频传输的过程中受传输协议的特性、链路的干扰与损耗、硬件及编解码等多重因素的影响,很容易会降低音频质量,在这样的背景下可通过客观评价进行音频质量的量化分析,在此基础上,通过主观评价点评更好的明确无线传输对音频质量的影响,为传输策略优化和改进提供更多的参考和借鉴,更好的满足人们对于音频传输质量的要求。
参考文献:
[1]何文娟.广播节目制作与播出中的音频质量控制与管理[J].广播电视信息,2024,31(07):73-75.
[2]梁景富.A公司直播技术服务质量评价及改进研究[D].华南理工大学,2024.
[3]何伟.智能广播质量监测系统的设计与实现[J].科学技术创新,2022,(36):55-58.
作者简介:李延勇(1981.10.3--),男,汉族,天津人,研究生学历,高级工程师,研究方向:通信工程。
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