衛(wèi)國標(biāo)

摘要：語音信號是現(xiàn)代通信系統(tǒng)傳輸?shù)闹匾盘栔?，語音信號的大量使用，使得語音信號發(fā)送傳輸技術(shù)研究持續(xù)發(fā)展。因此，如何對語音信號質(zhì)量評估就成為改變廣播行業(yè)的重要課題。本項目基于保證節(jié)目語音質(zhì)量考慮量，提出采用PESQ算法模型，并設(shè)計實現(xiàn)基于PESQ算法的廣播語音技術(shù)質(zhì)量評測系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：PESQ；廣播語音質(zhì)量，MOS；音頻質(zhì)量評估

中圖分類號：TP37 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）07-0178-02

現(xiàn)今傳媒業(yè)之間競爭日趨激烈，傳統(tǒng)媒體代表--廣播電視，面臨市場份額嚴(yán)重縮水和影響力持續(xù)下降的影響，要改變不利局面，既要改變節(jié)目形式，增加節(jié)目內(nèi)容，還要提高播出節(jié)目的語音質(zhì)量。廣播節(jié)目語音質(zhì)量，指的是經(jīng)訪談、錄音、編輯、傳輸發(fā)送后語音信息的保真度。假如播出的節(jié)目語音差，出現(xiàn)回聲、畸變、音量過低或過高等情況，就會影響宣傳效果，節(jié)目內(nèi)容再好也難獲得較高的收視收聽率。該文正是基于以上考慮，提出并設(shè)計實現(xiàn)基于PESQ算法的廣播語音技術(shù)質(zhì)量評測系統(tǒng)。

1 廣播語音質(zhì)量測評系統(tǒng)簡介

廣播語音質(zhì)量測評系統(tǒng)采用PESQ （Perceptual Evaluation of Speech Quality） 感知通話質(zhì)量評估算法，依據(jù)部分感知標(biāo)準(zhǔn)作出對語音信號的質(zhì)量的客觀評價，設(shè)計實現(xiàn)一種可量化的語音質(zhì)量評測方法，并且這些評測標(biāo)準(zhǔn)完全符合人們對語音質(zhì)量的體驗。評估系統(tǒng)接收電臺播出的語音信號，將信號進行解調(diào)，利用算法進行質(zhì)量評測，獲得語音信號經(jīng)發(fā)送傳輸后的失真狀況。

語音評測系統(tǒng)將電臺傳輸來的語音信號進行A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)同步處理后，獲得語音失真相關(guān)數(shù)據(jù)，再依據(jù)選擇的測量方法對失真語音信號展開算法分析處理，獲得相關(guān)測度差離值。最后比照先驗?zāi)０?，最終得到相對應(yīng)的MOS值。

在語音質(zhì)量評測系統(tǒng)中，通過對應(yīng)的測度算法實現(xiàn)，使用設(shè)計的軟件包來完成評測。即通過PESQ算法來分析失真語音信號，實現(xiàn)得到相應(yīng)的測度差離值。在模板對應(yīng)中，一定要有相應(yīng)的先驗?zāi)０遄鳛閰⒄?。這要求在PESQ算法實現(xiàn)以后，需開展大量實踐實驗，獲得廣播通信多種情況的先驗?zāi)０?，從而可集成到相?yīng)的PESQ測度的MOS分值。

2 PESQ 算法

與PEQM標(biāo)準(zhǔn)不同，PESQ 是基于感知模型的語音質(zhì)量客觀評價標(biāo)準(zhǔn)。針對通信系統(tǒng)中出現(xiàn)的線性濾波和可時間延遲這兩個問題，PESQ做了改進，在對差值曲面的解釋中，既考慮誤差的分布，又考慮誤差的總量，同時增強了端到端語音通信質(zhì)量的可靠性評價。PESQ 算法結(jié)構(gòu)如圖2所示。

PESQ算法的設(shè)計思想是：首先電平對齊參考信號和經(jīng)過被測系統(tǒng)信號，使之符合聽覺電平要求標(biāo)準(zhǔn)。再使用輸入濾波器進行濾波。通過電平對齊和輸入濾波對兩個信號進行時間對準(zhǔn)均衡處理，實施聽覺變換，獲得系統(tǒng)中增益變化和線性濾波的均衡和補償。聽覺變換后對兩個信號間區(qū)別進行擾動處理，提取出兩個失真參數(shù)，在時間和頻率上累計得出PESQ 分值，最后將該分值與主觀意見的預(yù)估值（ MOS 值）進行映射 。

3 基于PESQ算法的廣播語音質(zhì)量評測系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

評測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)包含支撐模塊、業(yè)務(wù)處理模塊、后臺管理模塊、信令處理模塊和語音音質(zhì)量測評系統(tǒng)，能實現(xiàn)錄音、放音以及評測等功能，它的硬件結(jié)構(gòu)如圖3：

語音業(yè)務(wù)前臺主要包含語音信令處理、數(shù)據(jù)庫處理、呼叫處理等幾個部分。信令處理功能提供BICC、H.248 、SIP等呼叫協(xié)議處理功能。

語音業(yè)務(wù)后臺主要完成的是系統(tǒng)支撐功能，負(fù)責(zé)提供人機交互接口、網(wǎng)絡(luò)管理接口等，實現(xiàn)了加載程序、配置數(shù)據(jù)、管理設(shè)備和模塊間通信等功能。

數(shù)據(jù)庫處理單元完成存儲語音數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)庫管理功能，建立連接語音評估功能架構(gòu)的接口，最后由語音評測評系統(tǒng)對語音質(zhì)量進行評估。

3.2 系統(tǒng)整體設(shè)計

根據(jù)語音評測流程，語音質(zhì)量評測系統(tǒng)應(yīng)由語音采樣、語音傳送、音頻質(zhì)量評測、GUI界面呈現(xiàn)四個部分組成。語音質(zhì)量測評系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計如圖4 所示：

3.3系統(tǒng)實現(xiàn)流程

語音質(zhì)量評測總體實現(xiàn)流程圖如圖5所示：

評測系統(tǒng)首先配置相應(yīng)測試腳本，提供指令創(chuàng)建無線鏈接，通過解碼提取音頻數(shù)據(jù)，以便控制發(fā)送原樣本語音數(shù)據(jù)和采集采樣數(shù)據(jù)，該批次數(shù)據(jù)采樣結(jié)束后結(jié)合 PESQ 評估算法進行語音質(zhì)量評測，得出相關(guān)MOS 分值，將評估結(jié)果以CUI界面呈現(xiàn)，并可對比播放采樣語音和樣本語音。

PESQ評測系統(tǒng)通過對比樣本信號和降級信號，使樣本信號通過一個通信體系得到結(jié)果。系統(tǒng)先對樣本信號和經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)耐嘶盘栠M行電平調(diào)整，再模擬聽筒用輸入濾波器濾波。兩個信號需校準(zhǔn)時間點，并利用聽覺變換對系統(tǒng)中增益變化和線性濾波進行均衡和補償，再結(jié)合感知模型，映射出主觀平均意見分；在干擾度計算中需識別出壞區(qū)間，這需重新對齊壞區(qū)間。總的來說，樣本信號和輸出信號的差異性越大，得出的MOS分值就越低。

4 結(jié)束語

評測系統(tǒng)采用PESQ作為測量MOS 值的基本算法，實現(xiàn)由 PESQ 算法驗證評測準(zhǔn)確性，并進行語音MOS 值評分，從相關(guān)度和殘余誤差兩個參數(shù)來看，PESQ算法改進了判定依據(jù)。結(jié)合后臺實現(xiàn)的各測試指標(biāo)的性能統(tǒng)計對比功能， 整個語音質(zhì)量評測系統(tǒng)基本實現(xiàn)了現(xiàn)在強調(diào)的 QoE（Quality Of Experience）要求。

參考文獻：

[1] GBT 16463-1996 廣播節(jié)目聲音質(zhì)量主觀評價方法和技術(shù)指標(biāo)要求[S].

[2] 安澤華.廣播節(jié)目聲音質(zhì)量的客觀測量與主觀評價[J].電聲技術(shù)，2015，38（11）：38-40.

[3] 荊瀅，張慧.電視節(jié)目技術(shù)質(zhì)量評測指標(biāo)體系與方法研究[J].現(xiàn)代電視技術(shù)， 2013（6）：19-20.

[4] 李懷暢.WMA流媒體音質(zhì)測試與分析[J]. 電聲技術(shù)，2014，38（12）：67-69.