Digitale audio en uw buren: betekent dynamiekcompressie een vermindering van geluidskwaliteit?

Digitale audio en uw buren

Citation for published version (APA):

Lieshout, van, R. A. J. M. (1983). Digitale audio en uw buren: betekent dynamiekcompressie een vermindering van geluidskwaliteit? (IPO-Rapport; Vol. 447). Instituut voor Perceptie Onderzoek (IPO).

Document status and date: Gepubliceerd: 07/08/1983

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at: openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

Rapport nr. 447

Digitale audio en Uw buren. (Betekent dynamiekcompressie een vermindering van geluids-kwaliteit?)

Instituut voor Perceptie Onderzoek Den Dolech 2 - Eindhoven

R.v.L./ r.v.l. 83/ 12 07.08.1983

Rapport nr.447

Digitale audio en Uw buren.

(Betekent dynamiekcompressie een vermindering van geluidskwaliteit?)

R.A.J.M. van Lieshout.

INHOUDSOPGAVE

1 • Inleid inq 2. Methodologie

2.1 Multidimensional sealing 2.2 Triadisch vergelijken

2.3 Het schalen van geluidskwaliteit

3. Dynamiekcompressor en gebruikte stimuli

4. 5. 6. 3.1 De dynamiekcompressor 3.2 De gebruikte stimuli De luisterruimte

Multidimensional sealing van gecomprimeerde geluiden (exp. 1) 5.1 Het aanbieden van de stimuli 5.2 Resultaten

5.3 Conclusies

Geluidskwaliteit en dynamiekcompressie I ( exp. 2) 6.1 Proefopzet 6.2 Resultaten en conclusies 6.3 Discussie 7. Geluidskwaliteit en dynamiekcompressie II (exp. 3) 7.1 Proefopzet 7.2 Resultaten en conclusies 7.3 Discussie 8. Referenties Appendix A (regelsignalen) Blz. 1 2 3 7 8 1 0 1 0 1 2 17 19 19 19 25 26 26 27 30 32 33 33 36 37 39

INHOUDSOPGAVE (vervolq) Appendix B C D E F G H (programma MOS-experiment) (afstandenmatrices) (resultaten exp. 2) (resultaten exp. 3) (vijf blokken triades)

(releasetijd beschrijvijng) (programma exp. 2/3) Samenvattinq Blz. 46 56 64 70 77 80 83 87

-1-1. INLEIDING.

Het tijdperk van digitale audio is aanqebroken! Iedereen verheuqt zich over het feit dat het nu eindelijk mogelijk is om met zéér qeringe vervorminq, weinig ruis en een groot dynamisch bereik te werken. Als we echter een rekensommetje maken dan blijkt al snel dat het grote dynamisch bereik ons wel eens meer last dan plezier zou kunnen gaan bezorgen. Het dynamisch bereik van een gemiddeld orkestwerk komt in de buurt van de 80 dB(A). Willen we noq kunnen genieten van de zachte delen uit het stuk dan moet het boven het achterqrondniveau uitkomen. Die ligt in de orde van 30 dB(A) voor stille schouwburgen. De luidste passage zal in de buurt van de

110 dB(A) terecht gaan komen.

Stijgt nu het achtergrondniveau zoals bijvoorbeeld op feestjes of in de auto, dan zal de pijngrens snel naderbij komen! We kunnen echter ook het maximum niveau vastleggen maar dan zijn de zachte passaqes niet meer te horen. Eén manier om dit probleem te lijf te gaan is comprimeren zodat het dynamisch bereik gereduceerd wordt. Dit comprimeren vereist regelen aan het originele signaal en regelen betekent het instellen van tijdconstanten, en liefst zodanig dat gegeven een hoeveelheid compressie de geluidskwali-teit geoptimaliseerd wordt.

Dit nu is het doel van het onderzoek. We hadden de beschikking over twee tijdconstanten, één die aangeeft hoe snel de luide pas-sages teruggeregeld worden en één die aangeeft hoe snel de zachte passages opgeregeld worden. Samen met een instelbare hoeveelheid dynamiekcompressie hadden we drie factoren die we in het experi-ment konden variëren.

Op twee verschillende manieren is gepoogd om erachter te komen wat de optimale instellingen van de parameters waren. De eerste manier was met behulp van multidimensional sealing, waar gevraagd werd naar het verschil tussen geluiden terwijl het de tweede

ma-nier een schaling van de factor geluidskwaliteit betrof. De expe-rimenten zijn uitgevoerd met een "stille" en "ruizige" achter-grond.

-2-2. METHODOLOGIE.

Uitspraken over geluiden (muziek, spraak,lawaai etc.) kun-nen uitgedrukt worden in termen van algemene uitspraken maar ook

in termen van specifieke perceptieve dimensies. Voorbeelden van algemene uitspraken zijn uitspraken zoals accepteren/verwerpen, plezierig/onplezierig, voorkeur, hinderlijkheid en vele andere. Voorbeelden van perceptieve dimensies zijn luidheid, helderheid, scherpte etc. Er zijn waarschijnlijk honderden van zulke begrip-pen die gebruikt worden om geluidskwaliteit of timbre van ver-schillende geluiden te karakteriseren. Dit alles laat zien dat qeluidkwaliteit waarschijnlijk een multidimensionaal begrip is wat wil zeggen dat het samengesteld is uit verschillende percep-tieve dimensies. Het is belangrijk voor zowel basiskennis als toepassingen dat we begrijpen welke dimensies van belang zijn en hoe ze aan elkaar gerelateerd zijn als we praten over geluidkwa-liteit. Het is echter net zo belangrijk dat we de onderliqqende psychofysische relaties begrijpen. Dat wil zeggen de relaties tussen de fysische/akoestische eigenschappen van geluiden en de verschillende perceptieve dimensies. Indien we deze psychofy-sische relaties en de relaties tussen deze verschillende percep-tieve dimensies en algemene uitspraken kennen dan bestaat er een mogelijkheid om de akoestische eigenschappen van een signaal zo te wi7zigen dat bepaalde, vooraf gewenste, perceptieve verande-ringen zich aanbieden en dus de algemene uitspraak tot veranderen dwingen (zie fig. 2.1).

geluid

ervaren

geluidskwaliteit (multidimensionaal)

qeqeneraliseerde uitspraak bijv. geluidskwaliteit

fig. 2.1 Algemene opzet bij het beoordelen van een stimulus op zijn geluidskwaliteit.

-3-2.1 MULTIDIMENSIONAL SCALING.

Multidimensional sealing {MDS) werd voor het eerst gepresenteerd

in de eind dertiger jaren en tegenwoordig bestaan er

verschillen-de moverschillen-dellen en aanverwante methoverschillen-den. Hier worverschillen-den alleen de

basis-begrippen behandeld. Voor verdere studie zie: Kruskal J.B. (1964), Kruskal J.B. and Wish (1977), Schiffman et al. { 1981)

Het doel van MDS is om de dimensies te vinden waaruit een multi-dimensionale grootheid is samengesteld, {bijv. geluidskwaliteit

van een door apparatuur bewerkte stimulus) en een schaal te

bepa-len van de gebruikte stimuli op deze dimensies. Het meest

ge-bruikte model {distance model) gebruikt geometrische begrippen.

De stimuli worden dan punten in een n-dimensionale ruimte. De

af-stand tussen deze stimuli is een maat voor de overeenkomst tussen deze stimuli . Hoe dichter twee punten bij elkaar liggen, hoe meer deze twee bijbehorende stimuli op elkaar lijken en omge-keerd, hoe verder twee punten van elkaar af liggen, hoe minder de

corresponderende stimuli op elkaar lijken. Een illustratief voo

r-beeld is in dit geval de afstanden tabel die men in zakagenda's

tegenkomt en waarin vermeldt staat wat de afstand is tussen ve

r-schillende steden in nederland. Dit is nu precies wat

multidimen-sionale sealing inhoud, het construeren van een •kaart• uit een gegeven afstanden tabel! {zie tabel. 2.1)

A B E G D M M N R

z

Amsterdam Breda 100 Eindhoven 120 60 Groningen 190 265 245 Denbosch 80 45 35 230 Maastricht 205 130 80 320 11 5 Middelburg 185 100 160 365 145 195 Nijmegen 11 5 95 65 180 50 140 19 5 Rotterdam 75 55 1 1 5 255 80 185 11 0 1 1 5 Zwolle 95 16 0 150 95 130 220 240 75 145

-4-De assen van de ruimte corresponderen met de perceptieve dimen-sies waar we naar op zoek zijn. En de projecties van de punten op deze assen corresponderen met de schaalwaarden van de bijbehoren-de stimuli in bijbehoren-de verschillenbijbehoren-de dimensies.

Kijken we naar tabel 2.1 dan zien we dat hoe groter het getal in een bepaalde cel hoe verder de stimuli uit elkaar liggen. De ex-perimenten die we zullen qaan bespreken zijn een voorbeeld van het gebruik van similarity data wat wil zeqgen dat hoe groter het getal in een bepaalde cel hoe dichter de stimuli in de n-dimen-sionale ruimte bij elkaar liqqen.

In dit bijzondere geval was het bekend dat er een oplossing in twee dimensies zou moeten bestaan om de eenvoudige reden dat de data uit tabel 2.1 verkregen zijn uit een twee dimensionale

kaart. In de praktijk echter weten we zelden hoeveel dimensies er nodig zijn om een redelijke passing te krijgen. Dit is echter een vraag die we op hopen te lossen door het gebruik van MOS. De qe-bruikelijke procedure is als volgt, we starten met een qroot aan-tal dimensies (in ons geval 6 omdat het gebruikte programma niet meer dan 6 dimensies toelaat!) en gaan terug naar een 1-dimensio-nale oplossinq. Een grafiek met daarin de hoeveelheid verklaarde variantie tegen het bijbehorende aantal dimensies qeeft meestal een acceptabele schattinq van het aantal dimensies. We kunnen dit probleem ook objectiever aanpakken. We bekijken of de stap van naar 2 dimensies een significant grotere hoeveelheid variantie kan verklaren. Als er een optimum in het aantal dimensies bestaat bijv. j is de variantiewinst van stap j naar stap j+1 niet siqni-ficant. Meestal volstaat echter een visuele inspectie van voor-noemde grafiek.

In ons voorbeeld ziet deze qrafiek er uit zoals qeschets in fiq. 2.2. De hoeveelheid verklaarde variantie neemt toe als het aan-tal dimensies toeneemt en we zijn op zoek naar een knik in de grafiek of een punt waarna de hoeveelheid verklaarde variantie niet langer meer toeneemt als we nieuwe dimensies toevoegen. Hierin is duidelijk te zien dat er met meer als twee dimensies nauwelijks meer enige winst te boeken valt. De conclusie is dan ook dat de data met twee dimensies goed te beschrijven zijn. Meestal is het knikpunt niet zo duidelijk aan te qeven. Bij

ge-DIMENSION 2 PLOTTED AGAINST DIMENSION -100 -81 -b2 -38 -19 Dl MENS ION 2 * 19 38 SCALING FACTOR=lOO/ 1. 893 b2 BI 100 + .. _{* * + * *} .. + .. _{* * * + * * * + * * * * * * * + * * * + * * * * + * * * + * * * +} 100 9b 92 88 84 BO 7b 72 bB b4 b0 5b 52 48 44 40 3b 32 28 24 20 lb 12 B 4 -4 -8 -12 -lb -20 -24 -28 -32 -3b -40 -44 -48 -52 -5b -b0 -b4 -bS -72 -7b -BO -84 -88 -92 -9b -100

..

* *

..

..

..

.. ..

.. ..

..

..

@

..

maastricht

..

*

..

* *

..

* * * *

•

* @ eindhoven

..

* * * * *

..

* * * * *

..

*

..

..

* *

..

* nijf\1eqen • @

..

* ® * den bosch • + * * * + * * * + * * * * + * * * + * * * *

..

* * * + * * * *

..

@

..

*

..

breda *

..

* * * *

•

•

0

rotterdam

®

: amsterdam * G)

•

* middelburg

..

* • * *

..

• * •

•

•

..

* * •

..

• * *

•

• * • • • * * * • * + • • _{* + * * * + * * * * • * *} • + _* * * * * * * + _{* * *} -100 -BI -b2 -38 -19 _* 19 + * * * * + * * *

0

zwolle + _* 38 b2 * 100 * 9b * 92 * 88

..

84

..

80 * 7b

..

72 * b8 * b4 * b0 * 5b * 52 * 48 * 44

..

40

•

3b

..

32

•

28 * 24 * 20

•

lb • 12 groningen * B + * * * BI

©

4 +

..

DIMENSION -4 * -8 * -12 * - l b • ··20 * -24 • -28 • -32 • -3b • -40 • ·44 • -48 * -52 • -5b * -b0 • -b4 • -bB • -72 • -7b • -80 • -84 • -88 * ·92 + -9b •-100 1 (J() fig. 2.1 Output MOS-pro-gramma op tabel 2.1 1 Vl 1

-6-bruik van een subjectieve maatstaf, als visuele inspectie is, zal deze methode altijd aanleiding kunnen geven tot discussies.

Indien het aantal dimensies is vastgesteld kunnen we de

bijbehorende configuratie bekijken en proberen een interpretatie te geven aan het aantal gevonden dimensies, die tot dusverre wel onderkent maar onbenoemd waren. In het algemeen wordt er

geprobeerd om aan te geven hoe de subjectieve dimensies afhangen van de fysische parameters van de gebruikte stimuli. Zoals

gebleken is bij fig. 2.1 blijkt, omdat de puntenwolk verkregen wordt uit de afstanden tussen de stimuli, die niet veranderen door een rotatie of spiegeling t.o.v. een of andere as, dat de uiteindelijke oriëntatie van de assen volledig arbitrair is. Mat andere woorden de assen van de fysische dimensies hoeven in het geheel niet samen te vallen met die van de subjectieve dimensies

zolang de punten wolk qua vorm maar intact blijft.

w ~ µ ~ ~ ~ m > w ~ ~ m m M ~ ~ w > ~ ~ w ~ M w w > w 0 ~ 1.0 .98 .96 .94 .Y2 2 3 4 S G aantal dimensies fig 2.2 hoeveelheid verklaarde variantie tegen het aantal dimensies, verkregen uit het MOS-programma uit-gevoerd op tabel 2.1

-7-2.2. TRIADISCH VERGELIJKEN.

Er zijn verschillende methoden om tot een uitspraak te komen over subjectieve afstanden tussen stimuli. Een mogelijkheid is de me-thode van paarvergelijkingen. Hierbij wordt ieder mogelijk paar van 2 stimuli aan een luisteraar aangeboden. De taak van de lui-steraar is dan om te zeggen of de aangeboden stimuli meer/minder-/gelijk van elkaar afwijken dan een gegeven referentie paar. We krijqen dan te maken met twee problemen 1) Het blijkt dat het voor de luisteraar een erg moeli7ke taak is 2) Bij 27 stimuli, zoals in de hier beschreven experimenten is het aantal mogelijke paren gelijk aan 351. Bij grotere aantallen stimuli geeft het ge-bruik van paarvergelijkingen om tot een afstanden matrix te komen praktische problemen.

Een andere methode is de categorieschaling (Torqerson, W.S.

(1958)). Hierbij krijgt de luisteraar enkele rubrieken met ieder een gegeven aantal categorieën, bijv. rubriek=luidheid met 5 ca-tegorieën lopend van "hard" tot "zacht". Het is de ~doeling dat de stimuli in iedere rubriek qeschaald worden. Een cel in de af-standenmatrix wordt verkregen door voor iedere stimulus de re-sponsies uit iedere rubriek te sommeren en onderling te vergelij-ken. Het nadeel is dat hier gewerkt wordt met een vast aantal ru-brieken en zodoende zou het mogelijk kunnen zijn dat een rubriek die erg belangrijk is niet onderkend wordt en daarom niet in het experiment wordt opgenomen. Verder blijkt het voor de luisteraar moeilijk te zijn om consistente antwoorden te geven.

Voor het bepalen van de afstandenmatrix hebben we daarom gebruik gemaakt van de methode van triadisch vergelijken (Levelt W.J.

(1966), Rains W.A. (1982)). Hierbij wordt de luisteraar gecon-fronteerd met een verzameling van drie stimuli en moet besluiten welke twee stimuli het meest op elkaar lijken en welke twee het minst op elkaar lijken, zonder te nK>eten zeggen op welke manier

de stimuli gelijk of ongelijk zijn . Het grootste probleem is het

qroot aantal triades dat moqelijk is. Bij de in dit rapport

ge-bruikte 27 stimuli zijn er dat 2925. Het zal duidelijk zijn dat dit er teveel zijn. Rains W.A. (1982) heeft een incomplete

-8-Het totaal aantal mogelijke paren bij gebruik van 27 stimuli is 351. Iedere triade bevat drie paren zodat we deze hoeveelheid paren ook zouden kunnen beschrijven met 117 triades. Rains heeft deze 351 stimuli opgesplitst in blokken van 117 triades en wel zodanig dat ieder paar in ieder blok evenvaak voorkomt . Hij geeft in zijn rapport vijf verschillende blokken van 117 triades elk. In ieder blok kwam iedere triade maar éénmaal voor. Zie appendix A voor de lijst van de gebruikte blokken.

Voor het opstellen van de afstanden tabel werd qebruik gemaakt van een sirnilarity index. Voor ieder paar uit een triade werd deze similarity index bepaald. In weze is deze index niets anders dan een code om aan te geven welk paar uit een triade het meest op elkaar lijkt welk paar het minst en welk paar dan overblijft. Bijvoorbeeld als bij aanbieden van triade (a,b,c) blijkt dat

(a,b) het meest op elkaar lijken dan wordt de cel uit de afstan-den matrix met twee punten opgehoogd. Als (b,c) het paar is dat het minst op elkaar lijkt gebeurt er niets, is nul punten, met de desbetreffende cel en de cel van het resterende paar wordt met één punt opgehoogd. Het is niet zo dat twee punten betekend dat de bijbehorende stimuli twee maal zover uit elkaar liggen als het

paar dat maar één punt krijgt! De toegekende getallen qeven

slechts een ordinaal niveau aan.

2.3. HET SCHALEN VAN GELUIDSKWALITEIT. (Experiment 2,3)

Het inschalen van geluidskwaliteit is een meer directere methode om de invloed van de in het experiment gevarieerde parameters te bekijken.

Aan de luisteraars worden 2 geluiden aangeboden waarvan er één dienst doet als referentie. De andere stimulus is ter beoordeling opgenomen. De vraag aan de luisteraars is om, geqeven dat de re-ferentie per definitie honderd punten krijgt, de geluidskwaliteit

van de tweede stimulus in te schalen ten opzichte van de referen-tie. Er is géén beperking gesteld aan het cijfer dat gegeven maq worden. De luisteraar krijgt eerst de referentie en dan de te be-oordelen stimulus te horen, en beiden geluiden maar éénmaal. Het gebruik van deze manier van schalen heeft een voordeel boven

-9-de zogenaam-9-de categorieschaling waarbij zon-9-der referentie gewerkt

wordt en de luisteraar bij zijn beoordeling slecht de beschikking

heeft over een beperkt aantal klassen zoals slecht/redelijk/goed

(Torgerson

w.s.

(1958)). Meestal wordt er bij cateqorieschaling

gebruik gemaakt van een zevenpuntsschaal. Het nadeel van een ca-tegorieschaling is dat de variantie van de geluidskwaliteit van een stimulus afhankelijk is van deze geluidskwaliteit. Dit bete-kent dat wil men, voor het analyseren van de data, de theorie van de lineaire modellen gebruiken bijvoorbeeld variantie- en/of re-gressieanalyse, er allerlei tranformatie's en veronderstellingen gemaakt dienen te worden die bij het gebruik van een referentie geen problemen opleveren.

Bij het gebruik van een open schaal is het voor de luisteraars

wel mogelijk om een eigen eenheid in te voeren en tevens het nul-punt van de schaal zelf vast te stellen. We kunnen dit probleem bestrijden door de resultaten voor iedere luisteraar te normeren. Dit normeren betekent dat er op iedere responsie een transforma-tie wordt uitgevoerd zodat het rekenkundig gemiddelde van alle responsies O wordt en de variantie 1 . Dit betekent dat er voor

iedere luisteraar een andere transformatie zal gelden afhankelijk van de gegeven antwoorden.

Deze transformatie is:

s

met x· _l = ruwe score

z· _l = getransformeerde score.

X = rekenkundig gem. alle

resultaten van de betref-fende luisteraar.

s = spreiding van alle

resul-taten van de betreffende luisteraar.

-10-3. DYNAMIEKCOMPRESSOR EN GEBRUIKTE STIMULI.

3.1 De dynamiekcompressor.

In fig. 3.1.1 staat het blokschema van de gebruikte dynamiekco

m-pressor. Het schema uit onderstaande figuur is in software o

mge-zet en de aan de luisteraar aangeboden geluiden (=stimuli) zi7n dus vooraf gecomprimeerd en zo lang op het schijfgeheugen van een minicomputersysteem opgeslagen.

6 7

UIT

Figuur 3.1.1 Blokschema dynamiekcompressor.

1. offsetfilter links.

2. offset filter rechts. 3. Absolute waarde L 4. Absolute waarde R. 5. <ILl+IRl)/2, releaseeffect. 6. Regelcurve. 7. T.B.T. 4eorde filter (m='2). 8. Vertragingslijn L ( 25 ms). 9. Vertragingslijn R (25 ms) . 1 0. Uitgangsvermeniqvuldiging L. 11. Uitgangsvermenigvuldiging R.

De compressie komt tot stand door L en R te vermenigvuldigen met de gemeenschappelijke versterkingsfactor. Dit gebeurt in 10 en

-11-Deze gemeenschappelijke versterkingsfactor wordt door het siq-naalniveau van zowel linker- als rechterkanaal bepaald. Deze ni-veau's worden gedetecteerd door 5 die tevens voor een

gelijkrichting zorg draaqt, (

ILl+IRI

)/2. In 5 zit tevens een 3e orde piek-houddetector. De tijdconstante van deze detector is een maat voor de snelheid waarmee zachte passages opqereqeld worden

en wordt in het vervolg aangeduid met de naam releasetijd . Voor meer informatie over deze releasetijd zie appendix F.

In de experimenten zoals die in dit rapport beschreven staan is de releasetijd één van de qevariëerde factoren met niveau's van

1.0, .25 en .0625 sec.

De hoeveelheid dynamiekcompressie wordt bepaald in 6. Hierin be-vindt zich de zoqenaamde regelcurve . In weze is dit een systeem met een gegeven overdrachtsfunctie of overdrachtsfunctie's. De

gebruikte regelcurves zijn terug te vinden in fig. 3.1.2.

ref.

u

0(dB)

l

output

figuur 3.1.2 De gebruikte regelcurves. Hoe hoger het getal bij de curve (0,1 of 2) hoe groter de dynamiekcompressie. De 0 staat voor géén regeling dus orioineel signaal.

-12-De tweede factor die in de nog te beschrijven experimenten is qe-variëerd ids deze regelcurve, ook wel statische regelcurve of ge-woon curve genoemd. Deze curve is een kwalitatieve factor en is ook gevariëerd op drie niveau's te weten 0,1 en 2. De codering van de curves zal in het gehele rapport gebruikt worden en voor de betekenis verwijzen we naar figuur 3.1.2. Daaruit blijkt dat

"O"

staat voor géén compressie of origineel signaal en verder is te zien dat als het curvenummer toeneemt de hoeveelheid dynamiek-compressie ook toeneemt.

Het signaal uit 6 wordt doorgegeven aan een 4e orde T.B.T. filter (m = 12). De tijdconstante van dit filter wordt aangegeven met de term attacktijd . Deze attacktijd is de laatste grootheid die in het experiment gevariëerd is. De gebruikte niveau's zijn 10, 30 en 45 ms. Deze attacktijd is een maat voor de snelheid waarmee luide signalen teruggeregeld worden. Het signaal dat we krijgen na bewerking door dit laagdoorlaatfilter is het regelsignaal en is dus het signaal waarmee het ingangssignaal van de dynamiekcom-pressor vermenigvuldigd wordt om het gecomprimeerde signaal te krijgen.

3.2 De gebruikte stimuli .

De stimuli zijn vervaardigd door een moederstimulus, die op

schijfgeheugen opgeslagen stond, op verschillende manieren te

be-werken. Deze moederstimulus bestond uit de eerste 13 sec. van D. Kabalevsky

Colas Breugon

Boston Pops Orchestra Philips CD 810 027-2

Er is qekozen voor digitale audio vanwege het grote dynamisch be-reik en de afwezioheid van achtergrond ruis. Zoals in de vorige paragraaf (§3.1) besproken was er de mogelijkheid om drie facto-ren, te weten regelcurve en twee tijdconstanten, ieder op drie niveau's te variëeren. Totaal zou dit leiden tot 33=27

-13-verschillende stimuli. Echter bij qebruik van reqelcurve "O"

heeft het gebruik van 'n attacktijd en 'n releasetijd géén enkele

betekenis omdat we dan te maken hebben met het originele signaal.

Er blijven dus nog 19 verschillende stimuli over (zie tabel

3.2.1).

stimulus curve attacktijd releasetijd code Leq

nr. {msec) {sec) ( dBA)

1 1 10 0.0625 1 1 1 66.2 2 30 121 66.2 3 45 131 66.4 4 10 0.25 11 2 65.6 5 30 122 65.6 ó 45 132 65.6 7 10 1.0 11 3 64.9 8 30 123 65.2 9 45 133 65.2 1 0 2 1 0 0.0625 2 11 63.2 1 1 30 221 63.4 12 45 231 63.6 13 10 0.25 212 61. 9 1 4 30 222 62.2 15 45 232 62.6 16 10 1 • 0 213 60.6 17 30 223 60.9 18 45 233 61. 4 19 t/m 27 0 0 65.9

tabel 3. 2. 1 Gebruikte stimuli met hun equivalent geluidsniveau.

Appendix A qeeft een opsomming van het voor iedere stimulus ver-kregen regelsignaal. Dit regelsiqnaal is het signaal waarmee het

ingangssiqnaal {=oriqineel) van de dynamiekcompressor wordt

ver-menigvuldiqd om het uitqangssiqnaal te krijgen.

In fig. 3.2.1(a,b,c) zijn drie voorbeelden van aangeboden stimuli opgenomen te weten het origineel, stimulus 121 en 233.

(/) rt 1-'· !3 C t-' C (/) () 0 0, (1) 0 '1j 1-'· <O w N lll 0 l1l

S

1

rt 1-'· u. 0, ~ (/) (1) ()

!

ampl i tude rechter kanaal amplitude l inker kanaal 0

r---

-

-l1l

....

0 rt 1-'· u. 0, ~ (/) (1) ()

-l

-f?

T-0 Ul rt t-'· 3 C ~ C Ul 0 0 0, Cl) ... N ... Vl ..& '-r] t-'· <O w N ... ~ tr

-~

T

rt t-'• U, 0, ~ (Il Cl) 0

-l

amplitude rechter kanaal 1 0 Vl

...

0 -ST-rt t-'· u. 0, ~ (Il Cl) 0

l

amplitude linker kanaal

CJl rt t-'· 3 C 1--' C CJl () 0 0, (D "-l w w '"JJ t-'·

'°

w "-l () 0

~

1

;

l

rt t-'· LJ. 0, ~ CJl (D () ~

!

amplitude rechter kanaal

•

-& 0 1

~

1 ... 0 - 91 -rt t-'· LJ. 0, ~ (Il (D ()

r

amplitude l inker kanaal

-17-4. DE LUISTERRUIMTE.

De experimenten zijn gedaan in de luisterruimte van het Natuur-kundig Laboratorium van Philips, Waarle {WY8). De stimuli werden vervaardigd met behulp van een 32-bits minicomputer met een werk-geheugen van 2.5 Mbyte. Deze ruimte+ installatie is speciaal voor simulatie, zo mogelijk tijdgetrouw, van digitale audiosig-naalbewerkingen.

Voor een meer specifieke beschrijving van deze luisterruimte zie

{Eggermont L.D.J. en Berkhout P.J. { 1983)). Uit deze publicatie het volgende citaat:

De luisterkamer, die is ingericht om het effect van de siqnaalbe-werkingen te kunnen beluisteren zonder door omjevingslawaai te worden gestoord, heeft een volume van ca. 45 m. Een van de be-langrijkste eisen die aan de ruimte te stellen zijn, is die van

een zeer laag stoorgeluidsniveau. De digitale audiotechniek kent

namelijk een zeer grote dynamiek; een siqnaal/ruisverhoudinq van meer dan 90 dB is reeds genoemd. Wil men bij qeluidsproqramma's met een dergelijke dynamiek zwakke ruis en vervorming kunnen

waarnemen en de versterking daarvoor niet dusdanig opvoeren dat

de signaalpieken de pijngrens van het oor naderen (ca. 120 dB bo

-ven de gehoorgrens, dit is bo-ven een door de geluidsgolf getrans-porteerd vermogen van 10- 12 W/m 2 ), dan moet het achtergrondniveau

in de luisterruimte laaq zijn.

,

- - -

- -

7

{ 1 data- 1 'off line' 1 verzamel I systeem I 1 , - -- - , 1 1 audio 1 ,n/u,t 1 1 antwoor d-! station 1 1 beeld -'anime' 1 I scherm 1 1 teken -1 machine 1 1 1 drukker 1 1 in/uitvoer 1 L-~~- -J m,n,computer 'array processor

,---

--

7

1 1 sch11f 1 1 ~ -~1 1 ~ - ~1 band 1 1 1 1 1 mosso- 1 L _geh~~n_ J

fiq 4.1 Opzet van de gebruikte minicomputer met zijn

randappara-tuur. Het beeldscherm, antwoordstation en het audio in/

-18-In onze luisterkamer is dit niveau 18 dR(A). (de 'A' duidt aan

dat bii de metinq de frequenties gewogen zijn volqens standa

ard-kromme A, die de gevoeliqheidkromme van het menselijk oor bij

la-qe niveaus benadert). Men treft dit niveau slechts in goede opna

-me studio's aan. Deze lage waarde is bereikt door een zorgvuldige

geluidsisolatie: de vloer is 'zwevend' opqelegd op de betonvloer van de ruwbouw en de wanden, die qeheel vrij staan van het beton-skelet, zijn met lood verzwaard.

Het is de bedoeling dat het geluid dat de luisteraar van de luid

-sprekers bereikt, zo weinig mogelijk wordt beïnvloed door de

akoestiek van de ruimte. Daarom zijn de wanden sterk

geluidabsor-berend gemaakt, zodat de luisteraar in hoofdzaak het geluid

rechtstreeks van de luidsprekers waarneemt. De nagalmtijd van de

luisterkamer is hierdoor heel kort: 0.2-0.3 sec.

Zoals reeds is aangeduid, is in de luisterkamer een beeldscherm aanwezig waarop frequentie spectra, golfvormen enz. getoond kun-nen worden. De proefpersoon kan vanuit de luisterkamer de parame-ters van de signaalbewerking variëren, wat een interactief ont-werpproces mogelijk maakt.

-19-5. MULTIDIMENSIONAL SCALING VAN GECOMPRIMEERDE GELUIDEN (exp. 1)

5.1 Het aanbieden van de stimuli.

Voor het aanbieden van de verschillende geluiden is gebruik

ge-maakt van de vijf blokken triades zoals beschreven in hoofstuk

3. De 19 verschillende geluiden werden via luidsprekers aan de

luisteraar aangeboden. Zoals beschreven is in hoofstuk 3 kan aan

het oriqinele siqnaal géén attack- en/of releasetijd worden

toe-geschreven. In de appendix waar de gebruikte blokken zijn gegeven

kan de codering 312 dus niet voorkomen en is vervangen door de codering Oom aan te geven dat we hier te maken hebben met het niet-bewerkte signaal.

Voor iedere sessie wordt met een randomgenerator bepaald welk blok triades de luisteraar aangeboden krijgt en worden de zich

daarin bevindende triades in willekeurige volqorde aangeboden.

Voor aanvang van het echte experiment kreeg de luisteraar 10 oe-fentriades aangeboden.

De luisteraar kon iedere stimulus uit een aangeboden triade zo

vaak beluisteren als hij nodig vond om tot een beoordeling te

ko-men. Door een "9" in te tikken op de terminal geeft hij

vervol-gens te kennen dat hij zijn beoordeling kenbaar wenst te maken. Vervolgens qeeft hij aan welke 2 stimuli van een triade

het meest op elkaar lijken en welke 2 stimuli het minst op elkaar lijken. Het resterende paar is dan automatisch bekend.

Het totaal aantal triades bedroeg 117. De gemiddelde luisteraar

had twee en een half uur nodig om het experiment te voltooien, en

hij mocht op ieder door hem gewenst tijdstip pauzeren. Zie

appen-dix B voor een copie van het gebruikte programma.

5.2 Resultaten.

Zes luisteraars hebben aan het experiment deelgenomen. Hun

resul-taten zijn vermeld in de appendix C. De som van deze resultaten

staan vermeld in tabel 5.2.1. Deze tabel is de afstandentabel zo-als die gemaakt is voor een bewerking door het MOS-programma

2 3 4 l 10. 2 S. 12. 3 14. 10. 12. 4 11. 14. 13. 5 7. 14. 11. 6 9. 14. 11. 7 10. 7. 3. 8 4. 8. 10. 9 6. 10. 8. 10 7. 11. 11 stimulus 11 S. 6. 10. 12 3. 3. 8. nr. 13 3. 9. 7. 14 3. 7. 6. 15 S. 7. 4. 16 S. 7. 9. 17 3. 7. 6. 18 10. 13. 7. 19 14. 7. 7. 20 13. 8. 11. 21 13. 13. 8. 22 13. 10. S. 23 7. 3. 10. 24 11. 8. 0. 25 10. 9. 8. 26 11. 7. 9. tabel 5.2.1 stimulus nr. 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 13. 3. 8. 7. 14. 12. 3. 7. 11. 13. 4. 10. 8. 6. 8. 8. 11. 10. 6. 12. 6. 7. 8. 9. 2. 6. 10. 11. 3. 6. s 2 6. 9. 2. 12. 7. 6. 7. 9. 7. 6. 12. 10. 3. 6. S. 10. 2. S. 7. 10. 12. 13. 8. 3. 7. 6. l. 3. 10. 4. 14. 11 4. 11. 2. 6. 1. 4. 8. 6. 7. 12. 8. 6. 13. 10. S. 7. 4. 7. 3. 10. 8. 9. 10. 10. 7. 14. 12. s 3. 7. 3. 7. 4. 4. 11. 4. 0. 10. 12. 3. 11. 12. 10. S. 10. 11. 6. 1. 3. 2. 3. 1. 3. 3. 4. 13. 10. 6. s. 13. 8. 3. 0. 2. JO. 2. 1. 7. 2. 2. 7. 8. 6. 8. 3. 10. 7. 2. 2. 0. 4. 1. S. 7. 2. 1. 7. 9. 7. 11. 8. 12. 14. 10. 4. 3. 0. 2 3. 0. 3. 2. 0. 9. 14. S. 12. 9. 10. 9. 14. 3. 3. 2. 6. S. 1 6. 8. 3. 1. 10. 10. 8. 10. 10. 10. s. 4. 14. 2. 3. 1. 4. 3. 0. 7. 1. 6. 11. 10. 12. 7. s. 1. 10. 11. 9. 3. 6. 2. 3. 6. 0. 2. 3. 2. 7. 14. 14. 14. 7. 4. 11. 11. 12. s. 1. 3. 3. 2. 4. 3. 2. 4. 12. 10. S. 11. 3. 10. 10. 12. 10. 4. l. 1. 2. 6. 2. 2. 1. 3. 13. 7. s.

Afstanden matrix verkregen door de resultaten

van iedere proefpersoon te sommeren.

23 24 25 26 27 1 N 12. 0 "/. 6. 1 8. 14. 10. 11. 8. 12. 14. 2. 12. 7. S. 4.

-21-MINISSA (zie Schiffman S.S. et al. ( 1981)). Er is gekeken naar de hoeveelheid verklaarde variantie bij het qebruik van 1 tot en met het maximale aantal, is 6, dimensies. Uit fig. 5.2.1 blijkt dat bij het gebruik van drie dimensies deze hoeveelheid verklaarde variantie nauwelijks meer toeneemt vergeleken met de sprong van één naar twee en die van twee naar drie dimensies. Het lijkt ac-ceptabel om de stimuli te bekijken in een drie dimensionale ruim-te . Q) .

_..,

.... C tU ... l,..j tU ;:,. Q) 'tl l,..j tU tU ..-< ~ l,..j Q) :> 'tl ... Q) ..c: ..-< Q) Q) ;:,. QJ 0 ..c: 1. 0 .96 .92 .88 . 84 2 3 4 5 aantal dimensies 6 f ig 5. 2. 1

Het aantal gebruikte dimensies tegen de hoeveelheid verklaarde variantie zoals ver-kregen uit het MOS programma MINISSA .

Figuur 5.2.2 geeft een driedimensionale indruk van de gebruikte

stimuli. De stimuli zijn volgens een eerder beschreven procedure

qecodeerd met een driecijferiqe code. Het eerste cijfer heeft be-trekking op de gebruikte statische regelcurve (1=curve 1, 2=curve

2). Het tweede cijfer op de attacktijd (1=10 rns, 2=30 ms, 3=45

rns) terwijl het derde cijfer aangeeft welke releasetijd er g

e-bruikt was (1=.0625 sec, 2=.25 sec, 3=1.0 sec). Het cijfer "O"

geeft aan dat we hier te maken hebben met het niet-bewerkte of

(

L\Jl-,Ti'.:R

o;-,Er;S!,Jri 2 FLOTTED A(;A!NST D111El'<'31ON OTMENSION SCAL!NG FAClOl-!=100/ 1. J 76

;! -100 -81 -02 -38 -19 _* 19 38 62 81 100 ♦ *

•

• ♦

.

•

• ♦ • •

. .

♦ •

•

• ♦ •

·

•

•

•

• • • ♦ •

•

• ♦ • •

•

.

♦ • •

•

♦

..

• •

♦ 100

•

•

•

100 96

•

•

•

96 92

•

•

•

92 88

•

•

•

88 8~

•

_at=45

•

•

84 80

•

ms.

•

•

BO 76

•

•

0

•

76 72

•

•·

•

72 a i 68

•

233

•

0

•

68 fig. 5.2.2 1 64

•

•

•

64 60

•

•

•

hO _Perceptieve di-56

•

133

•

•

56 1 52

•

,.

•

5;? 1 1

48 _··•

•

•

48 mensie tegen

per-44

•

•

44 40

•

•

•

40 ceptieve dimensie 2 .; 36

•

•

36 32 131

•

0

•

32 28

_•

0

•

28 .?4

•

•

24 20

•

•

;!0 16

•

•

lh 12

•

•

12 8

•

•

A 4 •

•

0

_•

4 ♦

•

at=30

•

♦

•

• • +

• • • • • •

• ♦

• • •

₊

•

•

•

₊

• •

•

₊

.

•

•

♦ Dl MENS ION

-4

•

ms.

•

• -4 -8

•

•

•

-8 N -12

•

• 122 111

•

-12 N 1 -16 _• 222 121

•

··16 -20 _•

•

0

•

-;!O -24 _• 221 132

•

•

-·24 -28 213

•

•

-~8 -32

•

•

•

-·32 -36 _•

•

•

-:l6 -40 _•

•

•

--40 -44

•

•

0

•

-44 -48

•

•

•

-48 -,2

_•

_•

_• -52 -56 _• at=lO • 123

•

-:Jb -1.0 _• ms.

•

~ -·hO -64 _• •

•

··h4 -68 • _"

..

-68 -72

_•

..

•

-72 -76 _• • _" -N, -BO

.

•

•

-HO -84 _• 211 ~

•

--A4 -88

.

_*

•

-1:!I:! -92 _• 212 _{•· "} ··92 -96 •

•

•

--"lh -IC0

.

•·-100

.

.

•

.

.

.

.

.

.

. .

..

. .

.

.

, .

. .

•

• • •

.

. •

. .

•

.

♦ • ♦ ~ •

.

₊ . \ -~0 -,,

.

-':i2 --3R -1 'J

.

I</ .Ju _~·- ,:q J(•O

LUISTE~

OIMENS!ON 3 PLOTTEO AGA!NST Ol11ENS!ON

-100 -BI -62 -38 -19 Dl MENS ION 3

•

19 38 SCALING.FACTOR=lvO/ 1. 176 ó2 81 100 100 96 92 88 84 80 76 72 68 64 60 56

,.,

•

♦ •

•

• ♦ * • • ♦ • * • * ♦ • • • ♦ * • • • • • • * ♦ • • • ♦ • • • • ♦ • * • ♦ V • • ♦ • 100 ,\E, .~4 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4

•

•

•

•

•

•

•

•

* * *

•

• 233 *

•

211 * * *

•

•

•

• 223 221

•

•

132 131

•

•

•

•

•

* *

•

•

•

*

•

•

121 • 122

•

•

•

* *

•

•

•

~

•

91,

•

92

•

88 * 84

•

80

•

U,

•

72

•

bEI

•

ó4

•

bO

•

Só

•

52

•

48 0

_•

44

•

40

•

36

•

32

•

28

•

24

•

20 112

_•

16 0

•

12

•

8

•

4 + • • • ♦ • • • + • • • • + • • + * • • • • • • + • • • + • • • + • • • + • • • + DIMENSION -4 -8 -12 -16 -20 -24 -28 -32 -3ó -40 -44 -48 -52 -5ó -60 -b4 -óB -72 -7b -80

•

•

* 232

•

*

•

* • 222 •

•

•

• 231

•

• •

•

•

•

• • -84 • -88 • -92 • -96 * -!IJO • 212 133 213 + * • • ♦ * • ♦ • • * • • + • • + * -100 -81 -~~ -3R -lG

• •

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

• •

•

•

• t

:-.

..

curve 2 curve 1

..

_* 0 0 • -4 • -8 • • . 1;::! * -16 • -.20 • -24 • -28 • -32 • -36 • -40 * -44 • -48 0 • -52 • -56 • --60 * -64 0 • -60 • -72 ~ · ·76 ~ -AO * -H4 • -·88 • -92 • --96 1'-J()O ♦ • * * ♦ • • • * + • * • + ~ * • + 1 9 38 ó2 8 1 10() origineel ( b fig. 5. 2. 2 Perceptieve dimensie

1 tegen per cept i ev,e dimensie 3.

1

N

w 1

LL'l:èTCR

!:·ll":f!JSlON 3 FLQTTED AC.MINST DIMEIJS!Of'J 2 OlME,-~SlON

:, -100 -BI -6~ -38 -19

..

♦

• •

• ♦ • • • + • • • • + • • • + •

_•

•

_•

_•

_•

100 _•

_•

96 _• ~ 92 _• ~ fid •

_•

84

•

<, 80

•

_•

76

•

_•

72

_•

_• 68

•

132

_•

64

_•

_•

60 _• 113

_•

56

•

_•

52

•

121

_•

48

•

,. 44

•

_•

40

•

_.211 122

_•

36

•

_•

32

•

_•

28

•

_•

24

_•

_•

20

•

_•

16

•

_•

12

•

0 221

•

8

•

" 4

•

_•

• ♦ 19 • * • 131 0 112

2iï

30 ♦ • SCAL!NG FACTO~~!OO/ 1 176 62 81 • • • + • • * ♦ 0 233

..

.

100 • + • 100 '° VI, " 92 • HB • 84 * HO • 76 • 72 • 6A • 64 • 60 • 56 • 52 • 4R • 44 • 40 • 36 • 32 • 28 • 24 • 20 • 16 • 12 • 8 •· 4 ♦

•

•

• ♦ • • ♦ • • • • + • • • + • • • •

•

• •

•

·;/.

♦ • • • • + • • • + • • • + DIMEN!:ilON -4 -8 -12 -16 -20 -24 -28 -32 -36 -40 -44 -48 -52 -56 -60 -64 -68 -72 -76 -80 -84 -88 -92 -96 -100

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

• 212 123 213 222 111 0

•

•

•

•

•

•

•

•

+ • • • ♦ • • • ♦ • • • • ♦ • • • ♦ • • • • • -100 -81 -62 -38 -1v • a t = 10 ms at 30 ms 232 133 O 0 • + • • • + • • • * + • • • + • • • ♦ " -4 • -R • -12 • ··16 • -20 • -24 • -28 • -3;:, • -36 • ··40 • ··44 • -48 • -5?. • ··56 • ··<'>0 • -h'I • ·/,8 • -7;! r, -76 " ··HO " -B'I • -88 • --Ç:! * -'U, 1·-J(l(I 19 :.,s 6;? 8 1 J (10 at =45 ms Perceptieve dimensie 2

tegen perceptieve dimensie 3

2

1

N .i:,.

-25-Het MOS-programma geeft niet aan met welke grootheden de drie ge-vonden dimensies corresponderen. Om hier achter te komen is een voor de hand liggende methode eerst die factoren te bekijken die in het experiment gevariëerd zijn. Uit fiq. s.2.2a zien we dat als we de stimuli opsplitsen naar het eerste getal van hun code-ring (1, 2 of 0) we een drietal groepen krijgen waaruit blijkt dat de statische regelcurve hoog correleert met dimensie 1 . Het-zelfde zien we gebeuren als dit herhalen met de projectie sie 1 tegen dimensie 3 (fig. s.2.2b). We houden nu nog 2 dimen-sies over. Proberen we dezelfde methode met de attacktijd op di-mensie 2, dan blijkt dat alleen in het vak curve 2 (fiq. s.2.2a) een naqenoeg orthoqonale splitsing op dimensie 1 moqelijk is. Het niet-bewerkte-signaal ("O") wordt niet in ogenschouw genomen om-dat hier de grootte van de attacktijd geen betekenis heeft. In de drie fiquren s.2.2a+b+c blijkt dat de grootheid releasetijd op willekeurige wijze in het datamateriaal opgesloten zit.

5.3 Conclusies.

Uit het MOS-experiment blijkt dat de mate van compressie de be-langrijkste factor is waarop het verschil tussen twee stimuli ge-baseerd is. Bij de, in dit experiment, sterkste mate van compres-sie blijkt ook de attacktijd bij te dragen tot het verschil tus-sen twee stimuli.

De bijdrage van de factor attacktijd is dus niet voor alle in-stellingen van de compressiecurve even belangrijk en er is dus sprake van een interactie tussen deze twee factoren.

Twee van de drie dimensies zijn door fysische grootheden gekarak-teriseerd. De derde en resterende dimensie kent geen correlaat met een in het experiment gevarieërde fysische grootheid. Het is

-26-6. GELUIDSKWALITEIT EN DYNAMIEKCOMPRESSIE I {exp. 2)

In dit experiment is aan de luisteraar gevraagd om van iedere stimulus (18 in totaal, zie tabel 3.2.1) de qeluidskwaliteit in te schalen ten opzichte van een referentie . In dit experiment is het dus niet zo dat er paren van stimuli, of triades dus drietal-len, aangeboden worden maar dient iedere stimulus opzich inge-schaald te worden. Ten opzichte van het MOS-model is het grootste verschildat we nu niet om een verschil vragen in de ruimste zin van het woord maar meer specifiek om een verschil in geluidskwa-liteit. Indien het verschil tussen twee geluiden weergegeven zou kunnen worden door het verschil in geluidskwaliteit te geven zou dit betekenen dat het multidimensionale begrip verschil zoals qe-hanteerd in experiment 1 door een geschikte combinatie van de daar gevonden dimensies teruggebracht zou kunnen worden tot het hier gehanteerde ééndimensionale begrip geluidskwaliteit. Het toetsen van deze hypothese is het doel van het hier beschreven experiment.

In hoofdstuk 2,§4 is dieper ingegaan op deze manier van schalen en de dataverwerking. Er is daar uitqegaan van de veronderstel-ling dat het voor iedere luisteraar geoorloofd is om zelf zijn

stapgrootte en nulpunt te kiezen en dus de verkregen getallen

qeen fundamenteel nulpunt bezitten.

6.1 Proefopzet .

De 18 gebruikte stimuli werden in een willekeurige permutatie aan de luisteraar aanqeboden. Het experiment is in drie herhalingen uitgevoerd en wel zo dat één herhaling bestond uit alle 18 stimu-li. Dit is gedaan om een idee te krijgen over de factor "tijd" wat een criteriumverschuiving zou kunnen betekenen. Houden we geen rekening met dit verschijnsel dan zou het mogelijk kunnen zijn dat het verschil tussen twee stimuli teniet gedaan wordt doordat de spreiding van het gemiddelde onnodig hoog wordt.

De proef kan dus gezien worden als een factoriële proef met drie herhalinqen met als factoren: curve (1,2), releasetijd (.0625,.25

sig-

-27-naal (curve=O) deed alleen dienst als referentie.Het totale expe -riment duurde ongeveer een halfuur en er was géén pauze in opge-nomen. De luisteraar kreeg zowel de referentie als de te beoorde

-len stimulus maar één keer te horen met de vraag dat als de re fe-rentie 100 punten krijgt voor de qeluidskwaliteit hoeveel punten de aangeboden stimulus zou krijgen. (copie programma appendix G)

6.2 Resultaten en conclusies .

Aan het experiment hebben vijf luisteraars deelgenomen. Hun indi-viduele resultaten zijn terug te vinden in appendix D. Hierin staan voor iedere proefpersoon de ruwe scores, dit zijn de getal-len die tijdens het experiment aan de stimuli zijn toegekend, als ook de genormeerde scores. Deze genormeerde scores zijn bepaald aan de hand van de methode van transformeren (hoofdstuk 2, §4). Dit betekent dat de som van alle beoordelingen nul op moet leve-ren en de variantie één. Een variantieanalyse op deze scores l e-vert tabel 6.2.1 op. Hierin staan de kwadraatsommen van de in het experiment gevarieerde grootheden als ook die van de proefperso-nen en de herhalingen (=tijden TD).

bron van _{df1/df2 kwadraatsom gem kwadr som F} variatie TD 2/178 .3244 • 16 2 2 .74 pp _{4/178 .0604 . 0 1 51}

cu

1/4 190.3105 190.3105 1267.05 pp

cu

_{4/178 .6007 • 1502} RE 2/8 .6343 . 317 2 pp _{RE 8/ 178 3.2552 .4069 1. 85}

cu

RE 2/8 .0443 .0222 pp

_cu

_{RE 8/178 2.2976 .2872 1 . 3 1} AT 2/8 12.6880 6.3440 14.50 pp AT 8/178 3.4756 .4344 1 . 9 7

cu

AT 2/8 5.0602 2.5301 13.52 pp

_cu

_{AT 8/178 1.4974 . 18 72} RE AT 4/16 .7429 • 18 5 7 pp _{RE AT 16/178 3.6547 • 2284} 1. 04

cu

RE AT 4/16 .1280 .0320 PP CU RE AT 16/178 2.8465 . 1779 RESIDU 178 39.1517 .2200

tabel 6 . 2. 1 Variantieanalyse van de genormeerde data.

-28-Een kwadraatsom ten gevolge van verschillen tussen proefpersonen kan alleen nog maar zijn oorzaak hebben in afrondingsfouten daar voor iedere proefpersoon het gemiddelde over alle stimuli nul zou moeten zijn.

We zien een zeer significante bijdrage van de factor curve (CU, p <.0001) en van de factor attacktijd (AT,p <.0001) terwijl de

factor releasetijd (RE) nauwelijks enige systematiek in het data materiaal weet aan te brengen. We merken echter op dat er een

be-langrijke bijdrage is van de interactieterm tussen curve en at-tacktijd (CU AT,p < .001) wat wil zeggen dat het verloop van de geluidskwaliteit als functie van de attacktijd voor iedere curve belangrijk anders is. In fig 6.2.1 is dit effect duidelijk te zien. De grootte van de releasetijd is als parameter bij iedere getekende kromme gegeven. Bij curve 1 is er nauwelijks een afhan-kelijkheid tussen van attacktijd met geluidskwaliteit terwijl bij curve 2 duidelijk te zien is dat deze afhankelijkheid zodanig is dat als de attacktijd toeneemt de geluidskwaliteit afneemt. Ook

is uit de figuur te zien dat er nauwelijks systematiek in het da-ta materiaal te brengen is door de pu~ten binnen één instelling van CU op te splitsen naat releasetijd. Dit volgde ook uit de va-riantieanalyse tabel. Het zal duidelijk zijn dat het weiniq zin heeft te spreken van een hoofdeffect voor de factor CU en AT als blijkt dat de bijdrage van de attacktijd voor iedere ingestelde statische regelcurve, én omgekeerd, anders blijkt te zijn. Met andere woorden als er sprake is van een interactie! Uit tabel 6.2.1 volgt een niet significante bijdrage van de factor tijd

(TD) tot de totale kwadraatsom (f(2;178)

<

1). Dit betekent dat de gemiddelden die we krijgen als we alle stimuli uit de eerste,

tweede en derde herhaling met elkaar vergelijken niet belangrijk van elkaar verschillen. Blijkbaar heeft er geen criterium ver-schuiving plaats gevonden in de loop van het experiment, door welke oorzaak dan ook! De interacties met de factor proefpersonen

(PP) blijken allemaal een geringe bijdrage te geven tot de totale kwadraatsom. Eén uitzondering is de interactie tussen

proef-personen en attacktijd (PP AT) die in de richting wijst van een aanwezige interactie (p

<

.10). Een significante interactie zou betekenen dat er minstens één proefpersoon is die een afwijkende gedachte heeft, ten opzichte van de gemiddelde proefpersoon,

-29-over het verloop van de geluidskwaliteit met de attacktijd. Alle overige interacties geven een te geringe bijdrage tot de totale kwadraatsom. We kunnen dus stellen dat de proefpersonen "rede-lijk" in overeenstemming met elkaar waren. De term "redelijk" zou vervangen kunnen worden door "goed" indien de interactie PPxAT geringer was uitgevallen.

Uit fiq. 6.2.1 is te zien dat naarmate er minder gecomprimeerd wordt de geluidskwaliteit beter gevonden wordt, immers het niet-bewerkte siqnaal scoort het hoogst, dan komen de stimuli die met

+l. 5

Experiment zonder ruis. - - - - -origineel

+1.0

...

_

'Y----::.,,, .... --- 1.0 ... - - - -< ~ - - _,.,_. - ... -::- - - ...

--

--....

... ... _...

-

...

..., . 25

°'

+ . 5

...

.OG25 .µ .... Qj .µ .... ....;

"'

:Je X _.0 Ul 'Cl ... ::, ....; Qj l?

-

. 5 -1.0

---

curve 1 (/./l) curve 2 (1/J) -1. 5 . 0(,/'i 0 10 20 30 40 so attackti id (m•s)

fig 6.2.1. De afhankelijkheid tussen geluidskwaliteit en attack-tijd voor beide statische regelcurves. De parameter bij de krom-men geeft de bijbehorende releasetijd aan. De punten zijn de ge-middelde waarnemingen over de vijf proefpersonen. De spreiding

-30-curve 1 bewerkt zijn en als laatste de stimuli die -30-curve 2 als

regelcurve hebben gehad. De stap in geluidskwaliteit die er

ge-maakt wordt als curve 1 met curve 2 vergeleken wordt bleek, voor de vijf luisteraars, aanzienlijk te zijn. Dit komt ook tot uiting

in de afstand tussen de twee scharen van krommen. De spreiding op

ieder punt uit figuur 6.2.1 wordt gevonden uit sx =

o

₀

/

./n

=

.47/ ,{f5

=

.12.

6.3 Discussie.

Uit dit experiment blijkt dat naarmate de hoeveelheid compressie toeneemt de geluidskwaliteit afneemt. Echter gegeven een stati-sche regelcurve dan kan ook de attacktijd een rol spelen bij het

bepalen van de geluidskwaliteit. De manier waarop dit gebeurt is

afhankelijk van de gebruikte regelcurve. In het algemeen geldt echter; Op het interval (10-45 msec} is de geluidskwaliteit

opti-maal als de attacktijd miniopti-maal is .

De grootte van de releasetijd heeft een nietaantoonbare invloed op bovengenoemde geluidskwaliteit zodat deze waarde vrijqekozen kan worden.

Vergelijken we de resultaten met die uit experiment 1, het

MDS-experiment dan zien we dat ook daar gevonden is dat het niveau van de factor releasetijd geen invloed had op de verkregen resul-taten. Verder bleek in experiment 1 dat de attacktijd alleen een ordening in het data materiaal kon brengen als er veel gecompri-meerd werd, met andere woorden als CU=2. Hetzelfde zien we hier

qebeuren! Alleen bij CU=2 is er een aantoonbare invloed van de

factor attacktijd. Beide experimenten zijn in volledige overeen-stemming met elkaar.

De informatie die verkregen wordt door gebruik te maken van een multidimensionaal begrip als "verschil", wat het beoordelings criterium was bij het MOS-experiment, is ook te verkrijgen door een factoriële proefopzet en te vragen naar verschil in het één-dimensionale begrip geluidskwaliteit!

- 3

1-In de praktijk zal dynamiekcompressie gebruikt worden indien men uit bijvoorbeeld sociale overwegingen besluit om het luidste ni-veau uit een muziekstuk wat minder luid te maken terwijl de erg

zachte passages toch hoorbaar moeten blijven. De resultaten uit

het hierbeschreven experiment zijn van toepassing op deze situa-tie. Het zal echter ook gebeuren dat dynamiekcompressie toegepast wordt indien men met een hoog achtergrondniveau te maken heeft. Het is niet duidelijk of de hier gevonden resultaten ook op deze ruissituatie van toepassing zijn. Dit gaf aanleiding om het

schaal experiment over te doen met een zo hoge achtergrond ruis

dat een gedeelte van het originele signaal gemarkeerd werd. Voor de resultaten van dit laatste experiment verwijzen we naar de volgende hoofdstukken.

-32-7. GELUIDSKWALITEIT EN DYNAMIEKCOMPRESSIE II (exp. 3)

Het derde experiment is eer uitbreiding van experiment 2. In het

multidimensional sealing experiment (hoofdstuk 5) en experiment 2 (hoofdstuk 6) is uitgegaan van een "stille" achtergrond. Volgens de specificaties van de luisterruimte in hoofdstuk 4 zou het achtergrondniveau niet meer als 18 dB(A) mogen bedragen. In de praktijk komen echter gevallen voor waarbij een hooq

achtergrond-niveau, bijvoorbeeld feestjes of in de auto, het wensel ijk zou

maken om dynamiekcompressie toe te passen. We hebben in de vorige

experimenten gezien dat de releasetijd weinig invloed had op de

geluidskwaliteit. In de hier bedoelde ruissituatie verwachten we

echter dat de snelheid waarmee zachte passages opgeregeld gaan worden wel degel i ik van belang zou kunnen zijn op de ervaren

ge-1 uidskwal i te it. De gebruikte ruis was spraakruis (zie fig 7.1) en

het geluidsdrukniveau werd zodanig afgereqeld dat een qedeelte van het originele signaal volledig gemaskeerd werd. Dit

geluids-drukniveau bleek 59.2 dB(A).

dB

t

-10 1 -20 a -lO -50 10

/

/ "

_Î\

/

/

~ i " '

.V

~o 60 10 100 200 ~00 600 Hz 1

..

~

_\

- -·---- -·-

-\

--f -\

\

- -

-\

6 kHz 10

fig 7.1 Gegevens over de spraakruis zoals gebruikt in dit

experiment. Horizontaal de amplitude en verticaal

-33-7.1 Proefopzet.

Het experiment was volledig gelijk aan experiment 2 (hoofdstuk 6 en volgende) met deze uitzondering dat de ruis ,die met een losse versterker uit een derde luidspreker kwam, continue hoorbaar was ook als er geen stimuli of referentie signaal te beoordelen was. De instellingen van de factoren statische regelcurve, attacktijd en releasetijd zijn ook identiek aan die uit de vorige experimen-ten. Zie voor de niveau's van de verschillende factoren tabel 3.2.1. Voor een copie van het gebruikte programma appendix G.

7.2 Resultaten en conclusies.

Aan het experiment hebben zes luisteraars deelgenomen. Van iedere luisteraar zijn de resultaten terug te vinden in appendix E.

Hierin staan zowel de ruwe als de genormeerde scores ( zie hoofd-stuk 2, §4) waarmee verdere analyse hebben plaatsgevonden. Een variantieanalyse op de gezamelijke genormeerde scores levert ta-bel 7.2.1 op.

bron van _{df1/df2 kwadraatsom gem kwadr som F}

variatie TD 2/214 1. 5427 .7714 3.97 pp _{5/214 .0002 .0000}

cu

1/5 153.9254 153.9254 86.83 pp

_cu

_{5/214 8.8635 1 • 7 7 27 9 . 1 1} RE 2/10 31.1863 15.5931 25.01 pp _{RE 10/214 6.2351 .6235 3.21}

cu

RE 2/ 10 1.0676 .5338 1. 48 pp

_cu

_{RE 10/214 3.6059 .3606} 1. 85 AT 2/10 19.8768 9.9384 14.08 pp AT 10/214 7.0583 • 7058 3.63

c

u

AT 2/10 26.6477 13.3238 25. 6 5 pp

_c

_u

_{AT 10/214 5.1944 .5194 2.67} RE AT 4/20 .7164 . 1791 1.17 pp _RE AT 20/214 3.0596 • 1 530

cu

RE AT 4/ 20 2.1657 .5414 2.09 PP CU RE AT 20/214 5. 17 30 .2587 1. 33 RESIDU 214 41.6313 . 194 5

tabel 7. 2. 1 Variantieanalyse van de genormeerde data. De factor PP is een random factor.

-34-Het blijkt dat de factoren statische regelcurve (CU), attacktijd {AT) en releasetiid (RE) in hoge mate significant zijn (P<<-0001) Ook interactie's tussen deze factoren blijken een belangrij ke component tot de totale kwadraatsom te leveren. De interactie CUxAT blijkt hiervan de toonaangevende te zijn

{I

(2:10)=25.65,

p<<.0001) terwijl de drieweginteractie CUxATxRE nauwelijks nog

een bijdrage kan leveren. Dit betekent dat het verloop van

ge-luidskwaliteit tegen attacktijd voor iedere statische regelcurve anders zal zijn, maar de opsplitsing naar releasetijd voor iedere

curve hetzelfde. Als we kijken naar figuur 7.2.1 dan zien we dat dit ook het geval is.

+1. 5 +1.0 + . 5 ()1

,.,

... (IJ

,.,

... .... "' .0 ~ -"" "' 'O ... ::, ...., (IJ l.:l - • 5 -1.0 -1. 5 0 Experiment met ruis. .0625 .-D-

---.-

_

...

- - - --=--

-ci 0-- - - . . . - - - .25 1.

-

-

-

--

-

~-

-

- -

___

.,

_ _ _ _ _ curve 1 (2/.l) _ _ _ _ curve 2 (1/J) 1 0 30 attacktijd (ms) .0625 40 oriqineel 50

fig 7.2.1. De afhankelijkheid tussen geluidskwaliteit en attac

k-tijd voor beide statische regelcurves. De parameter bij de kro m-men geeft de bijbehorende releasetijd aan. De punten zijn de g e-middelde waarnemi ngen over de zes proefpersonen. De spreiding van

- 3

5-Uit fiq 7.2.1 volqt ook dat er nu stimuli zijn die beter beoor-deeld worden als het origineel! In de praktijk blijken dat die geluiden te zijn die instaat waren om de bij het originele sig-naal gemaskeerde, sigsig-naal boven de ruis uit te tillen. Er is, net als bij experiment 2, bij gebruik van curve 1 nauwelijks een ver-band tussen geluidskwaliteit en attacktijd. Bij curve 2 neemt de geluidskwaliteit echter toe als de attacktijd afneemt. Dit ver-schillend gedrag bij de twee curves komt tot uiting in een grote CUxAT component in tabel 7.2.1.

We zien in tabel 7.2.1 verder dat de factor TD een significante invloed heeft op het data materiaal. Dit zou kunnen betekenen dat qemidàeld over alle waarnemingen in de respectievelijk eerste, tweede en derde periode of herhaling de geluidskwaliteit een ver-andering heeft ondergaan. Het lijkt echter verstandig om de

grootte van dit verschijnsel te bekijken ten opzichte van die van de andere factoren. We komen dan tot de conclusie dat de factoren CU, RE, AT, CUxAT duidelijk met kop en schouders boven alle ande-re factoande-ren uitsteken. Het idee wat achter deze ande-redenerinq zit is

• 1

de volgende. Men kan aantonen dat de gemiddelde restkwadraatsom

een zuivere schatter is voor de restvariantie ~02· De variantie

van deze schatter is te beinvloeden door het aantal waarnemingen, als het aantal waarnemingen toeneemt zal de variantie kleiner worden en daarom worden alle factoren uit een experiment signifi-cant! Wat wil dit nu zeggen? De gemiddelde kwadraatsom van het residu is op dat moment nagenoeg een constante en dus is de

vari-antie van het gemiddelde evenredig met

1/fn

en wordt dus kleiner

als het aantal waarnemingen groter wordt. In de praktijk wordt dit probleem mestal opgelost door een bepaalde nauwkeurigheid te vereisen en op de voorhand te bepalen hoeveel waarnemingen dan gedaan moeten worden. Bij het type experiment zoals dat hier ge-daan is is dat niet mogelijk. Dat betekent dat we het significa~t

zijn van verschillende factoren niet absoluut moten bekijken doch

relat ief aan andere factoren! Dat nu doen we hier door te

conclu-deren dat de fysische grootheden uit het experiment de belang-rijkste bijdrage leveren tot de sysytematiek in het data materi-aal! Uit tabel 7.2.1 zien we dat de factor PP niet belangrijk is! Dit kan ook niet omdat er met genormeerde scores gewerkt is.