基于多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的MOS測(cè)試解決方案

1引言

隨著無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的逐漸普及，客戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的整體語(yǔ)音服務(wù)質(zhì)量要求不斷提高，語(yǔ)音質(zhì)量的好壞直接影響著用戶(hù)對(duì)于運(yùn)營(yíng)商的選擇。因此，根據(jù)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的要求，建立一套語(yǔ)音質(zhì)量客觀(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)更好地對(duì)網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行定量分析和評(píng)估，逐步成為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中必須考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。

最早的語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)僅是基于無(wú)線(xiàn)質(zhì)量指標(biāo)（RxQual，C/I，F(xiàn)FER等），但實(shí)際語(yǔ)音在傳輸中會(huì)經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)、傳輸、交換、路由等多個(gè)節(jié)點(diǎn)，任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致用戶(hù)語(yǔ)音感知差，僅僅考慮無(wú)線(xiàn)指標(biāo)是無(wú)法發(fā)現(xiàn)和定位語(yǔ)音質(zhì)量問(wèn)題的，于是基于用戶(hù)感知的語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)方法逐漸成為用戶(hù)語(yǔ)音服務(wù)質(zhì)量評(píng)測(cè)的最主要標(biāo)準(zhǔn)。

2MOS語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

常用的語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià)方法分為主觀(guān)評(píng)價(jià)和客觀(guān)評(píng)價(jià)。早期語(yǔ)音質(zhì)量的評(píng)價(jià)方式是主觀(guān)評(píng)價(jià)，人們?cè)诖蛲娫?huà)之后通過(guò)人耳來(lái)感知語(yǔ)音質(zhì)量的好環(huán)。1996年，國(guó)際ITU組織在ITU-TP.800和P.830建議書(shū)開(kāi)始制訂相關(guān)的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，即MOS（MeanOpinionScore）測(cè)試。它是一種主觀(guān)測(cè)試方法，將用戶(hù)接聽(tīng)和感知語(yǔ)音質(zhì)量的行為進(jìn)行調(diào)研和量化，由不同的調(diào)查用戶(hù)分別對(duì)原始標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音和經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)傳播后的衰退聲音進(jìn)行主觀(guān)感受對(duì)比，評(píng)出MOS分值（見(jiàn)表1）。顯而易見(jiàn)，在現(xiàn)實(shí)中讓一組人接聽(tīng)語(yǔ)音和評(píng)價(jià)語(yǔ)音質(zhì)量是非常困難和昂貴的。

因此，ITU組織推行了大量的端到端語(yǔ)音質(zhì)量客觀(guān)測(cè)試技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，發(fā)布了幾種語(yǔ)音評(píng)估算法標(biāo)準(zhǔn)（PAMS，PSQM，PSQM+，MNB，PESQ）。MOS評(píng)測(cè)開(kāi)始擺脫原始的主觀(guān)評(píng)估方式，使用量化算法計(jì)算相對(duì)應(yīng)的級(jí)別及語(yǔ)音質(zhì)量好壞程度。其中，P.862-PESQ（PerceptualEvaluationof Speech Quality）算法是ITU組織在2001年2月發(fā)布的目前最新的語(yǔ)音傳輸質(zhì)量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，由于其強(qiáng)大的功能和良好的相關(guān)性，它迅速成為目前最主流的語(yǔ)音評(píng)估算法。PESQ算法適用于評(píng)價(jià)各類(lèi)端到端網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音質(zhì)量，它綜合考慮了感知中的各項(xiàng)影響因素（如編解碼失真、錯(cuò)誤、丟包、延時(shí)、抖動(dòng)和過(guò)濾等），客觀(guān)地評(píng)價(jià)語(yǔ)音信號(hào)的質(zhì)量，從而提供可以完全量化的語(yǔ)音質(zhì)量衡量方法。

表1MOS分值對(duì)照表

3PESQ算法原理

從PESQ算法模型的結(jié)構(gòu)圖中可以看到整個(gè)算法的處理流程（見(jiàn)圖1）。參考信號(hào)和通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸后的退化信號(hào)通過(guò)電平調(diào)整，再用輸入濾波器模擬標(biāo)準(zhǔn)電話(huà)聽(tīng)筒進(jìn)行濾波（FFT）。這兩個(gè)信號(hào)在時(shí)間上對(duì)準(zhǔn)，并通過(guò)聽(tīng)覺(jué)變換和認(rèn)知模型，映射到對(duì)主觀(guān)平均意見(jiàn)分的預(yù)測(cè)。一般情況下，輸出信號(hào)和參照信號(hào)的差異性越大，計(jì)算出的MOS分值就越低。

圖1PESQ算法模型

PESQ作為ITU-P.862中推薦的語(yǔ)音評(píng)估最新算法，相對(duì)于PSQM和MNB只能用于窄帶編解碼測(cè)量，并且對(duì)某些類(lèi)型的編解碼、背景噪聲和端到端的影響，比如濾波和時(shí)延變化只能給出不精確的預(yù)測(cè)值，它的算法模型能提供更好的相關(guān)性（見(jiàn)表2），能在更廣泛的條件下對(duì)主觀(guān)質(zhì)量給出精確地預(yù)測(cè)，包括背景噪聲、模擬濾波、時(shí)延變化等。