聴覚特性に基づく広帯域音響信号の効率的圧縮に関する基礎研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452185
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 江端 正直 熊本大学, 工学部, 教授 (40005319)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上田 裕市 熊本大学, 工学部, 助教授 (00141961) ; 宇佐川 毅 熊本大学, 工学部, 助教授 (30160229) ; 園田 頼信 熊本大学, 工学部, 教授 (70037836) ; 宮園 博光 八代工業高等専門学校, 助手 (00229858) ; 渡辺 亮 熊本大学, 工学部, 教授 (50040382)
• Keywords: 広帯域信号の圧縮 / 低ビット高能率符号化 / マスキング特性 / 数学的聴覚モデル / 心理学的計測 / 基底膜モデル

Research Abstract

本研究ではマスキング効果を用いたサブバンド・コーディングにおける圧縮効率の向上を目的として、短い継続時間の音による同時マスキングについての詳しい測定を行い、これらの測定結果の検討を行なった。また、マスク処理による音質の変化について調べた。音質を保ちつつさらに高い効率を得るには、人間の聴覚特性を忠実に採り入れた符号化方式でなければならない。そのためには、より多くのマスキングデータが必要になる。しかし、マスキング効果は、周波数、音圧レベル、継続時間等の組合せによって変化する。そのため、符号化に必要なマスキングデータをすべて、聴覚実験から求めるのは、現実的に不可能である。そこで、マスキングデータを必要としない聴覚心理モデルを用いる必要がある。本研究では、人間の聴覚の特性をシミュレートした蝸牛モデルを用い、これをサブバンド・コーディングに応用した。本研究で得られた知見は、以下のように要約される。まず、聴覚実験の結果より、サブバンド・コーディングに利用可能なマスキングデータを得た。その過程で、純音によるマスキングで、継続時間がある値よりも大きくなると、信号のパワーの上昇による純音閾値の減少量よりも、周波数スペクトルの幅が狭くなったことによるマスキング量の増加の方が大きくなるために、閾値が上昇するという現象がわかった。実験で得られたマスキングデータをコーディングに使用した場合、実際には数dB程度の余裕があったものの、ほぼ最適なパラメータであると言える。蝸牛モデルに基づくサブバンド・コーディング・システムでは、マスキングデータを使用せずに、高音質かつ、96kbps(原音の1/8)での符号化が実現できた。これにより、聴覚実験データを必要としない聴覚モデルを採り入れた本システムの有効性が示された。

Research Products

• [Publications] Satoshi Nagata.et al: "Analysis of Masking Data Applicable to Subband Coding" The Journal of Acoustical Society of Japan(E). (in press). (1994)
• [Publications] 宮園博光他: "信号検出における複合Cue音の効果-複合音の聴取に対する選択的注意-" 日本音響学会聴覚研究委員会資料. H93-66. 1-7 (1993)
• [Publications] 宮園博光他: "複合音に対する注意バンドの形成-Roexフィルタによる解析-" 日本音響学会聴覚研究委員会資料. H93-3. 1-8 (1993)
• [Publications] 永田智他: "基底膜モデルに基づくマスキングレベルの決定" 平成5年度電気関係学会九州支部連合会大会論文集. 600 (1993)
• [Publications] 永田智他: "基底膜モデルに基づく最適コーディング" 日本音響学会講演論文集(平成5年10月). II. 371-372 (1993)
• [Publications] 千化祐司他: "複合音の成分周波数に対する注意力の振幅パターンへの依存性" 日本音響学会聴覚研究委員会資料. H94-1. 1-7