ITU-T P 56 FRENCH-1993 OBJECTIVE MEASUREMENT OF ACTIVE SPEECH LEVEL《有效话音电平的客观测量 电话传输质量 客观的测量仪器(12号研究组)15pp》.pdf

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1、UNION INTERNATIONALE DES TLCOMMUNICATIONS5)4 4 0 SECTEUR DE LA NORMALISATION (03/93)DES TLCOMMUNICATIONSDE LUIT15!,)4 $% ,! 42!.3-)33)/. 4 , 0(/.)15%!00!2%),3 $% -%352%3 /“*%#4)6%3-%352% /“*%#4)6%$5 .)6%!5 6/#!, !#4) modifie Helsinki, 1993)1 IntroductionLe CCITT estime quil est important de disposer

2、 dune mthode normalise pour la mesure objective du niveau de laparole, afin quil soit possible de comparer directement des mesures effectues par des Administrations diffrentes. Celaexige lemploi dun appareil de mesure capable de mesurer le niveau vocal actif et dont les rsultats soient indpendantsde

3、 linterprtation de loprateur.Dans la prsente Recommandation, un appareil de mesure est une unit complte comprenant les circuits dentre, lefiltre (si ncessaire), le processeur et le dispositif de visualisation. Le processeur contient lalgorithme de la mthode dedtection.Sous sa forme actuelle, lappare

4、il de mesure prsent ici peut tre utilis en toute scurit pour des expriences delaboratoire ou, avec prcaution, sur des circuits oprationnels. Des tudes se poursuivent sur:a) la manire selon laquelle lappareil de mesure peut tre utilis sur des circuits deux fils et quatre filspour dterminer qui parle

5、ou sil sagit dun cho; etb) la manire selon laquelle un tel appareil peut, par exemple, tablir une distinction entre parole etsignalisation.La mthode dcrite ici assure les meilleures conditions de comparaison et de continuit avec les tudes antrieures, pourautant quune surveillance approprie soit prvu

6、e, par exemple si cette fonction de surveillance est confie unoprateur. En particulier, la nouvelle mthode fournit des donnes et conduit des conclusions compatibles avec cellesqui ont permis dtablir la valeur conventionnelle (22 microwatts) de la puissance des signaux de parole aux bornesdentre 4 fi

7、ls du circuit international, spcifie dans la Recommandation G.223. Une mthode fonde sur lasurveillance par oprateur est dcrite dans lAnnexe A.La prsente Recommandation dcrit une mthode qui peut tre aisment mise en oeuvre grce la technologie actuelle.De plus, elle joue le rle de rfrence par rapport l

8、aquelle dautres mthodes peuvent tre compares. Lobjet de cetteRecommandation nest pas dexclure toute autre mthode mais de faire en sorte que les rsultats obtenus avec diffrentesmthodes soient les mmes.Le niveau vocal actif doit tre mesur et exprim en dcibels par rapport une rfrence spcifie, par les m

9、thodesindiques ci-aprs: Mthode A Mesure dune grandeur appele volume vocal et utilise pour la rgulation en temps reldu niveau de la parole (voir larticle 4). Mthode B mesure dune grandeur appele niveau vocal actif et utilise dautres fins (voirlarticle 5).Une comparaison des mesures obtenues avec les

10、mthodes A et B est prsente dans le Manuel de tlphonomtrie.NOTE Cet appareil de mesure ne peut pas tre utilis pour dterminer les niveaux de crte, mais on dispose de suf-fisamment de renseignements 1 donnant le rapport valeur instantane de crte/valeur efficace, condition que le signal nait pas tlimit

11、ni modifi, par exemple: par un crtage.2 TerminologieIl est recommand dadopter la terminologie suivante:volume vocal Ce terme, utilis jusquici comme synonyme de niveau vocal, devrait dornavant treemploy exclusivement pour dsigner une valeur fournie par la mthode A;niveau vocal actif Devrait tre emplo

12、y exclusivement pour dsigner une valeur fournie par la mthode B;niveau vocal Terme gnral dsignant une valeur fournie par toute mthode qui donne une valeurexprime en dcibels par rapport une rfrence spcifie.Les dfinitions de ces termes 2, et dautres termes connexes comme ceux relatifs aux appareils de

13、 mesureeux-mmes 3, devraient tre remanies comme il convient.2 Recommandation P.56 (03/93)3 Considrations gnrales3.1 Niveau lectrique, niveau acoustique et autres niveauxLa prsente Recommandation traite essentiellement des mesures lectriques donnant des rsultats exprims en unitslectriques, gnralement

14、 des dcibels par rapport une valeur de rfrence approprie telle quun volt. Cependant, si ona la garantie de ltalonnage et de la linarit du systme de transmission dans lequel se fait la mesure, il est possible derapporter le rsultat un autre point, en amont ou en aval du point de mesure; en cet autre

15、point, le signal peut existersous une forme non lectrique, acoustique par exemple. La puissance est proportionnelle au carr de la tension dans ledomaine lectrique, au carr de la pression acoustique dans le domaine acoustique; elle est lquivalent numrique delune ou de lautre dans le domaine numrique

16、et la valeur de rfrence doit tre du genre appropri (1 volt, 1 pascal,pression acoustique de rfrence gale 20 micropascals, ou toute autre unit spcifie, selon le cas).3.2 Conditions universellesPour toutes les catgories de mesures du niveau vocal, linformation fournie devrait comprendre: la dsignation

17、 dusystme de mesure, la mthode employe (A, B ou B-quivalente comme expliqu dans larticle 4, ou toute autremthode spcifie), la grandeur observe, les units et dautres renseignements pertinents tels que la valeur de la marge(voir explication plus loin) sil y a lieu.Il convient aussi dindiquer toutes le

18、s condition pertinentes de la mesure, par exemple: largeur de bande, position delappareil de mesure dans le circuit de communication, prsence ou absence dune impdance terminale. Hormis lalimitation de bande dont lobjet est dliminer les signaux parasites, aucune pondration de frquence ne doit treintr

19、oduite dans le trajet de mesure (qui nest pas le mme que le trajet de transmission).3.3 Formation de moyennesSi le compte rendu de mesure donne la moyenne de plusieurs lectures de lappareil, il y a lieu dexpliquer la mthodeapplique pour former les moyennes. Il faut faire une distinction entre le niv

20、eau moyen (volume vocal moyen ou niveauvocal actif moyen), pour lequel on prend la moyenne de plusieurs valeurs exprimes en dcibels, et la puissancemoyenne qui est forme de la manire suivante: conversion en units de puissance de plusieurs valeurs exprimes endcibels; calcul de la moyenne des valeurs

21、de puissance puis, facultativement, retour aux dcibels.On mentionnera toute correction qui aurait pu tre applique, ainsi que les faits ou les hypothses sur lesquels reposentles corrections. Par exemple, dans les calculs de charges, lorsquil y a de grandes diffrences entre les dures ou lesniveaux act

22、ifs des diffrentes parties de la parole mesures individuellement, on ajoute gnralement 0,115 s2au niveaumdian ou moyen pour estimer la puissance moyenne; la raison en est que la distribution des niveaux vocaux actifsmoyens (dB) est approximativement gaussienne.4 Mthode A - Indication immdiate du vol

23、ume vocal pour des applications en temps relPour mesurer le volume vocal aux fins de rgulation ou dajustement rapide du niveau par un oprateur humain, il y alieu de procder de la manire traditionnelle, en utilisant un des dispositifs indiqus dans la Recommandation P.52.Le choix de lappareil de mesur

24、e et la mthode dinterprtation des dviations de laiguille dpendent de lapplication,comme dcrit dans le Tableau 1.Les valeurs fournies par la mthode A seront consignes sous la forme dun volume vocal, on prcisera lappareilemploy, la grandeur observe et les units dans lesquelles le rsultat est exprim.TA

25、BLEAU 1/P.56Application Appareil de mesure Grandeur observeRgulation du niveau vocal danslquilibrage des sonies (en direct)Volumtre de lARAEN (SV3) Niveau dpass une seule foisen 3 secondesSuppression de la limitationdes crtesIndicateur de crte pour transmissionsradiophoniquesValeur maximale lue sur

26、lappareilMaintien du niveau optimal dans lesenregistrements sur bande magntiqueVU-mtre Moyenne des crtes( lexclusion des crtes extrmes)Recommandation P.56 (03/93) 35 Mthode B Niveau vocal actif pour dautres applications que celles mentionnes dansla mthode A5.1 Principe de la mesurePour mesurer le ni

27、veau vocal actif, on intgre une grandeur proportionnelle la puissance instantane sur lintervalle detemps total pendant lequel la parole est prsente (temps dactivit); on exprime ensuite le quotient, proportionnel lnergie totale divise par le temps dactivit, en dcibels par rapport la rfrence convenabl

28、e.La puissance moyenne dun signal vocal que lon sait tre prsent peut sexprimer avec une grande prcision daprs deschantillons prlevs une cadence trs infrieure la cadence de Nyquist. Cependant, la question la plus importante estde savoir quel critre utiliser pour dterminer la prsence de la parole.Lida

29、l serait que le critre indique la prsence de la parole pendant le mme pourcentage de temps o cette prsence estperue par une personne qui coute, non compris le bruit qui ne fait pas partie de la parole (par exemple, impulsions,chos et bruit stable pendant les priodes de silence), mais y compris les c

30、ourtes priodes pendant lesquelles la puissanceest faible ou nulle et qui ne sont pas perues comme des interruptions dans lcoulement de la parole 4. Il nest pasindispensable que le dtecteur fonctionne en synchronisme rigoureux avec les dbuts et les fins des missions de paroleperues: il peut y avoir u

31、n dlai dans le dclenchement et le retour au repos, pourvu que le temps dactivit total soitmesur correctement. Pour cette raison, les dtecteurs complexes dactivit vocale, fonctionnant en temps rel etappliquant un chantillonnage la cadence de Nyquist, par exemple ceux qui ont t utiliss avec succs dans

32、 laconcentration numrique de la parole, ne sont pas ncessairement les plus efficaces pour cette application. Ces dtecteursont pour fonction dindiquer quel moment une voie est disponible pour la transmission dune information: cet tat neconcide pas toujours avec labsence de parole; dun ct, il peut app

33、aratre pendant de courts intervalles qui devraienttre considrs comme faisant partie de la parole, dun autre ct, il peut tre retard longtemps aprs une mission deparole (pour des raisons de commodit dans lattribution des voies, par exemple).La prsente Recommandation dcrit la mthode de dtection qui rem

34、plit les conditions requises. La mthode supposelapplication dun seuil qui dpend du signal et qui ne peut tre spcifi lavance, de sorte quil nest pas possible degarantir lexactitude des rsultats pendant lexcution de la mesure; malgr cela, en accumulant suffisammentdinformations pendant lopration, il e

35、st possible dappliquer le seuil correct a posteriori et obtenir par consquent unrsultat correct trs peu de temps aprs la fin de la mesure. Dans les cas simples, il semble que lon puisse obtenir desrsultats similaires en procdant par adaptation continue du niveau de seuil, en temps rel; toutefois, il

36、 faut poursuivreltude pour voir jusqu quel point cette conclusion peut tre gnralise.5.2 Dtails de ralisationLalgorithme de la mthode B est le suivant.Supposons que le signal vocal est chantillonn une cadence correspondant f chantillons par seconde au minimum etquil est quantifi uniformment dans un d

37、omaine comprenant au moins 212intervalles de quantification (avec utilisationde 12 bits par chantillon, y compris le signe).NOTE Avec cette condition, on est sr que la gamme dynamique de la tension instantane est dau moins 66 dB, maisdeux facteurs conjuguent leurs effets pour rduire denviron 30 dB l

38、a gamme des niveaux vocaux actifs mesurables:1 il faut prvoir une marge pour le rapport puissance vocale de crte/puissance vocale moyenne, savoir environ 18 dBquand la probabilit de dpassement de cette valeur est de 0,001;2 il faut calculer des valeurs denveloppe jusqu 16 dB au moins par rapport au

39、niveau actif moyen: ces valeurs peuventtre fractionnaires, mais leur prcision sera insuffisante si elles sont calcules partir dun intervalle de quantification trs suprieurau double de la valeur dchantillonnage; cela signifie quil ne faut pas sattendre pouvoir mesurer un niveau vocal actif quidpasser

40、ait lintervalle de quantification de moins de 10 dB environ.Dsignons par xiles valeurs des chantillons successifs, avec i = 1, 2, 3 , et t = 1/f secondes lintervalle de temps entredes chantillons conscutifs.4 Recommandation P.56 (03/93)Les autres constantes ncessaires sont les suivantes:v Est le fac

41、teur dchelle du convertisseur analogique-numrique (volts/unit);T Est la constante de temps du lissage, en secondes;g = exp (- t/T) Est le coefficient de lissage;H Est le temps de maintien, en secondes;I = H/t Est larrondi au nombre entier le plus proche;M Est la marge en dB, diffrence entre le nivea

42、u de seuil et le niveau vocal actif.Supposons que les chantillons dentre sont soumis deux processus distincts, 1 et 2.Processus no1Cumul du nombre dchantillons n, de la somme s et de la somme des carrs, sq:ni= ni- 1+ 1si= si- 1+ xisqi= sqi- 1 + xi2o s0, sq0et n0(valeurs initiales) sont nuls.Processu

43、s no2Formation exponentielle de moyennes, en deux temps, sur les valeurs rectifies des signaux:pi= g pi- 1 + (1 - g) | xi|qi= g qi- 1 + (1 - g) | pi|o p0et q0(valeurs initiales) sont nuls.La suite des qiest appele lenveloppe; les pidsignent des grandeurs intermdiaires.Appliquons lenveloppe une srie

44、de tensions de seuil fixes, cj. Ces tensions doivent tre en progression gomtrique,avec une raison au plus gale 2 : 1 (6,02 dB), partir dune valeur correspondant environ la moiti du code maximalet sabaissant jusqu une valeur gale un intervalle de quantification, ou moins. Construisons dautre part une

45、 sriecorrespondante de comptages dactivit, aj, et une srie correspondante de comptages de maintien:pour chaque valeur successive de j:si qi cjou qi= cj, ajouter 1 ajet poser hj= 0;si qi200 5 500 5 500Rponse la limite infrieure relative 1 kHz- 25- 0,25- 0,25- 25Recommandation P.56 (03/93) 97.3 Mesure

46、s du niveau vocal7.3.1 Plage de fonctionnement pour les signaux vocauxLa plage de fonctionnement recommande pour les signaux vocaux est lie au niveau actif et devrait au moins aller de 0 - 30 dBV.NOTES1 La porte dynamique de lappareil de mesure dpendra du convertisseur analogique/numrique (ADC) (ana

47、logue-to-digital converter). Si ce convertisseur est rgl un niveau dentre au maximum de 10 volts (ce qui correspond au code tout en 1)et si on utilise larithmtique 12 bits fonde sur les bits de plus fort poids provenant du convertisseur, un bit de signe + 11 bitsdamplitude permettront davoir une gamme de 66 dB. La gamme mesurable sera denviron 35 dB moindre lorsque sera pris encompte, dune part, le rapport valeur de crte/valeur moyenne de 18 dB (les pointes de puissance vocale ne dpasseront le niveaudentre maximal que pendant moins