ITU-T P 83 FRENCH-1993 SUBJECTIVE PERFORMANCE ASSESSMENT OF TELEPHONE-BAND AND WIDEBAND DIGITAL CODECS《电话频段和宽带数字编解码器的主观性能评定 电话传输质量 主观意见的测试 12号研究组》.pdf

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1、 UNION INTERNATIONALE DES TLCOMMUNICATIONS UIT-T P.83 SECTEUR DE LA NORMALISATION (03/93) DES TLCOMMUNICATIONS DE LUIT QUALIT DE LA TRANSMISSION TLPHONIQUE ESSAIS SUBJECTIFS DOPINION VALUATION SUBJECTIVE DE LA QUALIT DES CODECS NUMRIQUES BANDE TLPHONIQUE ET LARGE BANDE Recommandation UIT-T P.83 (Ant

2、rieurement Recommandation du CCITT) AVANT-PROPOS LUIT-T (Secteur de la normalisation des tlcommunications) est un organe permanent de lUnion internationale des tlcommunications (UIT). Il est charg de ltude des questions techniques, dexploitation et de tarification, et met ce sujet des Recommandation

3、s en vue de la normalisation des tlcommunications lchelle mondiale. La Confrence mondiale de normalisation des tlcommunications (CMNT), qui se runit tous les quatre ans, dtermine les thmes que les Commissions dtudes de lUIT-T doivent examiner et propos desquels elles doivent mettre des Recommandatio

4、ns. La Recommandation UIT-T P.83, labore par la Commission dtudes XII (1988-1993) de lUIT-T, a t approuve par la CMNT (Helsinki, 1-12 mars 1993). _ NOTES 1 Suite au processus de rforme entrepris au sein de lUnion internationale des tlcommunications (UIT), le CCITT nexiste plus depuis le 28 fvrier 19

5、93. Il est remplac par le Secteur de la normalisation des tlcommunications de lUIT (UIT-T) cr le 1ermars 1993. De mme, le CCIR et lIFRB ont t remplacs par le Secteur des radiocommunications. Afin de ne pas retarder la publication de la prsente Recommandation, aucun changement na t apport aux mention

6、s contenant les sigles CCITT, CCIR et IFRB ou aux entits qui leur sont associes, comme Assemble plnire, Secrtariat, etc. Les futures ditions de la prsente Recommandation adopteront la terminologie approprie refltant la nouvelle structure de lUIT. 2 Dans la prsente Recommandation, le terme Administra

7、tion dsigne indiffremment une administration de tlcommunication ou une exploitation reconnue. UIT 1994 Droits de reproduction rservs. Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocop

8、ie et les microfilms, sans laccord crit de lUIT. Recommandation P.83 (03/93) i TABLE DES MATIRES Recommandation P.83 (03/93) Page 1 Introduction 1 2 Enregistrements de la source 2 2.1 Systme dmission. 2 2.2 Echantillons de parole. 2 3 Choix des paramtres dexprience 2 3.1 Conditions requises pour les

9、 codecs . 2 3.2 Conditions de rfrence 7 4 Conception des essais. 9 5 Procdure des essais dcoute. 9 5.1 Systme de rception 10 5.2 Echelles dapprciation subjective 10 5.3 Bruit lectrique . 10 6 Analyse des rsultats 10 Annexe A Comparaison des diffrentes dfinitions du SNR . 12 Annexe B Ensemble de para

10、mtres permettant de dterminer la qualit de fonctionnement des codecs. 13 B.1 Systmes bande troite (300-3400 Hz) 13 B.2 Systmes large bande (100-7000 Hz) 13 Rfrences . 14 Bibliographie . 14 Recommandation P.83 (03/93) 1 Recommandation P.83 Recommandation P.83 (03/93) VALUATION SUBJECTIVE DE LA QUALIT

11、 DES CODECS NUMRIQUES BANDE TLPHONIQUE ET LARGE BANDE (Helsinki, 1993) 1 Introduction La tlphonie numrique sintgre maintenant de plus en plus rapidement dans le rseau tlphonique public avec commutation (RTPC). Depuis les annes 60, la transmission numrique dans le RTPC a t synonyme de modulation par

12、impulsions et codage (MIC) de loi A 64 kbit/s (voir la Recommandation G.711). Maintenant, compte tenu dune meilleure connaissance des techniques de traitement des signaux combine aux progrs de la technologie, notamment des techniques LSI/VLSI, on sintresse davantage des mthodes de codage plus effica

13、ces que la MIC. Un exemple de cette volution est lintroduction de la MICDA 32 kbit/s (voir la Recommandation G.726). Plus rcemment, un codec large bande de 7 kHz et 64 kbit/s a t normalis par le CCITT (voir la Recommandation G.722). On accorde actuellement une attention considrable au codage faible

14、dbit binaire (LRE) (low rate encoding), cest-dire des dbits de 16 kbit/s et/ou moins. Lorsque le trajet de transmission est numrique et/ou non linaire, de simples mesures objectives telles que celles de la Recommandation G.712 sont insuffisantes pour assurer une qualit de transmission adquate. Le bu

15、t dune mthode dessai subjective est de mesurer la dgradation laquelle la partie non linaire du trajet de transmission contribue, afin que la qualit de lensemble du systme soit satisfaisante. A cet effet, les mesures doivent tre: a) fiables; et b) effectues de telle sorte quelles tiennent compte des

16、principales interactions entre la partie non linaire et les autres parties du systme de transmission. Cela implique la possibilit dimputer sans ambigut une contribution numrique chaque processus numrique et dutiliser celle-ci conjointement avec dautres dgradations pour estimer la qualit des connexio

17、ns tlphoniques. La prsente Recommandation, fonde sur lAnnexe B/P.80 et lexprience acquise la suite de plusieurs tudes internationales 2, 3, 4, 5, 6, dfinit une mthode dessai spcifique pour valuer les processus numriques de telle sorte que les effets de distorsion de quantification de ces processus s

18、ur la qualit de transmission puissent tre pris en considration dans le rseau tlphonique international en cours dvolution. Diverses mthodes sont possibles pour caractriser la qualit des processus numriques. Actuellement, ces mthodes comprennent des essais dcoute seulement qui impliquent: 1) des notes

19、 dopinion (par catgories); 2) des comparaisons doubles ou multiples; et 3) des tests darticulation. Pour la plupart des applications, le CCITT recommande dutiliser la mthode dvaluation par catgories absolues (ACR) (absolute category rating) fonde sur lchelle de qualit dcoute. Cependant, il y a des c

20、as o dautres chelles et mthodes dvaluation sont plus appropries et mieux adaptes; celles-ci sont utilises galement dans la prsente Recommandation. Seuls seront signals ci-aprs les cas o, exceptionnellement, la mthode ACR fonde sur lchelle de qualit dcoute nest pas utilise. NOTE La mthode dvaluation

21、par catgories de dgradation (DCR) (degradation category rating) 1 est dcrite en dtail dans lAnnexe D/P.80. Cette mthode est suppose convenir lorsque les dgradations numriques sont faibles. Elle peut donc tre particulirement utile pour loptimisation des systmes. Il faut noter en outre quune mthode de

22、 seuil pour comparaison directe, dcrite en dtail dans lAnnexe E/P.80, est elle aussi applicable pour loptimisation des systmes. La prsente Recommandation contient des indications sur la faon dvaluer la qualit des codecs numriques. Elle doit tre lue conjointement avec la Recommandation P.80. Il est n

23、cessaire en outre de complter les essais dcoute seulement par des essais de conversation mais aucune mthode na encore t adopte pour inclusion dans la prsente Recommandation. 2 Recommandation P.83 (03/93) 2 Enregistrements de la source Cet article est le mme que B.1/P.80, avec les exceptions indiques

24、 ci-aprs. 2.1 Systme dmission Pour les systmes bande troite (300-3400 Hz), il est recommand, si une comparaison des rsultats est ncessaire entre des laboratoires et des Administrations, que le ct mission du systme de rfrence intermdiaire (IRS) (intermediate reference system) soit conforme la Recomma

25、ndation P.48 et soit talonn selon la Recomman-dation P.64. Cependant, on a constat que la qualit des codecs vocaux faible dbit binaire pouvait dpendre sensiblement de la caractristique de frquence applique au signal vocal dentre. NOTE LIRS est reprsentatif des appareils tlphoniques analogiques (anne

26、s 1970) et la Commission dtudes 12 tudie actuellement un tlphone de rfrence reprsentatif dappareils tlphoniques modernes (voir la Figure 1/P.31). Si lon se propose dutiliser un systme large bande (100-7000 Hz) pour audioconfrence, le ct mission doit tre conforme la Publication 581-7 de la CEI. 2.2 E

27、chantillons de parole Il est recommand dutiliser au minimum deux phrases par chantillon, ce qui permet, par exemple, dvaluer des taux derreur binaire (BER) (bit-error-rate) de 0, 1:10000, 1:1000 et 1:100 (voir 3.1.4). Les BER compris entre 0 et 1:10000 exigeront un plus grand nombre de phrases par c

28、hantillon. 3 Choix des paramtres dexprience 3.1 Conditions requises pour les codecs 3.1.1 Niveaux dentre de parole Lors de lvaluation des codecs, on rgle gnralement les niveaux dentre par rapport au point de surcharge du codec. Il est recommand dutiliser des niveaux dentre de 14, 26 et 38 dB (quival

29、ant 8, 20, 32 dBm0) au-dessous du point de surcharge des codecs. Ces niveaux correspondent approximativement la valeur moyenne mesure au point de commutation international deux carts types. Dautres applications peuvent exiger des niveaux dentre diffrents. La Figure 1 montre leffet des variations du

30、niveau dentre vocal. T1203940-92/d01Notesmoyennesdopinion parordrecroissantNiveau dentre vocaux par ordre croissant FIGURE 1/P.83Notes moyennes dopinion pour les niveaux dentre vocauxRecommandation P.83 (03/93) 3 3.1.2 Niveaux dcoute Il est recommand dutiliser au moins trois niveaux dcoute. Ces nive

31、aux doivent se situer 10 dB de part et dautre du niveau dcoute prfr (voir B.2.1/P.80 pour obtenir des informations sur le niveau dcoute prfr). La Figure 2 montre leffet des variations du niveau dcoute. 3.1.3 Locuteurs 3.1.3.1 Locuteurs diffrents Il est recommand dutiliser au minimum deux hommes et d

32、eux femmes. La Figure 2 montre leffet de lutilisation de locuteurs diffrents. Cependant, si lon veut tester les variations en fonction des locuteurs, il est recommand dutiliser les locuteurs suivants: 8 hommes; 8 femmes; 8 enfants. T1203950-92/d02Notesmoyennesdopinionparordre croissantNiveau dcoute

33、par ordre croissant FIGURE 2/P.83Notes moyennes dopinion pour les niveaux dcouteHommesFemmes3.1.3.2 Locuteurs multiples Il est important de connatre la sensibilit du codec de multiples signaux dentre vocaux et de dterminer sil se produit ventuellement des effets dfavorables (par exemple, interruptio

34、n de transmission, signaux parasites, etc.). Si lon ne veut prendre en considration que lutilisation du combin, une combinaison de deux locuteurs diffrents avec des niveaux vocaux dentre spars de 20 dB est gnralement suffisante. Cependant, si lon veut utiliser le codec dans le mode confrence, cest-d

35、ire mains-libres, avec plusieurs locuteurs pouvant parler en mme temps, il faut sassurer que lalgorithme de codage sera mme de traiter le cas de plusieurs locuteurs dont les diffrences de niveau vocal pourraient tre nulles. Il est recommand dutiliser la mthode dvaluation par catgories de dgradation

36、(DCR) fonde sur lchelle 5 points du paragraphe 5.2.3 (voir galement lAnnexe D/P.80) ou la mthode de dtection de la rponse discontinue alternative fonde sur lchelle 3 points du paragraphe 5.2.4 (voir galement lAnnexe C/P.80) pour valuer les effets de locuteurs multiples. 3.1.4 Erreurs Elles dpendront

37、 de lapplication, cest-dire quelles varieront si celle-ci est utilise dans le RTPC ordinaire (systmes de lignes) ou, par exemple, dans un environnement radiolectrique tel que les radiocommunications mobiles. 4 Recommandation P.83 (03/93) Il est recommand, pour les systmes de lignes, dutiliser des er

38、reurs distribution alatoire avec des taux derreur binaire (BER) compris entre 0 et 1:1000. Naturellement, cela dpendra du nombre de phrases utilis dans un chantillon (voir 2.2). Dans certaines circonstances, il peut tre ncessaire de descendre jusqu un taux de 1:100. Pour dautres applications telles

39、que les radiocommunications mobiles, les erreurs peuvent trs bien tre du type salves derreurs et il convient donc dutiliser des erreurs de ce type. On utilise gnralement la mthode ACR fonde sur lchelle de qualit dcoute du paragraphe 5.2.1. Si, cependant, on sattend des conditions mdiocres, la mthode

40、 ACR fonde sur lchelle deffort dcoute du paragraphe 5.2.2 peut tre plus approprie. 3.1.5 Dbits binaires Le codec doit tre test tous les dbits binaires auxquels il est capable de fonctionner (par exemple pour la Recommandation G.722, ces dbits sont de 48 kbit/s, 56 kbit/s et 64 kbit/s et pour la Reco

41、mmandation G.726, ils sont de 16 kbit/s, 24 kbit/s, 32 kbit/s et 40 kbit/s). Cependant, le fonctionnement certains dbits binaires peut dpendre des conditions dexploitation et la charge du systme peut entrer en jeu (voir la Recommandation P.84). La Figure 3 montre leffet des variations du dbit binair

42、e. T1203960-92/d03Notesmoyennesdopinionparordre croissantDbit binaire de lignepar ordre croissant FIGURE 3/P.83Notes moyennes dopinion diffrents dbits binaires de ligne3.1.6 Transcodages On value gnralement un codec en association avec un processus de compression-extension de loi A ou . Un seul code

43、c analogique-analogique aura donc la configuration indique sur la Figure 4. T1203970-92/d04SortieEntre A/DCodeur deloi A/Codec D/ADcodeur deloi A/FIGURE 4/P.83Systme de transcodageRecommandation P.83 (03/93) 5 3.1.6.1 Mise en cascade asynchrone Cette mthode reflte lutilisation du codec dans un rseau

44、 fond sur une architecture 64 kbit/s. Chaque transcodage comporte donc une distorsion de quantification supplmentaire produite par le processus de compression-extension linaire/loi A ou , une distorsion daffaiblissement supplmentaire rsultant des tolrances dans les filtres anti-distorsion de repliem

45、ent et de reconstruction, ainsi que le bruit accumul dans la voie inactive. Cette configuration est illustre sur la Figure 5. Le CCITT recommande de tester 1, 2 et, au moins, 3 codecs en cascade. T1203980-92/d05EntreSortieA/DD/ACodeur de loi A/Dcodeur de loi A/CodecCodeur de loi A/Dc odeur de loi A/

46、CodecD/AA/DFIGURE 5/P.83Mise en cascade asynchrone3.1.6.2 Mise en cascade synchrone La configuration de circuit est reprsente sur la Figure 6; elle a lavantage de ne ncessiter quun processus de compression-extension de loi A ou et prsente donc une distorsion de quantification rduite compare celle du

47、 paragraphe 3.1.6.1. Le CCITT recommande de tester 1, 2 et, au moins, 3 codecs en cascade. T1203990-92/d06A/D Codec Codec Codec Codec D/AFIGURE 6/P.83Mise en cascade synchroneMIC linaire 14 bits3.1.6.3 Mise en cascade mixte Il est important de dterminer les effets de systmes en cascade qui utilisent un codage diffrents dbits binaires et une configuration de ce type est illustre sur la Figure 7. Il est essentiel de tester les combinaisons les plus