ITU-T P 862 FRENCH-2001 Perceptual evaluation of speech quality (PESQ) An objective method for end-to-end speech quality assessment of narrow-band telephone networks and speech cod.pdf

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1、 UNION INTERNATIONALE DES TLCOMMUNICATIONS UIT-T P.862SECTEUR DE LA NORMALISATION DES TLCOMMUNICATIONS DE LUIT (02/2001) SRIE P: QUALIT DE TRANSMISSION TLPHONIQUE, INSTALLATIONS TLPHONIQUES ET RSEAUX LOCAUX Mthodes dvaluation objective et subjective de la qualit Evaluation de la qualit vocale perue:

2、 mthode objective dvaluation de la qualit vocale de bout en bout des codecs vocaux et des rseaux tlphoniques bande troite Recommandation UIT-T P.862 (Antrieurement Recommandation du CCITT) RECOMMANDATIONS UIT-T DE LA SRIE P QUALIT DE TRANSMISSION TLPHONIQUE, INSTALLATIONS TLPHONIQUES ET RSEAUX LOCAU

3、X Vocabulaire et effets des paramtres de transmission sur lopinion des usagers Srie P.10 Lignes et postes dabonns Srie P.30 P.300 Normes de transmission Srie P.40 Appareils de mesures objectives Srie P.50 P.500 Mesures lectroacoustiques objectives Srie P.60 Mesures de la sonie vocale Srie P.70 Mthod

4、es dvaluation objective et subjective de la qualit Srie P.80 P.800 Qualit audiovisuelle dans les services multimdias Srie P.900 Pour plus de dtails, voir la Liste des Recommandations de lUIT-T. UIT-T P.862 (02/2001) i Recommandation UIT-T P.862 Evaluation de la qualit vocale perue: mthode objective

5、dvaluation de la qualit vocale de bout en bout des codecs vocaux et des rseaux tlphoniques bande troite Rsum La prsente Recommandation dcrit une mthode objective de prvision de la qualit subjective de la tlphonie 3,1 kHz (bande troite) avec combin et des codecs vocaux bande troite. La prsente Recomm

6、andation donne une description approfondie de la mthode, des conseils sur ses modalits dutilisation et prsente une partie des rsultats dun test de performance effectu par la Commission dtudes 12 pendant la priode 1999-2000. Une implmentation de rfrence C-ANSI, dcrite lAnnexe A, fait lobjet de fichie

7、rs spars qui font partie intgrante de la prsente Recommandation. Est galement spcifie lAnnexe A une procdure dessai de conformit qui permet lutilisateur de confirmer la validit dune autre implmentation du modle. Cette implmentation de rfrence C-ANSI prvaudra en cas de divergences entre le texte de l

8、a description figurant dans la prsente Recommandation et la mise en uvre de rfrence C-ANSI. La prsente Recommandation comporte un document lectronique contenant une implmentation de rfrence en langage C de lalgorithme PESQ et des donnes de test de conformit. Source La Recommandation P.862 de lUIT-T,

9、 labore par la Commission dtudes 12 (2001-2004) de lUIT-T, a t approuve le 23 fvrier 2001 selon la procdure dfinie dans la Rsolution 1 de lAMNT. ii UIT-T P.862 (02/2001) AVANT-PROPOS LUIT (Union internationale des tlcommunications) est une institution spcialise des Nations Unies dans le domaine des

10、tlcommunications. LUIT-T (Secteur de la normalisation des tlcommunications) est un organe permanent de lUIT. Il est charg de ltude des questions techniques, dexploitation et de tarification, et met ce sujet des Recommandations en vue de la normalisation des tlcommunications lchelle mondiale. LAssemb

11、le mondiale de normalisation des tlcommunications (AMNT), qui se runit tous les quatre ans, dtermine les thmes dtude traiter par les Commissions dtudes de lUIT-T, lesquelles laborent en retour des Recommandations sur ces thmes. Lapprobation des Recommandations par les Membres de lUIT-T seffectue sel

12、on la procdure dfinie dans la Rsolution 1 de lAMNT. Dans certains secteurs des technologies de linformation qui correspondent la sphre de comptence de lUIT-T, les normes ncessaires se prparent en collaboration avec lISO et la CEI. NOTE Dans la prsente Recommandation, lexpression “Administration“ est

13、 utilise pour dsigner de faon abrge aussi bien une administration de tlcommunications quune exploitation reconnue. DROITS DE PROPRIT INTELLECTUELLE LUIT attire lattention sur la possibilit que lapplication ou la mise en uvre de la prsente Recommandation puisse donner lieu lutilisation dun droit de p

14、roprit intellectuelle. LUIT ne prend pas position en ce qui concerne lexistence, la validit ou lapplicabilit des droits de proprit intellectuelle, quils soient revendiqus par un Membre de lUIT ou par une tierce partie trangre la procdure dlaboration des Recommandations. A la date dapprobation de la

15、prsente Recommandation, lUIT avait t avise de lexistence dune proprit intellectuelle protge par des brevets acqurir pour mettre en uvre la prsente Recommandation. Toutefois, comme il ne sagit peut-tre pas de renseignements les plus rcents, il est vivement recommand aux responsables de la mise en uvr

16、e de consulter la base de donnes des brevets du TSB. UIT 2001 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 photocopie et les microfilms, sans laccord crit d

17、e lUIT. UIT-T P.862 (02/2001) iii TABLE DES MATIRES Page 1 Introduction 1 2 Rfrences normatives 1 3 Abrviations . 2 4 Domaine dapplication 2 5 Conventions 4 6 Aperu gnral de lvaluation PESQ. 5 7 Comparaison entre notes objectives et notes subjectives . 6 7.1 Coefficient de corrlation . 7 7.2 Erreurs

18、 rsiduelles 7 8 Prparation du matriel vocal trait 7 8.1 Matriel source . 8 8.1.1 Choix du matriel source. 8 8.1.2 Structure temporelle et dure du matriel source 8 8.1.3 Filtrage et talonnage de niveau 9 8.2 Adjonction de bruit de fond 9 8.3 Traitement dans le systme soumis lessai. 9 9 Choix des para

19、mtres exprimentaux. 10 10 Description de lalgorithme PESQ 10 10.1 Prtraitement dalignement de niveau et dalignement temporel (Figure 3). 14 10.1.1 Calcul du gain total du systme. 14 10.1.2 Filtrage du systme IRS 14 10.1.3 Alignement temporel. 14 10.2 Modle perceptif (Figures 4a et 4b) . 16 10.2.1 Pr

20、calcul de rglages de constantes 16 10.2.2 Filtrage la rception du systme IRS 17 10.2.3 Calcul de lintervalle de temps de parole active 17 10.2.4 Transforme rapide de Fourier court terme 17 10.2.5 Calcul des densits de puissance fondamentale 17 10.2.6 Compensation partielle de la densit de puissance

21、fondamentale initiale pour lgalisation de la fonction de transfert . 18 10.2.7 Compensation partielle de la densit de puissance fondamentale soumise distorsion pour les variations de gain dans le temps entre le signal dgrad et le signal initial 18 10.2.8 Calcul des densits de sonie . 18 10.2.9 Calcu

22、l de la densit de perturbation 18 iv UIT-T P.862 (02/2001) Page 10.2.10 Multiplication cellule par cellule avec un facteur dasymtrie . 19 10.2.11 Cumul des densits de perturbation par rapport la frquence et accentuation des parties du signal initial ayant une faible valeur de sonie . 19 10.2.12 Annu

23、lation de la perturbation pour les trames durant lesquelles le temps de propagation a subi une diminution importante. 20 10.2.13 Ralignement des intervalles errons 20 10.2.14 Cumul des valeurs de perturbation dans des intervalles de fraction de seconde 20 10.2.15 Cumul des valeurs de perturbation pe

24、ndant la dure du signal vocal (10 secondes environ), incluant un facteur de rcentet . 20 10.2.16 Calcul de la note dvaluation PESQ. 20 Annexe A Implmentation de rfrence de lvaluation PESQ et tests de conformit. 21 Fichier lectronique: Implmentation de rfrence en langage C de lalgorithme PESQ et donn

25、es de test de conformit UIT-T P.862 (02/2001) 1 Recommandation UIT-T P.862 Evaluation de la qualit vocale perue: mthode objective dvaluation de la qualit vocale de bout en bout des codecs vocaux et des rseaux tlphoniques bande troite11 Introduction La mthode objective dcrite dans la prsente Recomman

26、dation est appele “Evaluation de la qualit vocale perue“ (PESQ, perceptual evaluation of speech quality). Elle constitue laboutissement de plusieurs annes dtude et sapplique non seulement aux codecs vocaux mais aussi aux mesures de bout en bout. Dans la ralit, les systmes peuvent tre soumis filtrage

27、, prsenter un temps de propagation variable et subir des distorsions dues des erreurs de transmission dans la voie et des codecs faible dbit binaire. La mthode de mesure de la qualit vocale perue (PSQM, perceptual speech quality measure) dcrite dans lUIT-T P.861 (fvrier 1998), dont lutilisation na t

28、 recommande que pour lvaluation des codecs vocaux, na pas permis de tenir dment compte du filtrage, du temps de propagation variable et des distorsions localises de courte dure. La mthode dvaluation PESQ prend en compte ces effets au moyen de lgalisation de la fonction de transfert, de lalignement t

29、emporel et dun nouvel algorithme de calcul des valeurs moyennes de distorsion dans le temps. La validation de la mthode dvaluation PESQ a t assure par un certain nombre dexpriences qui ont permis den tester expressment la performance compte tenu dun ensemble de facteurs tel que le filtrage, le temps

30、 de propagation variable, les distorsions due au codage et les erreurs de transmission dans la voie. Il est recommand dutiliser la mthode PESQ pour lvaluation de la qualit de la parole de la tlphonie 3,1 kHz (bande troite) avec combin et des codecs vocaux bande troite. 2 Rfrences normatives La prsen

31、te Recommandation se rfre certaines dispositions des Recommandations UIT-T et textes suivants qui, de ce fait, en sont parties intgrantes. Les versions indiques taient en vigueur au moment de la publication de la prsente Recommandation. Toute Recommandation ou tout texte tant sujet rvision, les util

32、isateurs de la prsente Recommandation sont invits se reporter, si possible, aux versions les plus rcentes des rfrences normatives suivantes. La liste des Recommandations de lUIT-T en vigueur est rgulirement publie. UIT-T P.800 (1996), Mthodes dvaluation subjective de la qualit de transmission. UIT-T

33、 P.810 (1996), Appareil de rfrence bruit modul (MNRU). UIT-T P.830 (1996), Evaluation subjective de la qualit des codecs numriques bande tlphonique et large bande. UIT-T Supplment 23 de la srie P (1998), Base de donnes de signaux vocaux cods de lUIT-T. _ 1La prsente Recommandation comporte un docume

34、nt lectronique contenant une implmentation de rfrence en langage C de lalgorithme PESQ et des donnes de test de conformit. 2 UIT-T P.862 (02/2001) 3 Abrviations La prsente Recommandation utilise les abrviations suivantes: ACR valuation par catgories absolues (absolute category rating) CELP prdiction

35、 linaire avec excitation par code (code excited linear prediction) DMOS note moyenne dapprciation de la dgradation (degradation mean opinion score) HATS simulateur de tte et de torse (head and torso simulator) IRS systme de rfrence intermdiaire (intermediate reference system) LQ qualit dcoute (liste

36、ning quality) MIC modulation par impulsions et codage MOS note moyenne dopinion (mean opinion score) PESQ valuation de la qualit vocale perue (perceptual evaluation of speech quality) PSQM mesure de la qualit vocale perue (perceptual speech quality measure) 4 Domaine dapplication Les Tableaux 1 3 do

37、nnent un aperu gnral des facteurs exprimentaux, des techniques de codage et des applications retenus dans la prsente Recommandation, tablis daprs les rsultats du test de performance effectu par la Commission dtudes 12. Le Tableau 1 indique les relations entre les facteurs exprimentaux, les technique

38、s de codage et les applications pour lesquels la prsente Recommandation sest rvle dune prcision acceptable. Le Tableau 2 rpertorie les conditions pour lesquelles la mthode dvaluation PESQ dfinie dans la prsente Recommandation est rpute fournir des prdictions inexactes ou nest pas cense tre utilise.

39、Enfin, le Tableau 3 numre les facteurs, techniques et applications pour lesquels la mthode dvaluation PESQ na pas encore t valide ce jour. Bien que les valeurs de corrlation entre les notes objectives et subjectives obtenues lors du test de performance stablissaient au voisinage de 0,935 pour les do

40、nnes connues et pour les donnes inconnues, lalgorithme PESQ ne saurait tre utilis en lieu et place dessais subjectifs. Il convient galement de noter que lalgorithme PESQ noffre pas une valuation complte de la qualit de transmission. Il ne mesure que les effets produits dans un seul sens, par la dist

41、orsion du son et le bruit affectant la qualit de la parole. Les effets de laffaiblissement en sonie, du temps de propagation, de leffet local, de lcho et dautres dgradations lies linteraction bidirectionnelle (par exemple, crteur de centre) ne sont pas pris en compte dans les notes calcules par lalg

42、orithme PESQ. En consquence, il est possible davoir des notes PESQ leves malgr une qualit mdiocre dans lensemble de la connexion. Tableau 1/P.862 Facteurs pour lesquels la mthode PESQ sest rvle dune prcision acceptable Facteurs exprimentaux Niveaux dentre des signaux de parole dans un codec Erreur d

43、e transmission dans la voie Perte de paquets et masquage de perte de paquets avec les codecs CELP Dbits lorsque le codec peut fonctionner selon plusieurs modes Transcodages Bruit ambiant du ct mission (Voir Note.) UIT-T P.862 (02/2001) 3 Tableau 1/P.862 Facteurs pour lesquels la mthode PESQ sest rvl

44、e dune prcision acceptable (fin) Facteurs exprimentaux Incidence de la variation du temps de propagation dans les essais dcoute seulement Prdistorsion court terme du signal audio Prdistorsion long terme du signal audio Techniques de codage Codecs temporels (G.711, G.726 et G.727, par exemple) Codecs

45、 CELP et hybrides 4 kbit/s (G.728, G.729 et G.723.1, par exemple) Autres codecs: GSM-FR, GSM-HR, GSM-EFR, GSM-AMR, CDMA-EVRC, TDMA-ACELP, TDMA-VSELP, TETRA Applications Evaluation du codec Slection du codec Essais actifs dans le rseau par connexion numrique ou analogique au rseau Essais de rseaux mu

46、ls et prototypes NOTE En prsence de bruit ambiant, on peut mesurer la qualit en appliquant la mthode PESQ au signal original “propre“ (cest-dire exempt de bruit et au signal dgrad avec bruit. Tableau 2/P.862 Lvaluation PESQ est rpute fournir des prdictions inexactes lorsquelle est utilise conjointem

47、ent avec ces variables ou nest pas cense tre utilise avec ces variables Facteurs exprimentaux Niveaux dcoute (Voir Note.) Affaiblissement en sonie Incidence du temps de propagation dans les essais de conversation Echo pour le locuteur Effet vocal Techniques de codage Remplacement de fractions continues du signal vocal constituant plus de 25% de la conversation active par un silence (crtage temporel extrme) Applications Dispositifs de mesure sans intrusion en service Q