基于特征識別的背景音樂音質(zhì)提升與應用

鄭曉鈺

摘要：針對背景音樂在實際播放時，相鄰段的背景音樂會出現(xiàn)部分重疊，存在部分的信息量丟失，導致播放出的背景音樂存在噪聲，研究基于特征識別的背景音樂音質(zhì)提升與應用。利用特征識別背景音樂音質(zhì)特征，采用交疊分段的處理方法，多次處理重疊部分的背景音樂，減少重疊背景音樂的信息量丟失，計算背景音樂播放時的初始時延間隙，選擇音質(zhì)參數(shù)并確定參數(shù)適宜值區(qū)間值，完成對背景音樂的提升。實驗選用一個封閉的觀眾廳作為實驗場所，設定測試點，測量測試點混響時間，使用兩種傳統(tǒng)音質(zhì)提升方法與之進行對比實驗，結(jié)果表明文中提出的音質(zhì)提升方法抑制噪聲的效果最好。

關(guān)鍵詞：特征識別;音質(zhì)提升;信息量丟失

特征識別是指被測試的項目或是事物表現(xiàn)出的征象或標志。識別出的特征具有唯一性，可以使其他人員根據(jù)識別特征在識別該項目或事項并重新執(zhí)行該測試。背景音樂是指在電影、電視劇等藝術(shù)作品中用于調(diào)節(jié)氣氛的一種音樂，插入在對話之中，增強情感表達，達到一種讓觀眾身臨其境的感受。背景音樂起源于歐洲的戲劇，在有聲電影出現(xiàn)后得以迅速發(fā)展。音質(zhì)指的是聲音的質(zhì)量，也就是經(jīng)傳輸、處理后音頻信號的保真度，評價音質(zhì)的好壞判斷音量、音高和音色是否達到一定的水準，細化來講，就是對于某一頻率或頻段的音高是否具有一定的強度，并在要求的頻率范圍內(nèi)，同一音量下音樂頻點的幅度是否均衡飽滿，對應的頻率響應曲線是否平直，聲音的音準是否準確。在實際音質(zhì)提升時大多采用實際的比特率為音質(zhì)數(shù)值，提升背景音樂音質(zhì)質(zhì)量。

目前很多學者在提升背景音樂音質(zhì)方面進行了很多研究，針對壓縮音頻文件時會出現(xiàn)音樂音質(zhì)下降的問題，對基于生成對抗網(wǎng)絡的音頻音質(zhì)提升方法進行了研究，從而獲得了較好的音質(zhì)效果;為了提升音樂音質(zhì)，對復合互補聲驅(qū)動音質(zhì)提升方法進行了探討，從而獲得了良好的音質(zhì)。盡管還有很多學者對此進行了研究，但仍然可以發(fā)現(xiàn)在音質(zhì)提升方面還存在一定局限，為了更好地提升音質(zhì)，本文對不同類別特點的背景音樂進行分析，利用特征識別背景音樂音質(zhì)特征，采用交疊分段的處理方法，多次處理重疊部分的背景音樂，減少重疊背景音樂的信息量丟失，計算背景音樂播放時的初始時延間隙，選擇音質(zhì)參數(shù)并確定參數(shù)適宜值區(qū)間值，完成對背景音樂的提升。實驗選用一個封閉的觀眾廳作為實驗場所，設定測試點，測量測試點混響時間，使用兩種傳統(tǒng)音質(zhì)提升方法與之進行對比實驗，結(jié)果表明文中提出的音質(zhì)提升方法抑制噪聲的效果最好。

1基于特征識別的背景音樂音質(zhì)提升與應用

1.1利用特征識別背景音樂音質(zhì)特征利用特征識別背景音樂音質(zhì)特征時，先將連續(xù)的背景音樂信號進行分段處理，利用加窗分幀實現(xiàn)分段過程，窗函數(shù)平滑地在音樂信號上滑動，當滑動距離與加窗寬度相等時，背景音樂的短段信號互相連接，不存在信息量的丟失。當滑動距離小于加窗寬度時，相鄰段的背景音樂出現(xiàn)了部分重疊，存在部分的信息量丟失。為了保證背景音樂各分段音樂數(shù)據(jù)的連續(xù)特性、減少信息量丟失，采用交疊分段處理方法，得到音樂幀長與幀移的關(guān)系。

1.2計算初始時延間隙使用上述處理得到的各項音質(zhì)指標，依照背景音樂不同的使用場所，利用賽賓公式計算混響時間，如式（1）。

（1）式中，Ts表示混響時間，秒為計數(shù)單位;k表示聲速常數(shù);V表示背景音樂使用場所的體積;u表示場所的總吸聲量。總吸聲量存在u=Sa-的數(shù)量關(guān)系，S表示背景音樂所在場所的表面積;a-表示吸聲系數(shù)。為了排除空氣對高于2000Hz背景音樂吸收的干擾，優(yōu)化式（1），如式（2）。

（2）式中，3mv表示空氣吸聲系數(shù)。按照式（2）計算出的混響時間控制背景音樂，發(fā)現(xiàn)背景音樂易受到聲級衰變的快慢的影響，改變背景音樂中的聲級衰變速度，得到背景音樂混響曲線及其斜率，如圖1所示。

由圖1可知，在同一背景音樂應用的兩個場所內(nèi)，聲級衰變40dB的時間為0.03s，衰變80dB的聲級則需要0.09s，證明圖4中曲線1比曲線2衰變得快，背景音樂的混響感不同。因此得到衰變曲線斜率越大背景音樂的混響感就越好，所以在提升音質(zhì)時，控制背景音樂衰變曲線的斜率為大值。但背景音樂在廳堂等封閉場所停止播放后，音樂直達聲會存在部分的反射聲，這部分反射聲會影響背景音樂的音質(zhì)，測定該部分背景音樂脈沖聲，在不同時間尺度下，得到直達聲與室內(nèi)反射的響度變化，得到背景音樂的初始延時間隙。

3總結(jié)本文采用交疊分段處理重疊部分的背景音樂方法，有效地減少了重疊背景音樂的信息量丟失，通過對初始時延間隙的精確計算，選擇并確定適宜的音質(zhì)參數(shù)值區(qū)間，有效地降低了噪聲干擾，對背景音樂音質(zhì)進行提升。并且文中提出的音質(zhì)提升方法在聲壓級的控制上、噪聲抑制效果上或是控制范圍上均比傳統(tǒng)的音質(zhì)提升方法更加適合在背景音樂提升上使用。本文關(guān)于背景音樂的音質(zhì)提升方法的研究可以有效地保證藝術(shù)作品的表達，豐富藝術(shù)作品的情感，對文化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要意義。但本文提出的提升方法存在大量的計算，在實際運用時會存在一定的困難，依舊需要學習改進。

安徽廣播影視職業(yè)技術(shù)學院 230000

課題基金：虛擬現(xiàn)實技術(shù)中音響聽覺審美的研究，（編號）：SK2019A0965

課題來源：安徽省高校人文社會科學研究重點項目