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Laborprak(kum Audiotechnik

Hörversuche

Hörversuche 1.  Hörbarkeit perzeptiver

Codierung bei hoher Bitrate

2.  Audioqualität verschiedener Bitraten bei perzeptiver Codierung

3.  Wahrnehmungsschwellwert: Lokalisation einer Phantomschallquelle

4.  Ästhetisches Urteil zu Musikproduktionen

1.  ABX

2.  ABCHR

3.  3AFC, Transformed up-down Staircase-Verfahren

4.  Semantisches Differential

Hörbarkeit perzep(ver Codierung bei hoher Bitrate

•  Es soll ermi>elt werden, ob ein mit MPEG Layer-‐3 und 112 kBit/s codierter Musikinhalt vom uncodierten Inhalt (PCM, 16 Bit, 44,1 kHz) perzep(v unterschieden werden kann. Die codierte und die uncodierte Version desselben Musikausschni>s steht jeweils als WAV-‐File zur Verfügung.

•  Disku(eren Sie die Vorgehensweise. •  Führen Sie im Selbstversuch einen geeigneten Hörversuch

durch. •  → Verwenden Sie KopZörer. •  → Sie können das vorbereitete Tes\ile

Codec_config_1.txt nutzen. •  Speichern Sie für jede Versuchsperson die Daten auf Ihrem

Datenträger.

ABX-Bedienoberfläche

Tool for Comparing Multiple Audio Samples v1.1 beta 2 GNU Lesser General Public License

Verteilungsmodelle: Diskrete Verteilungen Binomialverteilung

( ) knk ppkn

nkXPkf −−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=== 1)()(

( )∑=

−−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=≤=

k

i

ini ppin

nkXPkF0

1)()(

Hörversuche 1.  Hörbarkeit perzeptiver Codierung

bei hoher Bitrate




1.  ABX

2.  ABCHR



Audioqualität verschiedener Bitraten bei perzep(ver Codierung

•  Es soll ermi>elt werden, welche von acht Bitraten (56 bis 320 kBit/s) der MPEG Layer-‐3-‐Codierung im Hinblick auf die Qualitätsbeeinträch(gung des Perzepts vertretbar ist. Es stehen die acht entsprechenden Codierungen desselben Musikausschni>s als WAV-‐File zur Verfügung sowie eine uncodierte Version.

•  Disku(eren Sie die Vorgehensweise. •  Führen Sie im Selbstversuch einen geeigneten Hörversuch durch. •  → Verwenden Sie KopZörer. •  → Sie können das vorbereitete Tes\ile Codec_config_2.txt

nutzen. •  Speichern Sie für jede Versuchsperson die Daten auf Ihrem

Datenträger.

ABCHR-Bedienoberfläche Geringe Qualitätsbeeinträchtigungen

Tool for Comparing Multiple Audio Samples v1.1 beta 2, GNU Lesser General Public License


ITU-R BS.1116-1



ITU-R BS.1116-1

-  Nicht eindimensional: Wahrnehmbarkeit und Störungsgrad

-  Wahrnehmbarkeit dichotome und diskrete Variable

-  Intervallskalierung nicht voraussetzbar (Labeling der Skalenstufen)


Ratingskalen in Hörversuchen Score: 1 2 3 4 5

Listening quality scale (MOS) Bad Poor Fair Good Excellent

Listening effort scale (MOSle)

No meaning undeerstood with any

feasible effort

Considerable effort required Moderate effort required

Attention necessary; no appreciable effort

required

Complete relaxation possible; no effort

required

Loudness preference scale (MOSlp)

Much quieter than preferred Quieter than preferred Preferred Louder than preferred Much louder than

preferred

Degradation mean opinion score (DMOS)

Degradation is very annoying Degradation is annoying Degradation is slightly

annoying Degradation is audible

but not annoying Degradation is inaudible

ITU-R impairment scale Very annoying Annoying Slightly annoying Perceptible, but not

annoying Imperceptible

MOS = Mean Opinion Score DMOS = Degradation Mean Opinion Score

Diffgrades


bei hoher Bitrate




1.  ABX

2.  ABCHR



Phantomschallquellenlokalisa(on •  Es soll der ebenmerkliche Unterschied der Auslenkung

einer Phantomschallquelle aus der Mi>e der KopZörerbasis ermi>elt werden, die durch eine Pegeldifferenz zwischen linkem und rechtem Schallwandler verursacht wird.

•  Disku(eren Sie die Vorgehensweise. •  Welche Art von Signalen ist besonders geeignet? •  Führen Sie im Selbstversuch einen geeigneten Hörversuch

durch. •  Speichern Sie für jede Versuchsperson die Daten auf Ihrem

Datenträger. •  → Hören Sie über KopZörer ab. •  → Sie können das vorbereitete Tes\ile Main.m nutzen.

Innere Empfindungen können durch Operationalisierung an äußere Bedingungen gekoppelt werden.

Dadurch können innere Empfindungen in den physikalischen Maßeinheiten von Reizen gemessen werden. > Psychophysik mit Teilgebiet Psychoakustik

Nullpunkt ist die Reizschwelle (absolute Schwelle). Einheit ist der ebenmerkliche Unterschied (Unterschiedsschwelle).

WEBERsches Gesetz: ΔS / S0 = konst.

STEVENSsches Potenzgesetz: E = k · Sn

S: Stimulusstärke

E: Empfindungsstärke

k: Sinn-, reizspezifischer Faktor

n: Sinn-, reizspezifischer Exponent (Schalldruck → Lautheit: n=0,6)

Empfindungen messen

Stevenssches Potenzgesetz

Stimulusstärke

Em

pfin

dung

sstä

rke

Herstellungsverfahren Methode des mittleren Fehlers Vpn regeln die (meist kontinuierlich variierbare) Reizintensität auf die definierte Empfindung, meist durch Einpendeln. Die Reizstärke zur gesuchten Empfindung kann direkt abgelesen werden.

Grenzverfahren Methode der ebenmerklichen Unterschiede Vl regelt Reizintensität auf definierte Empfindung (aufsteigend oder absteigend). Der Mittelwert gibt die Reizstärke zur gesuchten Empfindung an. Ein automati-siertes auf- und absteigendes Grenzverfahren ist die Békésy-Audiometrie.

Konstanzverfahren Methode der richtigen und falschen Fälle Angebot von diskret aber äquidistant variierten Reizen in zufälliger Reihenfolge. Vpn gibt an, ob definierte Empfindung vorhanden ist. Ergebnis ist eine psychometrische Funktion. Die gesuchte Empfindung liegt bei 50% Trefferquote.

Klassische psychophysische Verfahren nach Fechner

Hörschwellenbestimmung mit Grenzverfahren

Gleitfrequenzverfahren

Zeitverlauf

Beidohriges Audiogramm

Festfrequenzverfahren

Geglättete Verbindungskurve der Mittelwerte der Umkehrungspunkte ergeben Audiogramm




Probleme der klassischen psychophysische Verfahren

Psychometrische Funktion: Unterschiedsschwelle

Psychometrische Funktion

Positive Antworten einer Versuchsperson

Negative Antworten einer Versuchsperson

Relative Häufigkeit einer positiven Antwort (mehrere Trials und/oder Versuchspersonen)

Relative Stimulusstärke

Rel

ativ

e H

äufig

keit

/ Wah

rsch

einl

ichk

eit e

iner

„stä

rker“-A

ntw

ort




Probleme der klassischen psychophysische Verfahren

Antizipationsfehler Habituationsfehler Gewissenhaftigkeit

Antizipationsfehler Habituationsfehler

Zeitintensiv Reizstärkenbereich a priori

Krit

erie

npro

blem

!

Paradigmen und Methoden

ja/nein

2AFC

3AFC

4AFC

Paradigma: - Anzahl der Intervalle - Inhalt der Intervalle - Aufgabe der Versuchsperson

Methode: - Messtrategie (Startbedingung, Adaptionssregel, Abbruchkriterium) - Berechnungsvorschrift

Einfaches Staircase-Verfahren mit konstanter Schrittweite

Exemplarischer Reizstärkenverlauf

Psychometrische Funktionen für verschiedene Paradigmen

Ratekorrektur:

Transformiertes Staircase-Verfahren mit Adaptionsregel 3-Down/1-Up und Schrittweitenhalbierung

Exemplarischer Reizstärkenverlauf

Konvergenzniveau für Adaptionsregel 2-Down / 1-Up

Es ist leichter, einen Fehler zu machen, als zweimal nacheinander richtig zu urteilen. Daher keine Konvergenz auf den 50%-Punkt.

Es sei p die nicht spezifizierte Wahrscheinlichkeit einer korrekten Antwort.

Wahrscheinlichkeit für absteigenden Ast: - 2 richtige Antworten in Folge: p2 p2

Wahrscheinlichkeit für einen aufsteigenden Ast: - Falsche Antwort: 1 – p - Erst richtige, dann falsche Antwort: p · (1 - p) (1 - p) + p · (1 - p)

Bei Konvergenz ist es gleich wahrscheinlich, auf einem Up- oder Down-Ast zu sein: p2 = (1 - p) + p · (1 - p)

Nach Umformung ergibt sich: p2 = 0,5 bzw. p ≈ 0,707

Pegeldifferenzen: Datei dL [dB] 0 0 1 0,1 2 0,2 3 0,3 4 0,4 5 0,5 6 0,6 7 0,7 8 0,8 9 0,9 10 1,0 11 1,1 12 1,2 13 1,3 14 1,4 15 1,5 16 1,6 17 1,7 18 1,8 19 1,9 20 2,0 21 2,1 22 2,2 23 2,3 24 2,4

3AFC

2-‐down/1-‐up Adap(onsregel

Konvergenzniveaus

Paradigma

ja/nein 2AFC 3AFC 4AFC

1-Down/1-Up 0,500 0,000 0,250 0,333

2-Down /1-Up 0,707 0,414 0,561 0,609

3-Down /1-Up 0,794 0,588 0,691 0,725 Ada

ptio

nsre

gel


bei hoher Bitrate




1.  ABX

2.  ABCHR



Ästhe(sches Urteil zu Musikproduk(onen

•  Es soll der ästhe(sche Eindruck verschiedener Abmischungen desselben Pop(tels quan(ta(v erfasst und verglichen werden. Die drei zu vergleichenden Versionen A, B und C stehen als WAV-‐File zur Verfügung.

•  Disku(eren Sie die Vorgehensweise. Nach welchen Kriterien sollte der Fragebogen konstruiert sein?

•  Machen Sie sich mit dem Fragebogen vertraut. •  Beurteilen Sie die Hörbeispiele anhand des Fragebogens. •  → Hören Sie über Lautsprecher in Zweikanal-‐Stereo-‐

Standardaufstellung mit der vorgegebenen Lautstärke ab.

Semantisches Differenzial Person Nr. ___ Fragebogen Stück Nr. 1

Klasse Nr. ___ Stichprobe Nr.___

Entscheide bitte in jeder Zeile, ob eher der linke oder eher der rechte Begriff für das Stück zutrifft. Kreuze je nachdem eines der fünf Kästchen an.

gefällt mir ! ! ! ! ! gefällt mir nicht

eintönig ! ! ! ! ! abwechslungsreich

hart ! ! ! ! ! weich

melodisch ! ! ! ! ! unmelodisch

rhythmisch ! ! ! ! ! unrhythmisch

langsam ! ! ! ! ! schnell

laut ! ! ! ! ! leise

dumpf ! ! ! ! ! hell

leiser Baß ! ! ! ! ! lauter Baß

deutlicher Gesang ! ! ! ! ! undeutlicher Gesang

macht schlechte Laune ! ! ! ! ! macht gute Laune

gut zum Tanzen ! ! ! ! ! nicht gut zum Tanzen

gut zum Träumen ! ! ! ! ! nicht gut zum Träumen Würdest Du das Stück kaufen? ! ja ! nein (Egal, ob Du es früher mal gekauft hast) Kanntest Du das Stück bereits? ! ja ! nein Bemerkungen:____________________________________________________________ (Ausfüllen freigestellt)

Datenraum

2

1)(1

∑=

−=n

ii xx

ns

Standardabweichung einer Stichprobe oder Population

2

1

2 )(1∑=

−=n

ii xx

ns

„Stichprobenvarianz“ = Varianz einer Stichprobe oder Population

∑=

=n

iixn

x1

1

Empirischer Mittelwert

2

1

2 )(11ˆ ∑

=

−−

=n

ii xx

nσ

„Empirische Varianz“ = aus einer Stichprobe geschätzte Populationsvarianz

nx

2ˆˆ σσ =

Standardfehler des Mittelwerts

2

1)(

11ˆ ∑

=

−−

=n

ii xx

nσ

„Empirische Standardabweichung“ = aus Stichprobe geschätzte Populationsstandardabweichung

Mittelwert, Varianz und Streuung: Berechnung vs. Schätzung

Mittelwertprofile

- Vergleich der Wiedergabeformate -

Bernstein: MassPr

äsen

z-M

erkm

ale

NATUERLIPERS_ANW

AUFMERK

EINGEHUE

AND_ORTTEIL

STUD_ANW

INVOLVIE

BILDLICHKÜNSTLIC

ANWESEND

PLAUSIBEVERGESSE

Mi ttelwerte der Urteil e

54321

Bedingung

MO

ST

SU

Nachbesprechung?

•  Deadline: Protokollabgabe

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