Feature-based characterization of loudspeakers

In this thesis we present a methodology relying on a feature-based characterization of loudspeakers to find relationships between their objective characterization and sound quality reproduction assessment. Listening tests are a well-known but costly solutions to get reliable results in the latter sense. Measurements offer instead a quick and significant portrait of transducers especially if combined with common speaker parameters. We investigated the problem of discovering well-generalizable links between the two fields and predicting sensory data. Experimental activities included the design and conduction of formal listening tests for single driver monophonic reproduction. Proposed metrics related to linear and non-linear lumped parameters and a low-level characterization of harmonic distortion and on-axis frequency curves in terms of statistical spectral descriptors. An explicit regression methodology was tested. A merging procedure of near-field and far-field responses of an extended dataset was performed to gain a further insight about the problem. Finally, a correlation analysis of subjective ratings with common drivers’ linear electro-mechanical parameters was carried out. Predictive modelling attempt was inadequate due to the restricted specimen of speakers and listening test results employed. Partial conclusions are due to the lack of possibility of gathering further data too. A comparison with an existed validated model allowed further insights about drivers’ equalization and preference ranking. Inferences about the role of electro-mechanical parameters in perceived sound quality need to be counter-validated with supplementary work. Our methodology is yet not enough informative to a full replacement of a subjective assessment; the expectation is providing a new strong experimental background in the field as regards experimental choices and the optimal number of degree of freedoms for such a complex task.

In questa tesi proponiamo una metodologia basata su una caratterizzazione tramite descrittori di altoparlanti per cercare relazioni tra una loro caratterizzazione oggettiva e una valutazione della qualità del suono riprodotto. I test d’ascolto costituiscono una soluzione ben nota ma costosa per ottenere risultati affidabili per il secondo scopo. Le misure offrono invece una rappresentazione valida e veloce di questi trasduttori soprattutto se unite a tipici parametri degli altoparlanti. Abbiamo investigato il problema di trovare un collegamento tra i due mondi e predire dati sensoriali. Le attività sperimentali hanno riguardato il design e la conduzione di test formali in uno scenario di riproduzione monofonica con singoli diffusori. Le metriche proposte riguardano parametri concentrati lineari e non lineari e una caratterizzazione a basso livello di curve di distorsione armonica e risposta in frequenza in asse in termini di descrittori spettrali statistici. È stato fatto un tentativo di costruire un modello regressivo. Inoltre, misure in campo vicino e in campo lontano sono state unite per ottenere un dataset più esteso di altoparlanti per speculare una ulteriore percezione del problema. In ultimo è stata cercata una correlazione dei voti soggettivi con i classici parametri elettromeccanici dei trasduttori. Il tentativo di modellazione predittiva è stato inadeguato a causa del campione limitato di dispositivi e risultati di test d’ascolto impiegati. Le parziali conclusioni sono dovute anche all’impossibilità di collezionare altri dati. Un confronto con un modello validato esistente ha permesso ulteriori approfondimenti sull'equalizzazione degli altoparlanti e una gerarchia di preferenze. I risultati riguardo il ruolo dei parametri elettromeccanici nella qualità del suono percepito devono essere contro-validati con un lavoro supplementare. La nostra metodologia non è ancora abbastanza informativa per sostituire completamente una valutazione soggettiva; ci aspettiamo di fornire una cornice sperimentale solida sul campo per quanto riguarda le scelte sperimentali e il numero ottimale di gradi di libertà per un problema così complesso.