JP4098083B2 - 電気通信網における電話リンクの会話品質の測定 - Google Patents
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Description
【０００１】
（背景技術）
本発明は、電気通信システムにおける電話リンクの質を測定する分野にある。詳細には、本発明は、電気通信網における電話リンクの会話品質の測定、つまり、電話中に話者により主観的に観察される電気通信システムにおける電話リンクの知覚的品質に対する、エコー妨害及び側音歪みなどの復帰信号の影響を測定することに関する。
【０００２】
このような方法及び対応する装置は、本願に参照して組み込まれている適時にではなく公開された国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ第００／０８８８４号（参考資料［１］、参考資料に関する図書目録詳細については、Ｄを参照すること）に説明されている。電気通信網における電話リンクの話者側での知覚的品質に対するエコーの影響を測定するための説明された方法及び装置に従って、トーカー音声信号及び結合された信号が、ＰＳＱＭシステムなどの、知覚会話品質の推定値を表す出力信号を取得するための客観的な測定装置に送られる。結合された信号は、ネットワークから発信し、トーカー音声信号に対応する復帰信号と、トーカー音声信号自体の信号組み合わせである。説明された技法には以下の問題がある。復帰信号が、電話システム内に存在する雑音、電話接続の相手側にいる話者の背景雑音から引き出される雑音、あるいは干渉信号から引き出される雑音のような話者の声に直接的に関係しない信号成分を含む場合、このような信号成分には、エコーに対するいわゆるマスキング効果がある可能性があり、したがって主観的に知覚される会話品質が高まることになる。しかしながら、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｒ．８６１により勧告された知覚的な音声会話品質計測（ＰＳＱＭ）モデル（参考資料［２］を参照すること）、またはＩＴＵ−Ｔ勧告Ｐ．８６２により勧告された音声品質の知覚的評価（ＰＥＳＱ）（参考資料［３］を参照すること）に基づいたような客観的な測定システムは、雑音成分を、通常、品質の低下という点で解釈するだろう。無線リンクを介して受信される音声信号の品質の客観的な測定におけるＰＳＱＭなどの客観的な測定の適用は、例えば、参考資料［４］に開示されている。言及された問題は、一般的に音声処理（例えば参考資料［５］から［８］を参照すること）、あるいは音響システム（参考資料［９］を参照すること）の世界で既知であるような雑音抑制または減衰技法を使用することによって解決を試みられてよい。ただし、これらの既知の抑制技法または減衰技法は、聴音品質を最適化するために開発されており、会話品質の測定及び最適化には適していない。特にマスキング雑音及び自分自身の声によるマスキングの影響において、会話品質は、聴音品質とは異なる。雑音は、一般的には聴音品質を減少させるが、会話品質を上昇させる。
【０００３】
（発明の要約）
本発明の目的は、前記問題を持たない、電気通信網における電話リンクの会話品質を測定するため、つまり電話リンクの話者側での知覚的品質に及ぼされる雑音の影響を含む、エコー、側音歪みなどの復帰信号の影響を測定するための客観的な測定方法及び対応する装置を提供することである。
【０００４】
本発明の第１態様に従って、電気通信網における電話リンクの会話品質を測定する方法は、トーカー音声信号に関して低下した音声信号を客観的な測定技法にかけ、品質信号を発生する主要ステップを有する。該低下音声信号は、電話リンクの順方向チャネルでのトーカー音声信号の伝送中に電話リンクの帰路チャネルで発生する信号に相当する復帰信号を含む。該主要ステップは、復帰信号に存在する雑音の結果におけるマスキング効果をモデル化するステップを含む。
【０００５】
本発明の別の態様に従って、電気通信網における電話リンクの会話品質を測定する装置は、トーカー音声信号に関して低下した音声信号を客観的な測定技法にかけ、品質信号を発生する測定手段を有する。該低下音声信号は、電話リンクの順方向チャネルにおけるトーカー音声信号の伝送中に電話リンクの帰路チャネルで発生する信号に相当する復帰信号を含む。該測定手段は、復帰信号に存在する雑音の結果におけるマスキング効果のモデル化の手段を含む。
【０００６】
本発明は、とりわけ、ＰＳＱＭ及びＰＥＳＱなどの客観的な測定システムが音声信号の聴音品質を測定するために開発されたという認識に基づいている。したがって、電話リンクの会話品質を測定するために同様の客観的な測定を提供するためには、エコーマスキング効果をモデル化するステップが客観的な測定方法及び装置に導入される。
【０００７】
既知の測定システム（つまり、ＰＳＱＭ）の１つに従って、最初に、オーディオまたは音声の処理またはトランスポートシステムの出力信号であり、信号品質が評価されなければならない音声信号及び基準信号が、人間の聴覚組織の精神物理学知覚モデルの表現信号にマッピングされる。これらの表現信号は、事実上、音声信号と基準信号の圧縮されたラウドネス密度関数である。したがって、２つの認識効果をモデル化するために非対称処理と無音間隔加重を暗示する２つの演算が、評価される音声信号の聴覚の基準である品質信号を発生するために、２つの表現信号の差異信号で実行される。しかしながら、エコー信号中の雑音、特に電話リンクの加入者Ｂ側で発する背景雑音がエコー信号に対してマスキング効果を有することがあり、したがって主観的に知覚される会話品質の改善につながることが知られている。それから、アルゴリズムの差異に対して実行される演算では、エコー信号中の雑音が挿入された歪みとして解釈され、客観的に測定される会話品質の劣化につながり、したがってこれらの演算が、雑音のエコーマスキング効果をモデル化するステップによって修正、及び／または補足されなければならないことが理解された。同は、言及された既知の測定技法（つまり、ＰＥＳＱ）の他方に当てはまる。
【０００８】
したがって、本発明の追加の目的は、会話品質を客観的に測定するために適切となるために、言及された既知の客観的な測定方法及び装置を適応させることである。
【０００９】
本発明の追加の態様に従って、方法は、低下音声信号及びトーカー音声信号を処理し、それぞれ第１表現信号と第２表現信号を発生するための第１処理ステップと第２処理ステップを有する。方法は、さらに、品質信号を発生できるように第１表現信号と第２表現信号を結合する結合ステップを有する。第１表現信号は、トーカー音声信号と復帰信号の信号組み合わせの表現信号であり、結合ステップは復帰信号に存在する雑音の結果においてマスキング効果をモデル化するステップを含む。
【００１０】
本発明のさらに追加の態様に従って、装置は低下音声信号とトーカー音声信号を処理し、第１表現信号と第２表現信号を発生する第１処理手段と第２処理手段を有する。装置は、さらに、品質信号を発生できるように第１表現信号と第２表現信号を結合する結合手段を有する。結合手段はマスキング効果をモデル化する手段を含む。
【００１１】
（参考資料）
［１］ＰＣＴ／ＥＰ第００／０８８８４号（出願人所有、提出日：０８．０９．２０００）
［２］ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｐ．８６１：電話帯域（３３０−３４００Ｈｚ）音声コーデックの客観的な品質測定、１９９６年８月
［３］ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｐ．８６２（２００１年２月）、「音声品質の知覚的評価、（ＰＥＳＱ）、今日帯域電話網及び音声コーデックのエンドツーエンド音声品質評価の客観的な方法」、２００１年２月
［４］ＷＯ第９８／５９５０９号
［５］Ｒ．Ｌｅ Ｂｏｕｑｕｉｎ、「騒々しい音声信号の改良：移動無線通信への適用（Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｎｏｉｓｙ Ｓｐｅｅｃｈ Ｓｉｇｎａｌｓ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ Ｍｏｂｉｌｅ Ｒａｄｉｏ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、音声通信（Ｓｐｅｅｃｈ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、第１８巻、３−１９ページ（１９９６年）
［６］Ｊ．−Ｈ Ｃｈｅｎ及びＡ．Ｇｅｒｓｈｏ、「コード化された音声の品質改良のための適応ポストフィルタリング（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｐｏｓｔｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｆｏｒ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｏｄｅｄ Ｓｐｅｅｃｈ）」、音声及びオ−ディイオ処理に関するＩＥＥＥ議事録（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ｓｐｅｅｃｈ ａｎｄ Ａｕｄｉｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、第３巻、５９−７１ページ（１９９５年１月）
［７］Ｄ．Ｅ．Ｔｓｏｕｋａｌａｓ，Ｊ．Ｍｏｕｒｊｏｐｏｕｌｏｓ及びＧ．Ｋｏｋｋｉｎａｋｉｓ、「音声信号改良のための知覚フィルタ（Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ Ｆｉｌｔｅｒｓ ｆｏｒ Ａｕｄｉｏ Ｓｉｇｎａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）」、日本音声工学学会（Ｊ．Ａｕｄｉｏ Ｅｎｇ. Ｓｏｃ．）、第４５巻、２２−３６ページ（１９９７年１月／２月）
［８］Ｆ．Ｘｉｅ及びＤ．ｖａｎ Ｃｏｍｐｅｒｎｏｌｌｅ、「スペクトル規模推定による音声改良――統一アプローチ（Ｓｐｅｅｃｈ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｂｙ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ――Ａ Ｕｎｉｆｙｉｎｇ Ａｐｐｒｏａｃｈ）、音声通信（Ｓｐｅｅｃｈ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）第１９巻、８９−１０４ページ（１９９６年）
［９］米国Ａ第４，６７７，６７６号
参考資料［１］から［９］は、本願に参照して組み込まれている。
【００１２】
本発明は、例証となる実施形態の説明によってさらに説明され、以下の図を有する図面が参照される。
【００１３】
（例証となる実施形態の説明）
ＧＳＭ、ＵＭＴＳ、ＤＥＣＴ、ＩＰ及びＡＴＭのような現代の無線及び／またはパケットベースのネットワーク技法は、本来、ＳＤＨとＰＤＨのような古典的な回線交換網技術より多くの遅延を生じさせるため、遅延及びエコーは、電話サービスの質において増大する役割を果たしている。遅延及びエコーは、側音とともに、話者が自分自身の声を電話リンクでどのように知覚するのかを決定する。話者が自分自身の声を知覚する品質が、会話品質と定義される。それは、リスナーが他の声（及び音楽）をどのように知覚するのかを扱う聴音品質とは区別されなければならない。会話品質と聴音品質は、対話品質とともに、電話リンクの会話の質を決定する。対話品質は、電話呼で他者と対話する容易さとして定義され、又、システムの遅延に支配される。本発明は、電話リンクの会話品質の客観的な測定に、詳細にはそこでの雑音の影響を考慮するものである。
【００１４】
図１は、電気通信網の加入者Ａと加入者Ｂの間に確立された通常の電話リンクの例を示す。それぞれ加入者Ａと加入者Ｂの電話機１１と１２は、２線接続１３と１４及び４線インタフェース、つまりハイブリッド１５と１６によってネットワーク１０に接続されている。ネットワークを通して、確立された電話リンクは２線部分、つまり２線接続１３と１４、及び加入者Ａからの音声信号が伝達される４線送信部１７を含む順方向チャネル、及び２線部分、つまり２線接続１４と１３、及び加入者Ｂからの音声信号が伝達される４線受信部１８を含む帰路チャネルを有する。加入者Ａの電話機１１のマイクＭに当たる音声信号ｓは、電話リンクの順方向チャネル（１３、１７、１４）を介して電話機１２のイヤホンＲに渡され、そこでネットワークによって影響された音声信号ｓ"として加入者Ｂにとって可聴になる。順方向チャネル上の各音声信号ｓ（ｔ）は、通常、特に前記ハイブリッドの存在のために電話リンクの帰路チャネル（１８、１３）上で電気的な型のエコー信号を含む復帰信号ｒ（ｔ）を生じさせ、これが電話機１１のイヤホンＲに渡され、したがってそこで加入者Ａを困惑させる。さらに、イヤホンまたはラウドスピーカ信号の加入者Ｂの電話機のマイクへの音響及び／または機械的な結合が、加入者Ａの電話機に戻る音響型のエコー信号を引き起こし、復帰信号に寄与する。（ＧＳＭシステムで、あるいはボイスオーバＩＰシステムでなど）エンドツーエンドデジタル電話リンクでは、このような音響エコー信号は復帰信号に貢献する唯一の種類のエコー信号である。
【００１５】
復帰信号ｒ（ｔ）を要約すると、電話リンクの順方向チャネルでの音声信号ｓ（ｔ）により引き起こされるような電話リンクの帰路チャネルでの多様な段階で、以下を含むことがある。
【００１６】
−音響エコーを表す信号ｒ１
−音響エコーとおそらく組み合わされる電気エコーを表す信号ｒ２
−ネットワーク１０によって影響を受ける、つまり遅延される、または歪められる信号ｒ２を表す信号ｒ３
−側音と組み合わせて信号ｒ３を表す信号ｒ４、及び
−やはり局所的に発生する側音を含む、信号ｒ４から引き出される音響信号である信号ｒ５
図２は、参考資料［１］に説明されるように、音声信号の知覚的な品質を測定するための既知の客観的な測定技法を使用して電話リンクの会話品質を測定するためのセットアップを概略で示す。該セットアップは、これ以後簡略さのためにネットワーク２０と呼ばれる、試験中のシステムまたは電気通信網２０、及び以後簡略さのためだけにＰＳＱＭシステムと示される、提供される音声信号の知覚分析用のシステム２２を有する。一方、ネットワーク２０の入力信号として、及び他方、ＰＳＱＭシステム２２の第１入力（つまり基準）信号として任意のトーカー音声信号ｓ（ｔ）が使用される。入力トーカー音声信号ｓ（ｔ）に対応するネットワーク２０から得られる復帰信号ｒ（ｔ）は、結合回路２４内でトーカー音声信号ｓ（ｔ）と結合され、次にＰＳＱＭシステムの第２入力（つまり低下）信号として使用される結合音声信号ｓ’（ｔ）を提供する。必要ならば、信号ｓ（ｔ）は結合回路内で復帰信号ｒ（ｔ）と結合される前に正しいレベルに拡大縮小される。ＰＳＱＭシステム２２の出力信号ｑは、会話品質の、つまりそれが電話ユーザによって自分自身の電話機で会話中に経験されるように、ネットワーク２０を通した電話リンクの知覚的な品質の推定値を表す。ここでは、データベースに記憶されている信号が使用されてよい。これらの信号は、シミュレーションによって、あるいは加入者Ｂの音声無音中にリンクが確立された場合、加入者Ａの電話機から得られてよい、あるいは得られた可能性がある（例えば、電子ドメイン内の信号ｒ４または音響ドメイン内の信号ｒ５）。電話加入者アクセスポイントとネットワークとの４線インタフェースの間の２線接続は、復帰信号ｒ（ｔ）のエコー成分に寄与しない、あるいはほとんど寄与しない（言うまでもなく、それは電話リンクの加入者Ｂの帰路チャネルで発生する復帰信号のエコー成分には資する）。しかしながら、任意のこのような信号の寄与は短い遅延を有し、それどころか側音の一部を形成する。
【００１７】
信号ｓ（ｔ）及びｒ（ｔ）は、それぞれ順方向チャネルの４線部分１７と４線インタフェース１５近くの帰路チャネルの４線部分１８から分岐されてよい。これは、参考資料［１］にすでに説明されたように、電話リンクが確立された場合に、ライブトラフィックをじゃませずに使用し、会話品質の測定の恒久的な機会を提供する。
【００１８】
試験されているシステムまたはネットワークは、言うまでもなく、電気通信ネットワークをシミュレーションするシミュレーションシステムでもあってよい。
【００１９】
しかしながら、説明されている技法には以下の問題がある。試験中のシステムまたはネットワークは、通常理想的ではないため、任意の復帰信号ｒ（ｔ）は、電話システムに存在する雑音、電話接続の相手側でのリスナーの背景雑音から引き出される雑音、あるいは干渉する信号から引き出される雑音のような話者の声に直接的に関係しない信号成分も含むだろう。このようなケースでは、これらの信号成分は、エコーに対するいわゆるマスキング効果を有してよく、したがって結果的に会話品質を高める。しかしながら、現在まで音声信号の聴音品質を評価するために開発されてきたＰＳＱＭのような客観的な測定システムは、このような雑音成分を品質の減少という点で解釈するだろう。以下では、問題を回避するために、および図２に図示されるようなセットアップで使用されるときに、変型を使用しない場合より、主観的に測定される会話品質と高い相関性をもって会話品質を客観的に測定するのに既存のアルゴリズムを適切とするために、本質的にＰＳＱＭのようなアルゴリズムの変型を暗示する方法及び装置が説明される。
【００２０】
図３は、可聴信号の知覚的な品質を客観的に測定する測定装置を概略で示す。装置は信号プロセッサ３１及び結合装置３２を有する。信号プロセッサには信号入力３３と３４が、及び結合装置３２の対応する信号入力に結合される信号出力３５と３６が備えられる。結合装置３２の信号出力３７は、同時に測定装置の信号出力である。信号プロセッサは、それぞれ信号入力３３と３４に結合される、入力信号ｓ（ｔ）とｓ'（ｔ）を処理し、人間の聴覚組織の知覚モデルに従ってそれぞれ入力信号ｓ（ｔ）とｓ'（ｔ）の時間／周波数表現を形成する表現信号Ｒ（ｔ，ｆ）とＲ'（ｔ，ｆ）を発生するための知覚モデル化手段３８と３９を含む。表現信号は、時間と周波数の関数（Ｈｚスケールまたはバークスケール）である。通常、信号処理は、フレームごとに実行される。つまり、音声信号は（１０ｍｓと１００ｍｓの間の）人間の耳のウィンドウにほぼ等しいフレームで分割され、フレームあたりのラウドネスは知覚モデルに基づいて計算される。簡略さの理由からだけ、このフレームに関しての処理は図に示されていない。
【００２１】
表現信号Ｒ（ｔ，ｆ）とＲ’（ｔ，ｆ）は、信号出力３５と３６を介して結合装置３２に渡される。既知のＰＳＱＭのようなアルゴリズムの結合装置では、最初に、表現信号の差異信号が決定され、続いて差異信号について多様な処理ステップが実行される。多様な処理ステップの最後のステップは、周波数と時間に関しての積分ステップを暗示し、信号出力３７で使用可能な品質信号を生じさせる結果となる。
【００２２】
聴音品質を決定する場合、入力信号ｓ’（ｔ）は、信号処理またはトランスポート動作が評価されるオーディオ信号または音声信号処理またはトランスポートシステムの出力信号であるが、評価されるシステムの対応する入力信号である入力信号ｓ（ｔ）は基準信号として使用される。しかしながら、図２に関して説明されたように、入力信号ｓ’（ｔ）が信号ｓ（ｔ）と復帰信号ｒ（ｔ）の組み合わせである場合に会話品質を決定するためには、既知の結合装置を修正する必要がある。
【００２３】
推奨されるＰＳＱＭのようなアルゴリズム（参考資料［２］、詳細には図３／８６１ページを参照すること）に従って、結合装置によって（内で）実行される多様な処理ステップは、いくつかの知覚効果をモデル化するための非対称処理及び無音間隔加重ステップを含む。エコー信号中の雑音、特に電話リンクの加入者Ｂの側で発する背景雑音が、エコー信号に対するマスキング効果を有し、このようにして主観的に知覚される会話品質の改善につながることが知られている。しかしながら、次に、エコー信号中の雑音が挿入された歪みとして解釈されるだろうアルゴリズムの認知効果をモデル化するためのステップの存在が、客観的に測定される会話品質の劣化につながるため、このようにして維持できないことが理解された。
【００２４】
代わりに、会話品質を正しく測定するためには、復帰信号に存在する雑音が近くされるエコー妨害に対して有するだろうマスキング効果をモデル化するステップが導入される。このようなモデル化ステップは、復帰信号ｒ（ｔ）に存在するエコー成分及び雑音成分の考えられる分離に基づかせることができるだろう。しかしながら、信頼できるモデル化には、別のさらに簡略な方法で到達できるだろう。このモデル化ステップは、原則的には知覚モデル化手段（図３の３９）の中で復帰信号に対し実行されてよいが、好ましくは雑音の推定値を使用することによって、差異信号に関して実行される特定的な雑音抑制ステップを暗示する。したがって、結合装置３２は、
−第１部分３２ａでは、信号プロセッサ３１から受信される２つの表現信号Ｒ（ｔ，ｆ）とＲ'（ｔ，ｆ）を知覚的に差し引き、差異信号Ｄ（ｔ、ｆ）を発生する減算手段４０と、
−第２部分３２ｂでは、入力信号ｓ'（ｔ）に存在する雑音の推定雑音値Ｎｅを発生する雑音推定手段４１と、差異信号Ｄ（ｔ，ｆ）と推定雑音値Ｎｅとから修正差異信号Ｄ'（ｔ，ｆ）を導き出すための雑音抑制手段４２と、
−第３部分３２ｃでは、修正された差異信号Ｄ'（ｔ，ｆ）を周波数と時間に対して連続して積分し、品質信号ｑを発生する積分手段４３と、
を有する。
【００２５】
推定雑音値Ｎｅは、例えば電話リンクの種類から引き出される所定の値であってよいか、あるいは好ましくは信号出力３６と雑音推定手段４１の信号入力４４の間の破点線によって図３で視覚化される表現信号、つまりＲ’（ｔ，ｆ）の１つから得られる。表現信号Ｒ（ｔ，ｆ）とＲ’（ｔ、ｆ）は、通常、それぞれ基準音声信号ｓ（ｔ）と低下音声信号ｓ’（ｔ）のラウドネス密度関数である。減算手段４０の出力信号、つまりＤ（ｔ，ｆ）は、好ましくは、小さな知覚補正、つまりいわゆる内部雑音の小さな密度補正によって削減される、低下された（つまり、復帰信号中のエコー、側音、及び雑音信号の存在により歪められた）信号と基準信号（つまり、元のトーカー音声信号）のラウドネス密度間の符号付きの差異を表す。
【００２６】
事実上ラウドネス密度関数である、結果として生じる差異信号Ｄ（ｔ、ｆ）は、背景マスキング雑音推定を受ける。この背景となる重要な考え方とは、電話呼の間に話者がつねに話の中に無音間隔を有するため、このような間隔の間（言うまでもなくエコー遅延時間後）経時的な低下信号の最小のラウドネスは、背景雑音によってほぼ完全に引き起こされるということである。音声信号処理はフレームで実行されるので、この最小値は表現信号Ｒ’（ｔ，ｆ）のフレームで発見される最小ラウドネス密度Ｎｅに等しく置かれてよい。それから、この最小Ｎｅは、この閾値以下のラウドネスを有する差異信号Ｄ（ｔ、ｆ）の全てのフレームの内容をゼロに設定し、他のフレームの内容を未変更のままとするための閾値Ｔ（Ｎｅ）を定めるために使用できる。ゼロに設定されたフレーム及び未変更のフレームは、ともに修正された差異信号Ｄ’（ｔ，ｆ）、つまり雑音抑制手段４２の出力信号が引き出される信号を構成する（以下を参照すること）。その結果、表現信号を引き出すＰＳＱＭのようなアルゴリズムの主要ステップで使用される標準ホス雑音背景マスキング雑音は、アルゴリズムから省略されなければならない。
【００２７】
図４は、流れ図によってさらに詳細に、雑音推定手段４１によって発生される推定雑音値Ｎｅを使用して雑音抑制手段４２が差異信号Ｄ（ｔ、ｆ）に対して実行するようなモデル化ステップを図解して示す。再び、簡略さのためだけに図には示されないが、信号処理がフレームに関してであることが理解される。流れ図は以下のボックスを含む。
【００２８】
−ボックス４５は、周波数に関して、出力３６を介して信号プロセッサ３１によって発生されるような表現信号Ｒ’（ｔ，ｆ）を積分し、ラウドネスが低下した信号Ｒ’（ｔ）を生じさせるステップを示す。
【００２９】
−ボックス４６は、ラウドネスが低下した信号Ｒ’（ｔ）に存在する雑音の推定雑音値Ｎｅを求め、Ｎがラウドネス低下信号Ｒ’（ｔ）で発見されるラウドネスの最小値に等しいステップを示す。
【００３０】
−差異信号から閾値差異信号Ｄｃ（ｔ，ｆ）を引き出す基準Ｃに差異信号Ｄ（ｔ、ｆ）を照らすステップを示すボックス４７、４８及び４９であって、ボックス４８は、ラウドネスが低下した信号Ｒ’（ｔ）のフレームのラウドネスが基準に十分であるフレームについてＤｃ（ｔ，ｆ）＝Ｄ（ｔ，ｆ）であることを示し、ボックス４９は、ラウドネスが低下した信号Ｒ’（ｔ）のフレームのラウドネスが基準Ｃに十分ではないフレームについてＤｃ（ｔ，ｆ）＝０であることを示す。
【００３１】
−ボックス５０は、閾値差異信号Ｄｃ（ｔ，ｆ）とラウドネスが低下した信号Ｒ’（ｔ）、の歪みラウドネス対信号ラウドネス比（ＤＳＲ）つまりＤ’（ｔ，ｆ）＝ＤＳＲ（ｔ，ｆ）を計算することにより、閾値差異信号Ｄｃ（ｔ、ｆ）から修正された差異信号Ｄ’（ｔ，ｆ）を求めるステップを示す。
【００３２】
実験的に、適切な基準Ｃは、ラウドネスが低下した信号Ｒ’（ｔ）のフレームのラウドネスが、閾値Ｔ（Ｎｅ）より大きい、または等しいかどうかであるように考えられ、前期閾値が定数因子Ｃｆかける推定値Ｎｅ、つまりＴ（Ｎｅ）＝Ｃｆ．Ｎｅであることを選ぶ。定数因子に適切な値はＣｆ＝１．６であると考えられる。
【００３３】
差異信号のＤＳＲを計算する際に、信号ラウドネスで、閾値を導入することによりクリッピングが実行され、それ以下では、信号ラウドネスはその閾値に設定される。閾値の最適化において、４Ｓｏｎｅが見出された。
【００３４】
最後に、修正された差異信号Ｄ’（ｔ，ｆ）は、ｐ＝０．８のＬｐノルム（つまり、一般的に知られているルベーグｐ平均化関数またはルベーグノルム）を使用して、及び経時的にはｐ＝６のＬｐノルムを使用して、まず周波数に関して積分手段４３によって積分され、結果として会話品質の出力値ｑが生じる。
【００３５】
試験音声信号の７つのデータベースについて実験的に得られるような会話品質を評価するための、このようにして修正された客観的な測定方法及び装置の品質出力値は、主観的に知覚される会話品質の平均オピニオン評点（ＭＯＳ）で（０．９３を超える）高い相関性を示した。
【００３６】
会話品質の測定のためには、表現信号Ｒ'（ｔ、ｆ）がトーカー音声信号と復帰信号の信号組み合わせの表現であることが必要である。しかしながら、これを実現するために、低下信号ｓ'（ｔ）が、図２（信号結合器２４）に、及び図３（ｓ'（ｔ）＝ｓ（ｔ）＋ｒ（ｔ））に示されるようなこれら２つの信号の信号組み合わせであることは必要ではない。また、復帰信号（ｒ（ｔ））を低下信号（ｓ'（ｔ））として使用し、知覚モデル化手段３８によって実行されるように、基準信号を処理する中間段階で中間信号を取得することも可能であり、それからそれは、知覚モデル化手段３９によって実行されるように、低下信号を処理する対応する中間段階で取得される対応する中間信号（Ｐｒ（ｆ））と組み合わされる。好ましくは、中間信号は、基準音声信号（ｓ（ｔ））の高速フーリエ変換べき表現（Ｐｓ（ｆ））である。この修正は、図５にさらに詳細に図解して示される。知覚モデル化手段３８と３９は、それぞれトーカー音声信号ｓ（ｔ）と、ここでは復帰信号ｒ（ｔ）に等しい低下信号ｓ'（ｔ）のＦＦＴべき表現である中間信号Ｐｓ（ｆ）とＰｒ（ｆ）を発生するために、それぞれボックス５１と５２で示される、通常通り（参考資料［２］を参照すること）に処理する第１段階でハニング窓（ＨＷ）を決定するステップと、続いて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ベキ表現を決定するステップを実行する。処理の第２段階では、表現信号Ｒ（ｔ，ｆ）とＲ'（ｔ，ｆ）を発生するために、それぞれボックス５３と５４で示される、勾配定規への周波数曲がり（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｗａｒｐｉｎｇ）（ＦＷ）のステップが実行され、周波数スミアリング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｍｅａｒｉｎｇ）（ＦＳ）と強度曲がり（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｗａｒｐｉｎｇ）（ＩＷ）のステップが続く。第１段階と第２段階の間で、ボックス５２と５４で示されるように、信号加算器５５により示される中間信号Ｐｓ（ｆ）とＰｒ（ｆ）の中間信号加算が実行され、加算での中間信号合計は第２処理段階（ボックス５４）の入力である。中間信号加算が適用される前に、中間信号Ｐ（ｓ（ｆ））は、通常通り正しいレベルに縮小拡大されなければならない。
【００３７】
その結果、外部加算（ｓ’（ｔ）＝ｓ（ｔ）＋ｒ（ｔ））の代わりに、このような中間信号加算（Ｐｓ（ｆ）＋Ｐｒ（ｆ））を知覚モデル化手段の内側で使用するとき、組み合わせ回路２４は不必要になる。図５に関して説明されるような修正を含んだ図３に関して説明されるような装置が、参考資料［１］ですでに説明されているように、電話リンクで直接的に使用される場合には、装置の入力ポート３３と３４は、それぞれ電話リンクの順方向チャネルと帰路チャネルの４線部分１７と１８に直接的に結合されてよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は電気通信網における通常の電話リンクの例を示す。
【図２】 図２は音声信号の知覚的品質を測定するための既知の客観的な測定技法を使用して電話リンクの会話品質を測定するための前述されたセットアップを概略で示す。
【図３】 図３は図２のセットアップで使用される本発明による電話リンクの会話品質の客観的測定のための装置を概略で示す。
【図４】 図４は図３に図示される装置の一部の詳細な動作の流れ図を示す。
【図５】 図５は図３に示される装置の追加の部分の変型を概略で示す。
（背景技術）
本発明は、電気通信システムにおける電話リンクの質を測定する分野にある。詳細には、本発明は、電気通信網における電話リンクの会話品質の測定、つまり、電話中に話者により主観的に観察される電気通信システムにおける電話リンクの知覚的品質に対する、エコー妨害及び側音歪みなどの復帰信号の影響を測定することに関する。
【０００２】
このような方法及び対応する装置は、本願に参照して組み込まれている適時にではなく公開された国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ第００／０８８８４号（参考資料［１］、参考資料に関する図書目録詳細については、Ｄを参照すること）に説明されている。電気通信網における電話リンクの話者側での知覚的品質に対するエコーの影響を測定するための説明された方法及び装置に従って、トーカー音声信号及び結合された信号が、ＰＳＱＭシステムなどの、知覚会話品質の推定値を表す出力信号を取得するための客観的な測定装置に送られる。結合された信号は、ネットワークから発信し、トーカー音声信号に対応する復帰信号と、トーカー音声信号自体の信号組み合わせである。説明された技法には以下の問題がある。復帰信号が、電話システム内に存在する雑音、電話接続の相手側にいる話者の背景雑音から引き出される雑音、あるいは干渉信号から引き出される雑音のような話者の声に直接的に関係しない信号成分を含む場合、このような信号成分には、エコーに対するいわゆるマスキング効果がある可能性があり、したがって主観的に知覚される会話品質が高まることになる。しかしながら、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｒ．８６１により勧告された知覚的な音声会話品質計測（ＰＳＱＭ）モデル（参考資料［２］を参照すること）、またはＩＴＵ−Ｔ勧告Ｐ．８６２により勧告された音声品質の知覚的評価（ＰＥＳＱ）（参考資料［３］を参照すること）に基づいたような客観的な測定システムは、雑音成分を、通常、品質の低下という点で解釈するだろう。無線リンクを介して受信される音声信号の品質の客観的な測定におけるＰＳＱＭなどの客観的な測定の適用は、例えば、参考資料［４］に開示されている。言及された問題は、一般的に音声処理（例えば参考資料［５］から［８］を参照すること）、あるいは音響システム（参考資料［９］を参照すること）の世界で既知であるような雑音抑制または減衰技法を使用することによって解決を試みられてよい。ただし、これらの既知の抑制技法または減衰技法は、聴音品質を最適化するために開発されており、会話品質の測定及び最適化には適していない。特にマスキング雑音及び自分自身の声によるマスキングの影響において、会話品質は、聴音品質とは異なる。雑音は、一般的には聴音品質を減少させるが、会話品質を上昇させる。
【０００３】
（発明の要約）
本発明の目的は、前記問題を持たない、電気通信網における電話リンクの会話品質を測定するため、つまり電話リンクの話者側での知覚的品質に及ぼされる雑音の影響を含む、エコー、側音歪みなどの復帰信号の影響を測定するための客観的な測定方法及び対応する装置を提供することである。
【０００４】
本発明の第１態様に従って、電気通信網における電話リンクの会話品質を測定する方法は、トーカー音声信号に関して低下した音声信号を客観的な測定技法にかけ、品質信号を発生する主要ステップを有する。該低下音声信号は、電話リンクの順方向チャネルでのトーカー音声信号の伝送中に電話リンクの帰路チャネルで発生する信号に相当する復帰信号を含む。該主要ステップは、復帰信号に存在する雑音の結果におけるマスキング効果をモデル化するステップを含む。
【０００５】
本発明の別の態様に従って、電気通信網における電話リンクの会話品質を測定する装置は、トーカー音声信号に関して低下した音声信号を客観的な測定技法にかけ、品質信号を発生する測定手段を有する。該低下音声信号は、電話リンクの順方向チャネルにおけるトーカー音声信号の伝送中に電話リンクの帰路チャネルで発生する信号に相当する復帰信号を含む。該測定手段は、復帰信号に存在する雑音の結果におけるマスキング効果のモデル化の手段を含む。
【０００６】
本発明は、とりわけ、ＰＳＱＭ及びＰＥＳＱなどの客観的な測定システムが音声信号の聴音品質を測定するために開発されたという認識に基づいている。したがって、電話リンクの会話品質を測定するために同様の客観的な測定を提供するためには、エコーマスキング効果をモデル化するステップが客観的な測定方法及び装置に導入される。
【０００７】
既知の測定システム（つまり、ＰＳＱＭ）の１つに従って、最初に、オーディオまたは音声の処理またはトランスポートシステムの出力信号であり、信号品質が評価されなければならない音声信号及び基準信号が、人間の聴覚組織の精神物理学知覚モデルの表現信号にマッピングされる。これらの表現信号は、事実上、音声信号と基準信号の圧縮されたラウドネス密度関数である。したがって、２つの認識効果をモデル化するために非対称処理と無音間隔加重を暗示する２つの演算が、評価される音声信号の聴覚の基準である品質信号を発生するために、２つの表現信号の差異信号で実行される。しかしながら、エコー信号中の雑音、特に電話リンクの加入者Ｂ側で発する背景雑音がエコー信号に対してマスキング効果を有することがあり、したがって主観的に知覚される会話品質の改善につながることが知られている。それから、アルゴリズムの差異に対して実行される演算では、エコー信号中の雑音が挿入された歪みとして解釈され、客観的に測定される会話品質の劣化につながり、したがってこれらの演算が、雑音のエコーマスキング効果をモデル化するステップによって修正、及び／または補足されなければならないことが理解された。同は、言及された既知の測定技法（つまり、ＰＥＳＱ）の他方に当てはまる。
【０００８】
したがって、本発明の追加の目的は、会話品質を客観的に測定するために適切となるために、言及された既知の客観的な測定方法及び装置を適応させることである。
【０００９】
本発明の追加の態様に従って、方法は、低下音声信号及びトーカー音声信号を処理し、それぞれ第１表現信号と第２表現信号を発生するための第１処理ステップと第２処理ステップを有する。方法は、さらに、品質信号を発生できるように第１表現信号と第２表現信号を結合する結合ステップを有する。第１表現信号は、トーカー音声信号と復帰信号の信号組み合わせの表現信号であり、結合ステップは復帰信号に存在する雑音の結果においてマスキング効果をモデル化するステップを含む。
【００１０】
本発明のさらに追加の態様に従って、装置は低下音声信号とトーカー音声信号を処理し、第１表現信号と第２表現信号を発生する第１処理手段と第２処理手段を有する。装置は、さらに、品質信号を発生できるように第１表現信号と第２表現信号を結合する結合手段を有する。結合手段はマスキング効果をモデル化する手段を含む。
【００１１】
（参考資料）
［１］ＰＣＴ／ＥＰ第００／０８８８４号（出願人所有、提出日：０８．０９．２０００）
［２］ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｐ．８６１：電話帯域（３３０−３４００Ｈｚ）音声コーデックの客観的な品質測定、１９９６年８月
［３］ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｐ．８６２（２００１年２月）、「音声品質の知覚的評価、（ＰＥＳＱ）、今日帯域電話網及び音声コーデックのエンドツーエンド音声品質評価の客観的な方法」、２００１年２月
［４］ＷＯ第９８／５９５０９号
［５］Ｒ．Ｌｅ Ｂｏｕｑｕｉｎ、「騒々しい音声信号の改良：移動無線通信への適用（Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｎｏｉｓｙ Ｓｐｅｅｃｈ Ｓｉｇｎａｌｓ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ Ｍｏｂｉｌｅ Ｒａｄｉｏ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、音声通信（Ｓｐｅｅｃｈ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、第１８巻、３−１９ページ（１９９６年）
［６］Ｊ．−Ｈ Ｃｈｅｎ及びＡ．Ｇｅｒｓｈｏ、「コード化された音声の品質改良のための適応ポストフィルタリング（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｐｏｓｔｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｆｏｒ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｏｄｅｄ Ｓｐｅｅｃｈ）」、音声及びオ−ディイオ処理に関するＩＥＥＥ議事録（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ｓｐｅｅｃｈ ａｎｄ Ａｕｄｉｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、第３巻、５９−７１ページ（１９９５年１月）
［７］Ｄ．Ｅ．Ｔｓｏｕｋａｌａｓ，Ｊ．Ｍｏｕｒｊｏｐｏｕｌｏｓ及びＧ．Ｋｏｋｋｉｎａｋｉｓ、「音声信号改良のための知覚フィルタ（Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ Ｆｉｌｔｅｒｓ ｆｏｒ Ａｕｄｉｏ Ｓｉｇｎａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）」、日本音声工学学会（Ｊ．Ａｕｄｉｏ Ｅｎｇ. Ｓｏｃ．）、第４５巻、２２−３６ページ（１９９７年１月／２月）
［８］Ｆ．Ｘｉｅ及びＤ．ｖａｎ Ｃｏｍｐｅｒｎｏｌｌｅ、「スペクトル規模推定による音声改良――統一アプローチ（Ｓｐｅｅｃｈ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｂｙ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ――Ａ Ｕｎｉｆｙｉｎｇ Ａｐｐｒｏａｃｈ）、音声通信（Ｓｐｅｅｃｈ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）第１９巻、８９−１０４ページ（１９９６年）
［９］米国Ａ第４，６７７，６７６号
参考資料［１］から［９］は、本願に参照して組み込まれている。
【００１２】
本発明は、例証となる実施形態の説明によってさらに説明され、以下の図を有する図面が参照される。
【００１３】
（例証となる実施形態の説明）
ＧＳＭ、ＵＭＴＳ、ＤＥＣＴ、ＩＰ及びＡＴＭのような現代の無線及び／またはパケットベースのネットワーク技法は、本来、ＳＤＨとＰＤＨのような古典的な回線交換網技術より多くの遅延を生じさせるため、遅延及びエコーは、電話サービスの質において増大する役割を果たしている。遅延及びエコーは、側音とともに、話者が自分自身の声を電話リンクでどのように知覚するのかを決定する。話者が自分自身の声を知覚する品質が、会話品質と定義される。それは、リスナーが他の声（及び音楽）をどのように知覚するのかを扱う聴音品質とは区別されなければならない。会話品質と聴音品質は、対話品質とともに、電話リンクの会話の質を決定する。対話品質は、電話呼で他者と対話する容易さとして定義され、又、システムの遅延に支配される。本発明は、電話リンクの会話品質の客観的な測定に、詳細にはそこでの雑音の影響を考慮するものである。
【００１４】
図１は、電気通信網の加入者Ａと加入者Ｂの間に確立された通常の電話リンクの例を示す。それぞれ加入者Ａと加入者Ｂの電話機１１と１２は、２線接続１３と１４及び４線インタフェース、つまりハイブリッド１５と１６によってネットワーク１０に接続されている。ネットワークを通して、確立された電話リンクは２線部分、つまり２線接続１３と１４、及び加入者Ａからの音声信号が伝達される４線送信部１７を含む順方向チャネル、及び２線部分、つまり２線接続１４と１３、及び加入者Ｂからの音声信号が伝達される４線受信部１８を含む帰路チャネルを有する。加入者Ａの電話機１１のマイクＭに当たる音声信号ｓは、電話リンクの順方向チャネル（１３、１７、１４）を介して電話機１２のイヤホンＲに渡され、そこでネットワークによって影響された音声信号ｓ"として加入者Ｂにとって可聴になる。順方向チャネル上の各音声信号ｓ（ｔ）は、通常、特に前記ハイブリッドの存在のために電話リンクの帰路チャネル（１８、１３）上で電気的な型のエコー信号を含む復帰信号ｒ（ｔ）を生じさせ、これが電話機１１のイヤホンＲに渡され、したがってそこで加入者Ａを困惑させる。さらに、イヤホンまたはラウドスピーカ信号の加入者Ｂの電話機のマイクへの音響及び／または機械的な結合が、加入者Ａの電話機に戻る音響型のエコー信号を引き起こし、復帰信号に寄与する。（ＧＳＭシステムで、あるいはボイスオーバＩＰシステムでなど）エンドツーエンドデジタル電話リンクでは、このような音響エコー信号は復帰信号に貢献する唯一の種類のエコー信号である。
【００１５】
復帰信号ｒ（ｔ）を要約すると、電話リンクの順方向チャネルでの音声信号ｓ（ｔ）により引き起こされるような電話リンクの帰路チャネルでの多様な段階で、以下を含むことがある。
【００１６】
−音響エコーを表す信号ｒ１
−音響エコーとおそらく組み合わされる電気エコーを表す信号ｒ２
−ネットワーク１０によって影響を受ける、つまり遅延される、または歪められる信号ｒ２を表す信号ｒ３
−側音と組み合わせて信号ｒ３を表す信号ｒ４、及び
−やはり局所的に発生する側音を含む、信号ｒ４から引き出される音響信号である信号ｒ５
図２は、参考資料［１］に説明されるように、音声信号の知覚的な品質を測定するための既知の客観的な測定技法を使用して電話リンクの会話品質を測定するためのセットアップを概略で示す。該セットアップは、これ以後簡略さのためにネットワーク２０と呼ばれる、試験中のシステムまたは電気通信網２０、及び以後簡略さのためだけにＰＳＱＭシステムと示される、提供される音声信号の知覚分析用のシステム２２を有する。一方、ネットワーク２０の入力信号として、及び他方、ＰＳＱＭシステム２２の第１入力（つまり基準）信号として任意のトーカー音声信号ｓ（ｔ）が使用される。入力トーカー音声信号ｓ（ｔ）に対応するネットワーク２０から得られる復帰信号ｒ（ｔ）は、結合回路２４内でトーカー音声信号ｓ（ｔ）と結合され、次にＰＳＱＭシステムの第２入力（つまり低下）信号として使用される結合音声信号ｓ’（ｔ）を提供する。必要ならば、信号ｓ（ｔ）は結合回路内で復帰信号ｒ（ｔ）と結合される前に正しいレベルに拡大縮小される。ＰＳＱＭシステム２２の出力信号ｑは、会話品質の、つまりそれが電話ユーザによって自分自身の電話機で会話中に経験されるように、ネットワーク２０を通した電話リンクの知覚的な品質の推定値を表す。ここでは、データベースに記憶されている信号が使用されてよい。これらの信号は、シミュレーションによって、あるいは加入者Ｂの音声無音中にリンクが確立された場合、加入者Ａの電話機から得られてよい、あるいは得られた可能性がある（例えば、電子ドメイン内の信号ｒ４または音響ドメイン内の信号ｒ５）。電話加入者アクセスポイントとネットワークとの４線インタフェースの間の２線接続は、復帰信号ｒ（ｔ）のエコー成分に寄与しない、あるいはほとんど寄与しない（言うまでもなく、それは電話リンクの加入者Ｂの帰路チャネルで発生する復帰信号のエコー成分には資する）。しかしながら、任意のこのような信号の寄与は短い遅延を有し、それどころか側音の一部を形成する。
【００１７】
信号ｓ（ｔ）及びｒ（ｔ）は、それぞれ順方向チャネルの４線部分１７と４線インタフェース１５近くの帰路チャネルの４線部分１８から分岐されてよい。これは、参考資料［１］にすでに説明されたように、電話リンクが確立された場合に、ライブトラフィックをじゃませずに使用し、会話品質の測定の恒久的な機会を提供する。
【００１８】
試験されているシステムまたはネットワークは、言うまでもなく、電気通信ネットワークをシミュレーションするシミュレーションシステムでもあってよい。
【００１９】
しかしながら、説明されている技法には以下の問題がある。試験中のシステムまたはネットワークは、通常理想的ではないため、任意の復帰信号ｒ（ｔ）は、電話システムに存在する雑音、電話接続の相手側でのリスナーの背景雑音から引き出される雑音、あるいは干渉する信号から引き出される雑音のような話者の声に直接的に関係しない信号成分も含むだろう。このようなケースでは、これらの信号成分は、エコーに対するいわゆるマスキング効果を有してよく、したがって結果的に会話品質を高める。しかしながら、現在まで音声信号の聴音品質を評価するために開発されてきたＰＳＱＭのような客観的な測定システムは、このような雑音成分を品質の減少という点で解釈するだろう。以下では、問題を回避するために、および図２に図示されるようなセットアップで使用されるときに、変型を使用しない場合より、主観的に測定される会話品質と高い相関性をもって会話品質を客観的に測定するのに既存のアルゴリズムを適切とするために、本質的にＰＳＱＭのようなアルゴリズムの変型を暗示する方法及び装置が説明される。
【００２０】
図３は、可聴信号の知覚的な品質を客観的に測定する測定装置を概略で示す。装置は信号プロセッサ３１及び結合装置３２を有する。信号プロセッサには信号入力３３と３４が、及び結合装置３２の対応する信号入力に結合される信号出力３５と３６が備えられる。結合装置３２の信号出力３７は、同時に測定装置の信号出力である。信号プロセッサは、それぞれ信号入力３３と３４に結合される、入力信号ｓ（ｔ）とｓ'（ｔ）を処理し、人間の聴覚組織の知覚モデルに従ってそれぞれ入力信号ｓ（ｔ）とｓ'（ｔ）の時間／周波数表現を形成する表現信号Ｒ（ｔ，ｆ）とＲ'（ｔ，ｆ）を発生するための知覚モデル化手段３８と３９を含む。表現信号は、時間と周波数の関数（Ｈｚスケールまたはバークスケール）である。通常、信号処理は、フレームごとに実行される。つまり、音声信号は（１０ｍｓと１００ｍｓの間の）人間の耳のウィンドウにほぼ等しいフレームで分割され、フレームあたりのラウドネスは知覚モデルに基づいて計算される。簡略さの理由からだけ、このフレームに関しての処理は図に示されていない。
【００２１】
表現信号Ｒ（ｔ，ｆ）とＲ’（ｔ，ｆ）は、信号出力３５と３６を介して結合装置３２に渡される。既知のＰＳＱＭのようなアルゴリズムの結合装置では、最初に、表現信号の差異信号が決定され、続いて差異信号について多様な処理ステップが実行される。多様な処理ステップの最後のステップは、周波数と時間に関しての積分ステップを暗示し、信号出力３７で使用可能な品質信号を生じさせる結果となる。
【００２２】
聴音品質を決定する場合、入力信号ｓ’（ｔ）は、信号処理またはトランスポート動作が評価されるオーディオ信号または音声信号処理またはトランスポートシステムの出力信号であるが、評価されるシステムの対応する入力信号である入力信号ｓ（ｔ）は基準信号として使用される。しかしながら、図２に関して説明されたように、入力信号ｓ’（ｔ）が信号ｓ（ｔ）と復帰信号ｒ（ｔ）の組み合わせである場合に会話品質を決定するためには、既知の結合装置を修正する必要がある。
【００２３】
推奨されるＰＳＱＭのようなアルゴリズム（参考資料［２］、詳細には図３／８６１ページを参照すること）に従って、結合装置によって（内で）実行される多様な処理ステップは、いくつかの知覚効果をモデル化するための非対称処理及び無音間隔加重ステップを含む。エコー信号中の雑音、特に電話リンクの加入者Ｂの側で発する背景雑音が、エコー信号に対するマスキング効果を有し、このようにして主観的に知覚される会話品質の改善につながることが知られている。しかしながら、次に、エコー信号中の雑音が挿入された歪みとして解釈されるだろうアルゴリズムの認知効果をモデル化するためのステップの存在が、客観的に測定される会話品質の劣化につながるため、このようにして維持できないことが理解された。
【００２４】
代わりに、会話品質を正しく測定するためには、復帰信号に存在する雑音が近くされるエコー妨害に対して有するだろうマスキング効果をモデル化するステップが導入される。このようなモデル化ステップは、復帰信号ｒ（ｔ）に存在するエコー成分及び雑音成分の考えられる分離に基づかせることができるだろう。しかしながら、信頼できるモデル化には、別のさらに簡略な方法で到達できるだろう。このモデル化ステップは、原則的には知覚モデル化手段（図３の３９）の中で復帰信号に対し実行されてよいが、好ましくは雑音の推定値を使用することによって、差異信号に関して実行される特定的な雑音抑制ステップを暗示する。したがって、結合装置３２は、
−第１部分３２ａでは、信号プロセッサ３１から受信される２つの表現信号Ｒ（ｔ，ｆ）とＲ'（ｔ，ｆ）を知覚的に差し引き、差異信号Ｄ（ｔ、ｆ）を発生する減算手段４０と、
−第２部分３２ｂでは、入力信号ｓ'（ｔ）に存在する雑音の推定雑音値Ｎｅを発生する雑音推定手段４１と、差異信号Ｄ（ｔ，ｆ）と推定雑音値Ｎｅとから修正差異信号Ｄ'（ｔ，ｆ）を導き出すための雑音抑制手段４２と、
−第３部分３２ｃでは、修正された差異信号Ｄ'（ｔ，ｆ）を周波数と時間に対して連続して積分し、品質信号ｑを発生する積分手段４３と、
を有する。
【００２５】
推定雑音値Ｎｅは、例えば電話リンクの種類から引き出される所定の値であってよいか、あるいは好ましくは信号出力３６と雑音推定手段４１の信号入力４４の間の破点線によって図３で視覚化される表現信号、つまりＲ’（ｔ，ｆ）の１つから得られる。表現信号Ｒ（ｔ，ｆ）とＲ’（ｔ、ｆ）は、通常、それぞれ基準音声信号ｓ（ｔ）と低下音声信号ｓ’（ｔ）のラウドネス密度関数である。減算手段４０の出力信号、つまりＤ（ｔ，ｆ）は、好ましくは、小さな知覚補正、つまりいわゆる内部雑音の小さな密度補正によって削減される、低下された（つまり、復帰信号中のエコー、側音、及び雑音信号の存在により歪められた）信号と基準信号（つまり、元のトーカー音声信号）のラウドネス密度間の符号付きの差異を表す。
【００２６】
事実上ラウドネス密度関数である、結果として生じる差異信号Ｄ（ｔ、ｆ）は、背景マスキング雑音推定を受ける。この背景となる重要な考え方とは、電話呼の間に話者がつねに話の中に無音間隔を有するため、このような間隔の間（言うまでもなくエコー遅延時間後）経時的な低下信号の最小のラウドネスは、背景雑音によってほぼ完全に引き起こされるということである。音声信号処理はフレームで実行されるので、この最小値は表現信号Ｒ’（ｔ，ｆ）のフレームで発見される最小ラウドネス密度Ｎｅに等しく置かれてよい。それから、この最小Ｎｅは、この閾値以下のラウドネスを有する差異信号Ｄ（ｔ、ｆ）の全てのフレームの内容をゼロに設定し、他のフレームの内容を未変更のままとするための閾値Ｔ（Ｎｅ）を定めるために使用できる。ゼロに設定されたフレーム及び未変更のフレームは、ともに修正された差異信号Ｄ’（ｔ，ｆ）、つまり雑音抑制手段４２の出力信号が引き出される信号を構成する（以下を参照すること）。その結果、表現信号を引き出すＰＳＱＭのようなアルゴリズムの主要ステップで使用される標準ホス雑音背景マスキング雑音は、アルゴリズムから省略されなければならない。
【００２７】
図４は、流れ図によってさらに詳細に、雑音推定手段４１によって発生される推定雑音値Ｎｅを使用して雑音抑制手段４２が差異信号Ｄ（ｔ、ｆ）に対して実行するようなモデル化ステップを図解して示す。再び、簡略さのためだけに図には示されないが、信号処理がフレームに関してであることが理解される。流れ図は以下のボックスを含む。
【００２８】
−ボックス４５は、周波数に関して、出力３６を介して信号プロセッサ３１によって発生されるような表現信号Ｒ’（ｔ，ｆ）を積分し、ラウドネスが低下した信号Ｒ’（ｔ）を生じさせるステップを示す。
【００２９】
−ボックス４６は、ラウドネスが低下した信号Ｒ’（ｔ）に存在する雑音の推定雑音値Ｎｅを求め、Ｎがラウドネス低下信号Ｒ’（ｔ）で発見されるラウドネスの最小値に等しいステップを示す。
【００３０】
−差異信号から閾値差異信号Ｄｃ（ｔ，ｆ）を引き出す基準Ｃに差異信号Ｄ（ｔ、ｆ）を照らすステップを示すボックス４７、４８及び４９であって、ボックス４８は、ラウドネスが低下した信号Ｒ’（ｔ）のフレームのラウドネスが基準に十分であるフレームについてＤｃ（ｔ，ｆ）＝Ｄ（ｔ，ｆ）であることを示し、ボックス４９は、ラウドネスが低下した信号Ｒ’（ｔ）のフレームのラウドネスが基準Ｃに十分ではないフレームについてＤｃ（ｔ，ｆ）＝０であることを示す。
【００３１】
−ボックス５０は、閾値差異信号Ｄｃ（ｔ，ｆ）とラウドネスが低下した信号Ｒ’（ｔ）、の歪みラウドネス対信号ラウドネス比（ＤＳＲ）つまりＤ’（ｔ，ｆ）＝ＤＳＲ（ｔ，ｆ）を計算することにより、閾値差異信号Ｄｃ（ｔ、ｆ）から修正された差異信号Ｄ’（ｔ，ｆ）を求めるステップを示す。
【００３２】
実験的に、適切な基準Ｃは、ラウドネスが低下した信号Ｒ’（ｔ）のフレームのラウドネスが、閾値Ｔ（Ｎｅ）より大きい、または等しいかどうかであるように考えられ、前期閾値が定数因子Ｃｆかける推定値Ｎｅ、つまりＴ（Ｎｅ）＝Ｃｆ．Ｎｅであることを選ぶ。定数因子に適切な値はＣｆ＝１．６であると考えられる。
【００３３】
差異信号のＤＳＲを計算する際に、信号ラウドネスで、閾値を導入することによりクリッピングが実行され、それ以下では、信号ラウドネスはその閾値に設定される。閾値の最適化において、４Ｓｏｎｅが見出された。
【００３４】
最後に、修正された差異信号Ｄ’（ｔ，ｆ）は、ｐ＝０．８のＬｐノルム（つまり、一般的に知られているルベーグｐ平均化関数またはルベーグノルム）を使用して、及び経時的にはｐ＝６のＬｐノルムを使用して、まず周波数に関して積分手段４３によって積分され、結果として会話品質の出力値ｑが生じる。
【００３５】
試験音声信号の７つのデータベースについて実験的に得られるような会話品質を評価するための、このようにして修正された客観的な測定方法及び装置の品質出力値は、主観的に知覚される会話品質の平均オピニオン評点（ＭＯＳ）で（０．９３を超える）高い相関性を示した。
【００３６】
会話品質の測定のためには、表現信号Ｒ'（ｔ、ｆ）がトーカー音声信号と復帰信号の信号組み合わせの表現であることが必要である。しかしながら、これを実現するために、低下信号ｓ'（ｔ）が、図２（信号結合器２４）に、及び図３（ｓ'（ｔ）＝ｓ（ｔ）＋ｒ（ｔ））に示されるようなこれら２つの信号の信号組み合わせであることは必要ではない。また、復帰信号（ｒ（ｔ））を低下信号（ｓ'（ｔ））として使用し、知覚モデル化手段３８によって実行されるように、基準信号を処理する中間段階で中間信号を取得することも可能であり、それからそれは、知覚モデル化手段３９によって実行されるように、低下信号を処理する対応する中間段階で取得される対応する中間信号（Ｐｒ（ｆ））と組み合わされる。好ましくは、中間信号は、基準音声信号（ｓ（ｔ））の高速フーリエ変換べき表現（Ｐｓ（ｆ））である。この修正は、図５にさらに詳細に図解して示される。知覚モデル化手段３８と３９は、それぞれトーカー音声信号ｓ（ｔ）と、ここでは復帰信号ｒ（ｔ）に等しい低下信号ｓ'（ｔ）のＦＦＴべき表現である中間信号Ｐｓ（ｆ）とＰｒ（ｆ）を発生するために、それぞれボックス５１と５２で示される、通常通り（参考資料［２］を参照すること）に処理する第１段階でハニング窓（ＨＷ）を決定するステップと、続いて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ベキ表現を決定するステップを実行する。処理の第２段階では、表現信号Ｒ（ｔ，ｆ）とＲ'（ｔ，ｆ）を発生するために、それぞれボックス５３と５４で示される、勾配定規への周波数曲がり（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｗａｒｐｉｎｇ）（ＦＷ）のステップが実行され、周波数スミアリング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｍｅａｒｉｎｇ）（ＦＳ）と強度曲がり（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｗａｒｐｉｎｇ）（ＩＷ）のステップが続く。第１段階と第２段階の間で、ボックス５２と５４で示されるように、信号加算器５５により示される中間信号Ｐｓ（ｆ）とＰｒ（ｆ）の中間信号加算が実行され、加算での中間信号合計は第２処理段階（ボックス５４）の入力である。中間信号加算が適用される前に、中間信号Ｐ（ｓ（ｆ））は、通常通り正しいレベルに縮小拡大されなければならない。
【００３７】
その結果、外部加算（ｓ’（ｔ）＝ｓ（ｔ）＋ｒ（ｔ））の代わりに、このような中間信号加算（Ｐｓ（ｆ）＋Ｐｒ（ｆ））を知覚モデル化手段の内側で使用するとき、組み合わせ回路２４は不必要になる。図５に関して説明されるような修正を含んだ図３に関して説明されるような装置が、参考資料［１］ですでに説明されているように、電話リンクで直接的に使用される場合には、装置の入力ポート３３と３４は、それぞれ電話リンクの順方向チャネルと帰路チャネルの４線部分１７と１８に直接的に結合されてよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は電気通信網における通常の電話リンクの例を示す。
【図２】 図２は音声信号の知覚的品質を測定するための既知の客観的な測定技法を使用して電話リンクの会話品質を測定するための前述されたセットアップを概略で示す。
【図３】 図３は図２のセットアップで使用される本発明による電話リンクの会話品質の客観的測定のための装置を概略で示す。
【図４】 図４は図３に図示される装置の一部の詳細な動作の流れ図を示す。
【図５】 図５は図３に示される装置の追加の部分の変型を概略で示す。
Claims (8)
- 電話リンクの知覚品質を客観的に測定するために、測定装置を用いて、通信ネットワークの電話リンクの会話品質を測定する方法であって、
前記測定装置へ第１入力信号として、前記電話リンクの順方向チャンネルのトーカー音声信号ｓ（ｔ）を印加し、
前記測定装置へ第２入力信号として、前記電話リンクの前記順方向チャネルでの前記トーカー音声信号の伝送中に前記電話リンクの帰路チャネルで発生するエコー、側音、雑音により歪んだ復帰信号ｒ（ｔ）を含む低下音声信号ｓ ' （ｔ）を印加し、
前記測定装置は、
前記第２入力信号の第１表現信号（Ｒ ' （ｔ，ｆ））と、前記第１入力信号の第２表現信号（Ｒ（ｔ，ｆ））間の差異を示す差異信号（Ｄ（ｔ，ｆ））を生成するステップ（３２ａ）と、
前記復帰信号ｒ（ｔ）に存在する雑音から雑音ラウドネスの推定値（Ｎｅ）を生成するステップ（４１、４６）と、
差異信号（Ｄ（ｔ，ｆ））に存在する雑音を抑圧するために、前記雑音ラウドネスの推定値（Ｎｅ）を用いて、修正された差異信号（Ｄ ' （ｔ，ｆ））を生成するステップ（３２ｂ）と、
前記修正された差異信号（Ｄ ' （ｔ，ｆ））を周波数及び時間に関して積分し、品質信号（ｑ）を生成するステップ（３２ｃ）と、
を含むことを特徴とする、電気通信網における電話リンクの会話品質を測定するための方法。 - 前記雑音ラウドネスの推定値が、前記第２信号の第１表現信号（Ｒ'（ｔ，ｆ））から引き出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記低下音声信号（ｓ'（ｔ））が、トーカー音声信号（ｓ（ｔ））と復帰信号（ｒ（ｔ））の信号との和であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
- 前記第１の中間信号Ｐｓ（ｆ）として前記トーカー音声信号（ｓ（ｔ））の高速フーリエ変換べき表現を生成すると共に、前記第２の中間信号Ｐｒ（ｆ）として前記低下音声信号（ｓ ' （ｔ））の高速フーリエ変換べき表現を生成するステップと、
前記第１の中間信号Ｐｓ（ｆ）を用いて、前記トーカー音声信号（ｓ（ｔ））の前記第２表現信号（Ｒ（ｔ，ｆ））を生成するステップと、
前記第１の中間信号Ｐｓ（ｆ）と前記第２の中間信号Ｐｒ（ｆ）との和により、前記低下音声信号（ｓ ' （ｔ））の前記第１表現信号（Ｒ ' （ｔ，ｆ））を生成するステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。 - 前記トーカー音声信号及び復帰信号が前記電話リンクから得られることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
- 電気通信網（１０）における電話リンクの会話品質を測定する装置であって、前記装置が、前記電話リンクの順方向チャンネルのトーカー音声信号ｓ（ｔ）を第１入力信号として、この装置に入力せしめる第１入力部と、前記電話リンクの前記順方向チャネルでの前記トーカー音声信号の伝送中に前記電話リンクの帰路チャネルで発生するエコー、側音、雑音により歪んだ復帰信号ｒ（ｔ）を含む低下音声信号ｓ ' （ｔ）を第２入力信号として、この装置に入力せしめる第２入力部とを具備し、
前記装置が、
前記第２信号の第１表現信号（Ｒ ' （ｔ，ｆ））と、前記第１信号の第２表現信号（Ｒ（ｔ，ｆ））とをそれぞれ生成する信号処理手段（３１）と、
前記第２信号の第１表現信号（Ｒ ' （ｔ，ｆ））と、前記第１信号の第２表現信号（Ｒ（ｔ，ｆ））間の差異を示す差異信号（Ｄ（ｔ，ｆ））を生成する減算手段（３２ａ）と、
前記復帰信号ｒ（ｔ）に存在する雑音から雑音ラウドネスの推定値（Ｎｅ）を生成する雑音推定手段（４１）と、
前記差異信号（Ｄ（ｔ，ｆ））に存在する雑音を抑制するために、前記雑音ラウドネスの推定値（Ｎｅ）を用いて、修正された差異信号（Ｄ ' （ｔ，ｆ））を生成する雑音抑制手段（４２）と、
前記修正された差異信号（Ｄ ' （ｔ，ｆ））を周波数及び時間に関して積分し、品質信号（ｑ）を生成する積分手段（４３）とを含むことを特徴とする装置。 - 前記装置が、前記低下音声信号（ｓ'（ｔ））を形成するために、トーカー音声信号（ｓ（ｔ））と復帰信号（ｒ（ｔ））とを足すための信号結合器を含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。
- 前記装置が、第１の中間信号Ｐｓ（ｆ）として前記トーカー音声信号（ｓ（ｔ））の高速フーリエ変換べき表現を生成する手段（５１）と、
第２の中間信号Ｐｒ（ｆ）として前記低下音声信号（ｓ ' （ｔ））の高速フーリエ変換べき表現を生成する手段（５２）と、
前記第１の中間信号Ｐｓ（ｆ）と前記第２の中間信号Ｐｒ（ｆ）とを足す手段とを含み、
前記低下音声信号（ｓ'（ｔ））が前記復帰信号（ｒ（ｔ））であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
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