發(fā)布時(shí)間：2020-08-23 13:49

【摘要】：隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)代通信系統(tǒng)提供了廣泛的語(yǔ)音服務(wù),語(yǔ)音通信已經(jīng)成為生活中不可或缺的交流方式。為了提供更好的語(yǔ)音通信服務(wù),需要對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)和語(yǔ)音編解碼技術(shù)進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。評(píng)判語(yǔ)音通信系統(tǒng)性能優(yōu)劣的指標(biāo)是多方面的,其中最重要的一個(gè)標(biāo)志是系統(tǒng)輸出語(yǔ)音的質(zhì)量。由于語(yǔ)音質(zhì)量直接地影響著用戶的體驗(yàn),因此如何準(zhǔn)確有效的評(píng)價(jià)語(yǔ)音質(zhì)量成為一個(gè)重要的課題。 語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法,主要分為主觀評(píng)價(jià)方法和客觀評(píng)價(jià)方法。主觀評(píng)價(jià)方法可以得到較準(zhǔn)確的結(jié)果,但是,由于其費(fèi)時(shí)和費(fèi)力,因此不適用于對(duì)實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)的評(píng)價(jià)�？陀^評(píng)價(jià)是以計(jì)算機(jī)信息處理為核心來(lái)判別語(yǔ)音的質(zhì)量,它不受測(cè)試條件的限制,也不受測(cè)試人員主觀因素的影響。所以,客觀評(píng)價(jià)技術(shù)成為大家研究的熱點(diǎn)。 本文主要研究了基于QoE的語(yǔ)音質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法。對(duì)ITU-T.P.862標(biāo)準(zhǔn)的PESQ算法進(jìn)行了詳細(xì)研究,并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。為了更有效的評(píng)價(jià)語(yǔ)音質(zhì)量,提出了一種新的感知語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)方法也就是NPESQ算法。然后,搭建了一個(gè)VoIP語(yǔ)音通信的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在此平臺(tái)上采用NPESQ算法來(lái)評(píng)價(jià)VoIP通信的語(yǔ)音質(zhì)量。最后,提出了基于多元回歸算法的語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)模型。 本論文的主要成果分為以下幾個(gè)方面： 第一,對(duì)感知語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)算法(PESQ)進(jìn)行了深入研究,并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。PESQ算法是ITU提出的一種語(yǔ)音質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)算法,并形成ITU-T P.862標(biāo)準(zhǔn)。它是目前比較主流的語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)算法。然而,PESQ算法是在英語(yǔ)環(huán)境下提出的,在不同的語(yǔ)言環(huán)境下,PESQ算法的評(píng)價(jià)效果是有差異的。目前,沒有專門針對(duì)中文環(huán)境下PESQ評(píng)價(jià)語(yǔ)音編解碼器性能的研究。本文研究了PESQ算法對(duì)語(yǔ)音編解碼器的評(píng)價(jià)性能。所選擇的語(yǔ)音編解碼器,是3G通信中常用的三類變速率編解碼器,包括增強(qiáng)型可變速率編解碼器(EVRC), EVRC-B和自適應(yīng)多速率語(yǔ)音編解碼器(AMR)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試得出在中文環(huán)境下PESQ對(duì)EVRC和EVRC-B進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),存在局限性,不能得出準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)果。為了提高PESQ算法對(duì)EVRC和EVRC-B評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度,對(duì)PESQ提出了改進(jìn)。仿真結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)改進(jìn)后,其評(píng)價(jià)準(zhǔn)確度得到了提高。改進(jìn)的PESQ算法可以更好的評(píng)價(jià)語(yǔ)音業(yè)務(wù)。 第二,為了更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)通信系統(tǒng)的語(yǔ)音質(zhì)量,本文提出了一種新型感知語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)模型(NPESQ)。NPESQ模型是基于ERB頻率尺度和Moore響度變換的客觀評(píng)價(jià)方法。本文給出了NPESQ模型的實(shí)現(xiàn)過(guò)程,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,給出了NPESQ模型評(píng)價(jià)出的語(yǔ)音質(zhì)量的得分。語(yǔ)音質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法的性能指標(biāo)有三個(gè),分別為準(zhǔn)確性、相關(guān)性和一致性。本文通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn)證了NPESQ算法的這三個(gè)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了,NPESQ算法可以得到比PESQ更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)果,并且NPESQ測(cè)得的結(jié)果和主觀MOS結(jié)果具有更高相關(guān)性和一致性。 第三,搭建了一個(gè)新的VoIP實(shí)驗(yàn)分析平臺(tái),并采用新提出的NPESQ算法來(lái)評(píng)價(jià)受不同因素影響時(shí)VoIP通信的語(yǔ)音質(zhì)量。本文搭建的VoIP實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和其他研究者的平臺(tái)有兩點(diǎn)不同：第一點(diǎn)是選擇最新的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件WANem來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的再現(xiàn)。第二點(diǎn)為了保證實(shí)驗(yàn)更真實(shí)有效,需要進(jìn)行多次反復(fù)的實(shí)驗(yàn)。如果用手動(dòng)的運(yùn)行幾百次乃至幾萬(wàn)次的過(guò)程不太合適,太費(fèi)時(shí)費(fèi)力。所以,我們編寫了腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)批處理。在同樣的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)下,用批處理來(lái)自動(dòng)進(jìn)行多次的實(shí)驗(yàn),再對(duì)所得的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,這樣保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。然后,采用新型感知語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)模型來(lái)評(píng)價(jià)VoIP通信的語(yǔ)音質(zhì)量,通過(guò)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)出了不同因素影響下語(yǔ)音質(zhì)量的得分。 第四,針對(duì)VoIP通信中語(yǔ)音質(zhì)量的評(píng)價(jià),提出了基于多元回歸算法的語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)模型。多元回歸分析是確定一個(gè)因變量和多個(gè)變化因素之間相互關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)分析方法。創(chuàng)建一個(gè)合理的語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)模型的本質(zhì)就是尋找各個(gè)影響因子和語(yǔ)音MOS值之間的關(guān)系。這樣的關(guān)系可以通過(guò)回歸分析的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法,用數(shù)學(xué)模型表達(dá)出來(lái)。在VoIP系統(tǒng)中,傳輸網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)對(duì)感知語(yǔ)音質(zhì)量(QoE)起著基礎(chǔ)性的影響作用。我們采用多元回歸分析的方法,建立了網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)和語(yǔ)音質(zhì)量之間的映射模型。以網(wǎng)絡(luò)通信中的丟包,時(shí)延和包錯(cuò)排序?yàn)閰?shù),通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,提出了新的多元回歸算法的語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)模型。利用該多元回歸模型,將給定的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)帶入函數(shù)模型中,可以直接得到語(yǔ)音質(zhì)量的得分,從而更快捷的實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN912.3
【圖文】：

量評(píng)價(jià)模型應(yīng)用在VoIP通信系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。論文的結(jié)構(gòu)安排如圖1-1所示。 ； / N‘ ]第三牽中文環(huán)境下pesq —I第二章I評(píng)價(jià)叫[r纜肫髕蘭鄣男閱躂基于 廣 、r OoE的 J fNPESQl lies#— 種新S感知 量評(píng)價(jià) ^ n ‘ 1 方法J I"基于回?算法1第一聿」 1 H . r結(jié)論緒論^第五聿\’OIP通信的語(yǔ)音質(zhì)董評(píng)價(jià)u1?? f 1,..111.. ......::1 II.==? 第六章基于多元0 歸算法的語(yǔ)音評(píng)價(jià)V J V j圖1-1論文的結(jié)構(gòu)安排第一章為緒論。介紹了論文的選題背景和研究意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及論文的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排。第二章介紹了基于QoE的語(yǔ)音質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)方法和客觀評(píng)價(jià)方法。主觀評(píng)價(jià)是較為準(zhǔn)確的方法，但是它耗時(shí)、昂貴而且需要投入大量的資源，所以不適6

最大速率 可以設(shè)置最大編碼速率為全速率、半速率和1/8最小速率 可以設(shè)置最小編碼速率為全速率、半速率和1/8噪聲抑制設(shè)定 可開啟或關(guān)閉噪聲抑制模塊，默認(rèn)為開啟。后置濾波設(shè)定 可開啟或關(guān)閉后置濾波模塊，默認(rèn)為開啟。3.4 PESQ對(duì)語(yǔ)音編解碼器的性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)為了分析在中文環(huán)境下研究PESQ算法對(duì)語(yǔ)音編解碼器的評(píng)價(jià)性能。首先需要建立用于實(shí)驗(yàn)測(cè)試的中文語(yǔ)音庫(kù)，然后基于此語(yǔ)音庫(kù)，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，O喎治鯬ESQ算法在中文環(huán)境下評(píng)價(jià)語(yǔ)音編解碼器的性能。在圖3-10中給出了研究過(guò)程的簡(jiǎn)易框圖。首先，根據(jù)ITU-P.862的標(biāo)準(zhǔn)要求，構(gòu)建中文標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音庫(kù)和失真語(yǔ)音庫(kù)（注意，在本文中，中文是指中國(guó)普通話)。把語(yǔ)音經(jīng)過(guò)編解碼器處理后，對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行主觀MOS (Mean Opinion Score)測(cè)試和客觀PESQ算法打分。然后，根據(jù)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行理論分析，最后，提出改進(jìn)的算法。

根據(jù)PESQ得分結(jié)果用高斯統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)分析對(duì)比PESQ算法對(duì)語(yǔ)音編碼器的評(píng)價(jià)性能。仿真結(jié)果如圖3-7所示，給出了不同語(yǔ)音編碼器的PESQ分?jǐn)?shù)分布圖。AMR有8種編碼速率，此處取最高速率12.2 kbps和最低速率4.75 kbps,O喓虴VRC進(jìn)行對(duì)比。PESQ分?jǐn)?shù)分布圖是根據(jù)高斯擬合繪制的。I [~~「- ■ -t T ；~n ???■■ AMR4.75k~ IUU -嵌 EVRC90 f、、— — - AMR12.2ki 80 A . / \I 70 ; ； /\ I 1S 60 ： \ [\ I I§ 50 i \ \ I \QR奶 / / \ I *i 30 / \ / V *2。 ； \ J /\ \10 ,? y ./ \ j2.8 3 3,2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6PESQ得分策合圖3-7不同語(yǔ)音編碼器的PESO分?jǐn)?shù)近似高斯分布圖高斯分布的形狀由均值和方差決定，峰值所對(duì)應(yīng)的值代表均值。從圖中可以發(fā)現(xiàn)AMR 12.2 kbps具有最高的平均值，EVRC的均值低于AMR12.2k，而高于AMR4.75k。方差的大小決定了鐘形的陸峭或扁平程度，方差越小，曲線越扁平越瘦高。在圖中，AMR的分?jǐn)?shù)曲線圖比EVRC的分?jǐn)?shù)曲線圖更窄

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本文編號(hào)：2801600