Sonie SMPTE Montreal 2010

Développement de la mesure
de sonie
UIT-R BS.1770
Michel Lavoie
Scott Norcross
Systèmes audio de pointe
Centre de recherches sur les communications Canada
SMPTE (Montréal) – le 19 janvier 2010
Sommaire
•
Introduction
•
Tests d’écoute
•
Évaluation des systèmes de calcul de la sonie
•
Élaboration d’une technique de mesure multicanal
•
True-Peak
2
Introduction: la sonie
•
La sonie est le niveau perçu d’un son. Cette propriété est
subjective et varie d’une personne à l’autre.
•
Malgré ces différences, existe-t-il un mécanisme
psychoacoustique, commun à tous, qui nous permettrait de
prédire la réponse moyenne des auditeurs?
•
Pour répondre au besoin de maintenir des niveaux de sonie
équilibrés, l’industrie de la radio et de la télédiffusion s’est
rassemblée pour trouver une solution.
3
Introduction
•
Le Groupe rapporteur SRG3 de l’Union internationale des
télécommunications (UIT) a été formé pour étudier les besoins
des radiodiffuseurs touchant la sonie (techniques de mesures,
instrumentation, niveaux de référence).
•
Le premier projet cherchait à identifer un instrument de calcul de
sonie long-terme.
•
La sonie long-terme (ou intégrée) est une mesure de la sonie
moyenne d’un son. L’intervalle de mesure est indéfini afin de
permettre la comparaison de mesures de différentes durées.
•
Le projet d’évaluation était divisé en deux volets:
– tests subjectifs, et
– comparaison des données subjectives aux mesures
objectives fournies par les instruments proposés.
4
Tests subjectifs de l’UIT
•
Une méthodologie a été développée par laquelle les sujets
devaient équilibrer la sonie d’un groupe de séquences audio.
•
Le sujet devait ajuster le niveau d’écoute de chaque séquence
audio de sorte que le niveau perçu était pareil à celui d’une
séquence de référence.
Référence
Séquence test
5
Tableau de contrôle
6
Tests d’écoute: conditions générales
•
96 séquences monophoniques fournies par les radiodiffuseurs,
représentant des catégories telles que les sports, les émissions
dramatiques, la musique et les effets sonores.
•
Les séquences de voix représentaient plusieurs langues.
•
La référence consistait en un extrait de parole féminine. Le
niveau d’écoute de cette référence était fixé à 60 dBA SPL.
•
Une enceinte acoustique sans traitement électronique
•
Conditions d’écoute contrôlées: acoustique conforme (ou
presque) à la norme BS.1116
7
Tests d’écoute
•
Cinq organismes (CRC, ONF, BBC, ABC, NAL) ont participé aux
tests d’écoute pour générer une base de données subjectives.
•
97 participants. Corrélation des données parmi les 5 sites r = 0.99
8
Mesure objective de la sonie
•
Le groupe SRG3 a sollicité des propositions pour un instrument
de mesure de sonie long-terme.
•
7 compagnies (Dag2000/IRT, Dolby Laboratories, Dorrough,
NHK/Yamaki, Opticom, Pinguin et TC Electronic) ont répondu à
l’appel en proposant 10 systèmes.
•
Le CRC a proposé 2 systèmes simples pour établir un point de
comparaison.
•
Les mesures objectives de sonie ont été prises sur les
séquences audio conformément aux directives du fabricant.
9
Évaluation des systèmes proposés
•
9 indices d’évaluation ont été utilisés pour comparer les
systèmes aux données subjectives (corrélation, erreur
moyenne, erreur maximale, etc…).
•
Pendant l’étape d’évaluation, l’identité des 12 systèmes est
restée cachée.
•
Une comparaison directe des données subjectives aux données
objectives résume bien le rendement de chaque système.
10
Gain objectif (dB)
Résultats: Leq A
r = 0.929
Gain subjectif (dB)
11
Gain objectif (dB)
Exemple d’un système de mesure faible
r = 0.848
Gain subjectif (dB)
12
Gain objectif (dB)
Résultats: Leq RLB
r = 0.982
Gain subjectif (dB)
13
Tests de l’UIT
•
La meilleure performance a été obtenue avec un système
proposé par le CRC qui consistait d’un simple calcul Leq
précédé d’un filtre passe-haut.
•
La pondération en fréquence du filtre est décrite par la courbe
RLB (Revised Low-frequency B-curve).
•
Le résultat des tests de l’UIT a été confirmé à la suite d’une
deuxième série de tests subjectifs en utilisant des séquences
fournies par les fabricants de systèmes.
x
Filtre passe-haut
RLB
xRLB
2
T xRLB
1
2
xréf
T
Σ
Leq (RLB)
Puissance moyenne
14
Niveau relatif (dB)
Courbe de réponse du filtre RLB
Fréquence (Hz)
15
Élaboration de l’algorithme multicanal
•
Le CRC a mené une étude pour modifier Leq (RLB) afin de
permettre la mesure de séquences multicanaux.
•
Il fut nécessaire d’ajouter à la base de données subjective
•
144 séquences audio ont été utilisées pour la nouvelle série de
tests d’écoute, soient:
–
–
–
–
•
48 séquences 5 canaux;
48 séquences stéréo;
24 séquences monophoniques (une voie); et
24 séquences monophoniques (deux voies).
Conditions d’écoute semblable à celles des tests de l’UIT
16
Calcul de la sonie multicanal
xL
Pré-filtre
Filtre RLB
xR
Pré-filtre
Filtre RLB
xC
Pré-filtre
Filtre RLB
xLs
Pré-filtre
Filtre RLB
xRs
Pré-filtre
Filtre RLB
yL
yR
yC
yLs
yRs
Puissance moyenne
Puissance moyenne
Puissance moyenne
Puissance moyenne
Puissance moyenne
zL
zR
zC
zLs
zRs
GL
GR
GC
Σ
Sonie
GLs
GRs
•
Chaque entrée est filtrée et un gain Gx s’applique à la
puissance moyenne de chacune.
•
Un pré-filtre s’ajoute au filtre RLB pour tenir compte de l’effet de
diffraction de la tête.
17
Niveau relatif (dB)
Effet de diffraction de la tête
•
}
90°
0°
Le haut-parleur est placé à un angle inférieur ou égal à 90° de
l’oreille la plus rapprochée.
18
Niveau relatif (dB)
Courbe de réponse du pré-filtre
Fréquence (Hz)
19
Comparaison entre courbes de
réponse
20
Algorithme multicanal – résultats des
2D Graph 1
trois tests
20
Objective
Loudness,
dB
relatif (dB)
objectif
Niveau
15
Série
1 UIT
1st dataset
Série
2
2nd dataset
3rd dataset
Série
3
10
5
r = 0.977
0
-5
-10
-15
-15
-10
-5
0
5
10
Niveau
subjectif
relatif (dB)
Subjective
Loudness,
dB
15
20
21
Le calcul de la sonie BS.1770
N
SonieLKFS = -0.691 + 10 log10 Σ Gi · zi
i
•
L’algorithme fut adopté par l’UIT en 2006
•
GL, GR, GC = 0 dB; GLs, GRs = 1.5 dB
•
La pondération K fut désignée par l’UIT en 2007 pour indiquer
l’ensemble du pré-filtre et du filtre RLB.
•
Le facteur de correction a deux fonctions:
– corrige la réponse du filtre K à 1 kHz;
– permet que LeqA et LeqK donnent, en moyenne, les mêmes
valeurs pour des séquences de paroles.
•
L’unité de mesure de la sonie BS.1770 est LKFS
22
Désignation K
•
À ne pas confondre: la pondération K et le métrage K
•
La pondération K décrit une courbe de réponse en fréquence,
au même titre que les pondérations A, B, C.
•
Le métrage K est un système qui unit l’échelle d’affichage du
niveau de signal à un niveau d’écoute. Le système fut proposé
par l’ingénieur de son Bob Katz pour promouvoir des pratiques
de studio mettant l’emphase sur la sonie plutôt que sur les
valeurs d’échantillons. Un K-mètre n’utilise pas nécessairement
la technique BS.1770 pour mesurer le signal.
( www.digido.com/level-practices-part-2-includes-the-k-system.html )
23
Résumé de la norme UIT-R BS.1770
•
L’algorithme de calcul de sonie long-terme est le résultat d’une
série de tests subjectifs.
•
L’algorithme permet une mesure juste d’une grande catégorie
de sons: dialogue, musique, effets de son, etc.
•
Il prévoit la mesure des sons monophoniques et multicanaux.
•
Sa simplicité permet l’intégration de l’algorithme dans plusieurs
classes d’appareils de mesure et de traitement.
•
Niveau d’échange:
– UIT: -24 LKFS (adoption formelle prévue en mars 2010);
– ATSC (A/85): -24 LKFS
– P/Loud (UER): -23 ou -24 LKFS (pas encore de décision formelle);
24
True-Peak
•
Lacunes d’une valeur crête tirée directement de la valeur des
échantillons:
– lecture de niveau inférieure à la vraie valeur de la crête, risques
d’écrêtage;
– manque de consistance dans les mesures;
– battements dans la lecture des niveaux.
•
Le niveau True-Peak est une meilleure indication de la valeur
des crêtes du signal analogique.
crête
échantillon
temps
25
True-Peak
Fréquence
Erreur potentielle
(48 kHz)
Erreur True-Peak
(48 kHz)
1 kHz
0.02 dB
0.001 dB
10 kHz
2.01 dB
0.12 dB
15 kHz
5.11 dB
0.26 dB
20 kHz
11.74 dB
0.47 dB
•
Le sur-échantillonnage est employé pour calculer une valeur
de crête plus juste.
•
L’algorithme incorpore un filtre facultatif pour simuler l’effet
des circuits de suppression de la composante continue dans
un signal analogique.
26
Merci
27