ITU-T P 83 SPANISH-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、 UNIN INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES UIT-T P.83 SECTOR DE NORMALIZACIN (03/93) DE LAS TELECOMUNICACIONES DE LA UIT CALIDAD DE TRANSMISIN TELEFNICA PRUEBAS SUBJETIVAS DE OPININ EVALUACIN DE LA CALIDAD DE FUNCIONAMIENTO SUBJETIVA DE LOS CODECS DIGITALES DE BANDA TELEFNICA Y DE BANDA ANCHA Recomen

2、dacin UIT-T P.83 (Anteriormente Recomendacin del CCITT) PREFACIO El Sector de Normalizacin de las Telecomunicaciones de la UIT (UIT-T) es un rgano permanente de la Unin Internacional de Telecomunicaciones. El UIT-T tiene a su cargo el estudio de las cuestiones tcnicas, de explotacin y de tarificacin

3、 y la formulacin de Recomendaciones al respecto con objeto de normalizar las telecomunicaciones sobre una base mundial. La Conferencia Mundial de Normalizacin de las Telecomunicaciones (CMNT), que se rene cada cuatro aos, establece los temas que habrn de abordar las Comisiones de Estudio del UIT-T,

4、que preparan luego Recomendaciones sobre esos temas. La Recomendacin UIT-T P.83, revisada por la Comisin de Estudio XII (1988-1993) del UIT-T, fue aprobada por la CMNT (Helsinki, 1-12 de marzo de 1993). _ NOTAS 1 Como consecuencia del proceso de reforma de la Unin Internacional de Telecomunicaciones

5、 (UIT), el CCITT dej de existir el 28 de febrero de 1993. En su lugar se cre el 1 de marzo de 1993 el Sector de Normalizacin de las Telecomunicaciones de la UIT (UIT-T). Igualmente en este proceso de reforma, la IFRB y el CCIR han sido sustituidos por el Sector de Radiocomunicaciones. Para no retras

6、ar la publicacin de la presente Recomendacin, no se han modificado en el texto las referencias que contienen los acrnimos CCITT, CCIR o IFRB o el nombre de sus rganos correspondientes, como la Asamblea Plenaria, la Secretara, etc. Las ediciones futuras en la presente Recomendacin contendrn la termin

7、ologa adecuada en relacin con la nueva estructura de la UIT. 2 Por razones de concisin, el trmino Administracin se utiliza en la presente Recomendacin para designar a una administracin de telecomunicaciones y a una empresa de explotacin reconocida. UIT 1994 Reservados todos los derechos. No podr rep

8、roducirse o utilizarse la presente Recomendacin ni parte de la misma de cualquier forma ni por cualquier procedimiento, electrnico o mecnico, comprendidas la fotocopia y la grabacin en micropelcula, sin autorizacin escrita de la UIT. Recomendacin P.83 (03/93) i NDICE Recomendacin P.83 (03/93) Pgina

9、1 Introduccin . 1 2 Grabaciones de seales en la fuente. 2 2.1 Sistema emisor 2 2.2 Muestras vocales. 2 3 Seleccin de los parmetros del experimento 2 3.1 Condiciones del cdec 2 3.2 Condiciones de referencia. 7 4 Plan del experimento 9 5 Procedimiento de la prueba de escucha 9 5.1 Sistema de recepcin

10、10 5.2 Escalas de opinin 10 5.3 Ruido elctrico 10 6 Anlisis de los resultados . 10 Anexo A Comparacin de las distintas definiciones de la relacin seal/ruido . 12 Anexo B Conjunto de parmetros para determinar la calidad de funcionamiento de cdecs. 13 B.1 Sistemas de banda estrecha (300-3400 Hz) 13 B.

11、2 Sistemas de banda ancha (100-7000 Hz) 13 Referencias 14 Bibliografa 14 Recomendacin P.83 (03/93) 1 Recomendacin P.83 Recomendacin P.83 (03/93) EVALUACIN DE LA CALIDAD DE FUNCIONAMIENTO SUBJETIVA DE LOS CODECS DIGITALES DE BANDA TELEFNICA Y DE BANDA ANCHA (Helsinki, 1993) 1 Introduccin Actualmente

12、se va introduciendo rpidamente la telefona digital en la red telefnica pblica conmutada (RTPC). Desde los aos 60, la transmisin digital en la RTPC es sinnimo de MIC de ley A a 64 kbit/s (vase la Recomen-dacin G.711). Actualmente, el mejor conocimiento de las tcnicas de tratamiento de la seal junto c

13、on los avances tecnolgicos, fundamentalmente las tcnicas de integracin a gran escala y a muy gran escala (LSI/VLSI), suscitan un creciente inters por los mtodos de codificacin ms eficaces que el de MIC. Un ejemplo de este desarrollo es la introduccin de MICDA de 32 kbit/s (Recomendacin G.726). Recie

14、ntemente el CCITT ha normalizado un cdec de banda ancha de 7 kHz a 64 kbit/s (Recomendacin G.722). Actualmente el inters est centrado en la codificacin de baja velocidad binaria (LRE, low rate encoding), es decir, a velocidades binarias de 16 kbit/s o inferiores. Cuando el trayecto de transmisin es

15、digital y/o no lineal, las mediciones de objetivos sencillos, como se describe en la Recomendacin G.712, son insuficientes para asegurar la adecuada calidad de transmisin. El objeto de una metodologa de prueba subjetiva consiste en medir la degradacin causada por el tramo no lineal del trayecto de t

16、ransmisin, de tal forma que el comportamiento de todo el sistema sea satisfactorio. Para ello, las mediciones: a) deben ser fiables; y b) deben realizarse de forma que se tengan en cuenta las interacciones principales entre los tramos no lineales y los otros tramos del sistema de transmisin. Esto su

17、pone tener la posibilidad de asignar de forma unvoca una contribucin numrica a cada proceso digital as como la posibilidad de utilizar esta contribucin asignada junto con otras degradaciones para estimar la calidad de funcionamiento de la conexin telefnica. La presente Recomendacin, basada en el Ane

18、xo B/P.80 as como en la experiencia obtenida en diversos experimentos de carcter internacional 2, 3, 4, 5, 6, define un mtodo de prueba especfico para evaluar los procesos digitales, de forma que los efectos de distorsin de cuantificacin de estos procesos sobre la calidad de funcionamiento de la tra

19、nsmisin puedan tenerse en cuenta en la red telefnica internacional en constante evolucin. Para caracterizar la calidad de funcionamiento de los procesos digitales pueden utilizarse varios mtodos. Actualmente dichos mtodos consisten en pruebas de slo escucha referentes a: 1) ndices de opinin (categor

20、as); 2) comparaciones por pares o mltiples; y 3) pruebas de nitidez. Para la mayora de las aplicaciones el CCITT recomienda la utilizacin del mtodo de ndices por categoras absolutas (ACR, absolute category rating) que utiliza la escala de calidad de escucha. Sin embargo, a veces es ms adecuado y con

21、viene utilizar otras escalas y mtodos de ndices, por lo que tambin se utilizan en esta Recomendacin. Slo se indicarn las desviaciones con respecto a la utilizacin del mtodo ACR que utiliza la escala de calidad de escucha. NOTA El mtodo de ndices por categoras de degradacin (DCR, degradation category

22、 rating) 1 se escribe con detalle en el Anexo D/P.80. Se recomienda emplear este mtodo cuando las degradaciones digitales son pequeas, por consiguiente, puede ser muy til a la hora de optimizar el sistema. Cabe sealar igualmente que para optimizar los sistemas tambin puede aplicarse el mtodo del umb

23、ral a fin de efectuar comparaciones directas; dicho mtodo se escribe detalladamente en el Anexo E/P.80. La presente Recomendacin contiene indicaciones sobre la forma de evaluar la calidad de funcionamiento de los codecs digitales y debe considerarse juntamente con la Recomendacin P.80. Adems, es pre

24、ciso complementar las pruebas de slo escucha con pruebas de conversacin, pero hasta ahora no se ha llegado a un acuerdo sobre un mtodo para incluirlo en esta Recomendacin. 2 Recomendacin P.83 (03/93) 2 Grabaciones de seales en la fuente Esta clusula es la misma que B.1/P.80, con las siguientes excep

25、ciones. 2.1 Sistema emisor Para sistemas de banda estrecha (300-3400 Hz), si es preciso comparar los resultados obtenidos en los laboratorios y en las administraciones, se recomienda utilizar el sistema intermedio de referencia (IRS, intermediate reference system) especificado en la Recomendacin P.4

26、8 y calibrado de acuerdo con la Recomendacin P.64. Sin embargo, se ha determinado que la calidad de funcionamiento de los codecs vocales de baja velocidad binaria puede depender muy significativamente de la caracterstica de frecuencia aplicada a la seal vocal de entrada. NOTA El IRS es representativ

27、o de los aparatos telefnicos analgicos (del decenio de 1970) y actualmente la Comisin de Estudio 12 est estudiando un telfono de referencia representativo de los aparatos telefnicos modernos (vase Figura 1/P.31). Si se va a utilizar para audioconferencia un sistema de banda ancha (100-7000 Hz) el ex

28、tremo emisor debe cumplir las especificaciones de la Publicacin 581.7 de la CEI. 2.2 Muestras vocales Se recomienda utilizar un mnimo de dos frases por muestra, lo que permite, por ejemplo, evaluar tasas de errores en los bits (BER, bit-error-rate) de 0, 1:10000, 1:1000 y 1:100 (vase 3.1.4). Los val

29、ores de BER entre 0 y 1:10000 exigirn un nmero mayor de frases por muestra. 3 Seleccin de los parmetros del experimento 3.1 Condiciones del cdec 3.1.1 Niveles de entrada de la seal vocal Cuando se evala el cdec es prctica habitual ajustar los niveles de entrada con relacin al punto de saturacin del

30、cdec. Se recomienda utilizar niveles de entrada de 14, 26 y 38 dB por debajo del punto de saturacin del cdec (equivalentes a valores de 8, 20 y 32 dBm0). Esto es aproximadamente igual al valor medio medido en el punto de conmutacin internacional dos desviaciones tpicas. Otras aplicaciones pueden exi

31、gir distintos niveles de entrada. En la Figura 1 se representa el efecto que produce una modificacin en el nivel de entrada de la seal vocal. T1203940-92/d01NotamediadeopinincrecienteNivel de entrada de la seal vocal creciente FIGURA 1/P.83Notas medias de opinin en funcin de los nivelesde entrada de

32、 la seal vocalRecomendacin P.83 (03/93) 3 3.1.2 Niveles de escucha Se recomienda utilizar al menos tres niveles de escucha que no deben diferir en ms de 10 dB del nivel de escucha preferido (vase B.2.1/P.80 para informacin sobre niveles de escucha preferidos). En la Figura 2 se representa el efecto

33、que produce la modificacin del nivel de escucha. 3.1.3 Participantes 3.1.3.1 Diversidad de participantes Se recomienda una participacin mnima de dos hombres y dos mujeres. En la Figura 2 se representa el efecto de participantes distintos. Sin embargo, si se va a probar la dependencia con los partici

34、pantes se debe emplear el siguiente nmero de sujetos: 8 hombres 8 mujeres 8 nios T1203950-92/d02Notamedia deopinincrecienteNivel de escucha creciente FIGURA 2/P.83Nota media de opinin en funcin del nivel de escuchaHombreMujer3.1.3.2 Mltiples participantes Es importante conocer la robustez del cdec f

35、rente a diversas seales vocales de entrada y determinar si pueden aparecer efectos negativos tales como cortes de la transmisin, seales parsitas, etc. Si slo va a considerarse la utilizacin del microtelfono, normalmente es suficiente la combinacin de dos participantes distintos con niveles de entrad

36、a de la seal vocal separados 20 dB. Sin embargo, si va a utilizarse el modo conferencia; es decir, telfono de manos libres, donde ms de un participante pueda hablar al mismo tiempo hay que asegurar que el algoritmo de codificacin puede tratar varios participantes cuya diferencia de nivel de seal voc

37、al puede ser nula. Para evaluar los efectos de mltiples participantes se recomienda utilizar el mtodo de ndices por categoras de degradacin (DCR) que hace uso de la escala de 5 notas de 5.2.3 (vase tambin el Anexo D/P.80) o el mtodo de detectabilidad de respuesta cuantificada que utiliza la escala d

38、e 3 notas de 5.2.4 (vase tambin el Anexo C/P.80). 3.1.4 Errores stos dependern de la aplicacin, es decir, de que los codecs se utilicen en la RTPC convencional (sistemas de lneas) o, por ejemplo, en un entorno radioelctrico como el de las radiocomunicaciones mviles. 4 Recomendacin P.83 (03/93) En si

39、stemas de lneas se recomienda utilizar errores distribuidos aleatoriamente con una tasa de errores en los bits (BER) entre 0 y 1:1000. Evidentemente, depender del nmero de frases utilizadas en una muestra (vase 2.2). En algunas circunstancias es necesario efectuar pruebas con valores de BER de hasta

40、 1:100. Para otras aplicaciones, como las de radiocomunicaciones mviles, los errores pueden ser del tipo rfaga y, por consiguiente, convendra emplear errores de este tipo. Normalmente se utiliza el mtodo ACR que hace uso de la escala de calidad de escucha (5.2.1). Sin embargo, en caso de que se supo

41、nga una baja calidad, puede ser ms adecuado utilizar el mtodo ACR que utilice la escala de esfuerzo de escucha (5.2.2). 3.1.5 Velocidades binarias El cdec debe comprobarse para todas las velocidades binarias con las que es capaz de trabajar; para las especificaciones indicadas en la Recomendacin G.7

42、22 estas velocidades son de 48 kbit/s, 56 kbit/s y 64 kbit/s y para las de la Recomendacin G.726, de 16 kbit/s, 24 kbit/s, 32 kbit/s y 40 kbit/s. Sin embargo, el funcionamiento a ciertas velocidades binarias puede depender de las condiciones de explotacin y puede aplicarse la carga del sistema (vase

43、 la Recomendacin P.84). La Figura 3 representa el efecto de la modificacin de la velocidad binaria. T1203960-92/d03Notamediadeopinin crecienteVelocidad binaria de lnea creciente FIGURA 3/P.83Nota media de opinin en funcin de lavelocidad binaria de lnea3.1.6 Transcodificaciones Es habitual evaluar el

44、 comportamiento de un cdec asociado a un proceso de compansin de ley A o ley . Por consiguiente, un cdec con entrada y salida analgicas tendr la configuracin mostrada en la Figura 4. T1203970-92/d04SalidaEntrada A/DCodificadorde ley A/Cdec D/ADecodificadorde ley A/FIGURA 4/P.83Esquema de transcodifi

45、cacinRecomendacin P.83 (03/93) 5 3.1.6.1 Conexin asncrona en cascada Este mtodo refleja la utilizacin del cdec en la red, basada en la arquitectura de 64 kbit/s. Por consiguiente, cada transcodificacin incluye una distorsin de cuantificacin adicional, debida a la transicin de compansin lineal a comp

46、ansin de ley A o , y a la distorsin de atenuacin adicional debida a las tolerancias de los filtros de reconstruccin y de antisolapamiento ms el ruido acumulado de canal en reposo. Esta configuracin se representa en la Figura 5. El CCITT recomienda que se comprueben uno, dos y, como mnimo, tres codec

47、s conectados en cascada. T1203980-92/d05EntradaSalidaA/DD/ACodificador de ley A/Decodificador de ley A/CdecCdecD/AA/DFIGURA 5/P.83Conexin asncrona en cascadaCodificador de ley A/Decodificador de ley A/3.1.6.2 Conexin sncrona en cascada La configuracin del circuito se representa en la Figura 6 y pres

48、enta la ventaja de que existe nicamente un proceso de compansin de ley A o y, por consiguiente, aparece una distorsin de cuantificacin reducida en comparacin con el caso anterior (3.1.6.1). El CCITT recomienda que se comprueben uno, dos y, como mnimo, tres cdecs conectados en cascada. T1203990-92/d06A/D Cdec Cdec Cdec Cdec A/DFIGURA 6/P.83Conexin sncrona en cascadaMIC lineal de 14 bits3.1.6.3 Conexin mixta en cascada Es importante conocer los efectos de los sistemas en cascada que ut