(57)【要約】  基準入力信号（X(t)）に応答してオーディオ送信システム（１０）からの劣化出力信号（Y(t)）の理解度を測定する方法および処理システム。測定デバイス（１１）は、出力信号（Y(t)）の音声理解度についての尺度（Ｉ）を出力するように構成されている。測定デバイス（１１）は、入力信号（X(t)）および出力信号（Y(t)）の処理を実行して、外乱密度関数（D(f)n）を得る。入力信号(X(t))の現在のフレーム（ｎ）および独立した以前のフレーム（ｎ−２）と関連のある前記補償ピッチ・パワー密度（PPX'(f)n）の相関計算から得られるフレーム毎の補正関数を外乱密度関数（D(f)n）に乗算することによって、外乱密度関数（D(f)n）を補正する。補正した外乱密度関数（D'(f)n）を周波数および時間について集計して、出力信号（Y(t)）の音声理解度についての尺度（Ｉ）を求める。【選択図】図２
2011501206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ送信システム（１０）の音声理解度を測定する方法であって、入力信号（X(t)）を前記システム（１０）に入力して、出力信号（Y(t)）が得られ、前記入力信号（X(t)）および出力信号（Y(t)）の両方を処理する方法において、
−それぞれの信号についてのピッチ・パワー密度（PPX(f)n, PPY(f)n）を求めるために、前記入力信号（X(t)）および出力信号（Y(t)）の前処理を行うステップであって、該ピッチ・パワー密度（PPX(f)n, PPY(f)n）が、周波数（ｆ）ドメインおよび時間（ｎ）ドメインにおけるセルに対するピッチ・パワー密度値を含む、ステップと、
−補償ピッチ・パワー密度（PPX'(f)n, PPY'(f)n）を求めるために、前記ピッチ・パワー密度を補償するステップと、
−前記補償ピッチ・パワー密度（PPX'(f)n, PPY'(f)n）をラウドネス密度（LX(f)n, LY(f)n)に変換するステップと、
−外乱密度関数（D(f)n）を求めるために、前記ラウドネス密度（LX(f)n, LY(f)n)の知覚的減算を行うステップと、
−前記外乱密度関数（D(f)n）に、前記入力信号(X(t))の現在のフレーム（ｎ）および独立した以前のフレーム（ｎ−２）と関連のある前記補償ピッチ・パワー密度（PPX'(f)n）の相関計算から得られるフレーム毎の補正関数を乗算することによって、前記外乱密度関数（D(f)n）を補正して、補正外乱密度関数（D'(f)n）を求めるステップと、
−前記出力信号（Y(t)）の音声理解度についての尺度（Ｉ）を求めるために、前記補正外乱密度関数（D'(f)n）を周波数および時間について集計するステップと、
を備えている、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記補正関数（frameCorTimeOrg(n)）は、
frameCorTimeOrg(n) = FrequencybandCorrelation（PPX'(f)n, PPY'(f)n-2）
にしたがって計算される、方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、前記相関計算は、１００Ｈｚから３５００Ｈｚまでの範囲のような、低周波数限度から高周波数限度までの周波数ドメインにわたり実行される、方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法において、前記補正関数は、以下の規則、すなわち、  
if frameCorTimeOrg(n) < 0.0
frameCorrelationTimeCompensation = 1.0
else
frameCorrelationTimeCompensation = 1.0 - (frameCorTimeOrg(n))k
にしたがって、１．０以下の値に制限し、ここでｋは所定のパワー値である、方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、前記所定のパワー値は、１．０よりも大きく、例えば、１０と２０との間である、方法。
【請求項６】
請求項４または５記載の方法において、前記補正関数は、下限値、例えば、０．４以上の値に制限される、方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法において、低ノルム係数（Ｌｑ）を用いて前記補正外乱密度関数D'(f)nを周波数について集計し、前記低ノルム係数（Ｌｑ）は２以下の値を有し、更に高ノルム係数（Ｌｐ）を用いて前記補正外乱密度関数D'(f)nを時間について集計し、前記高ノルム係数（Ｌｐ）は６以上の値を有する、方法。
【請求項８】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法において、更に、２つの理解度得点尺度（Ｉ）間における差を計算するステップを備えており、前記理解度得点尺度（Ｉ）は、異なるノルム係数を用いて計算され、該ノルム係数が３以下である、方法。
【請求項９】
基準入力信号（X(t)）に応答してオーディオ送信システム（１０）からの劣化出力信号（Y(t)）の理解度を測定する処理システムであって、前記基準入力信号（X(t)）および前記劣化出力信号（Y(t)）を受けるために前記オーディオ送信システム（１０）に接続されている測定デバイス（１１）を備えており、該測定デバイス（１１）が、前記出力信号（Y(t)）の音声理解度についての尺度（Ｉ）を出力し、請求項１から８までのいずれか１項に記載の前記方法のステップを実行するように構成されている、処理システム。
【請求項１０】
コンピュータ実行可能ソフトウェア・コードを備えているコンピュータ・プログラム生産物であって、処理システムにロードされると、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法を前記処理システムに実行させる、コンピュータ・プログラム生産物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ送信システムの音声理解度を測定する方法に関し、入力信号Ｘ（ｔ）を本システムに入力すると、出力信号Ｙ（ｔ）が得られ、入力信号Ｘ（ｔ）および出力信号Ｙ（ｔ）双方を処理する。別の態様では、本発明は、基準入力信号Ｘ（ｔ）に応答して、オーディオ送信システムからの劣化出力信号Ｙ（ｔ）の理解度を測定する処理システムに関する。
【従来技術】
【０００２】
ITU-T recommendation P.862, "Perceptual evaluation of speech quality (PESQ), an objective method for end-to-end speech quality assessment of narrow-band telephone networks and speech codecs"（音声品質の知覚的評価(ＰＥＳＱ)、狭帯域電話ネットワークおよび音声コデックの端末間音声品質査定のための客観的方法）ITU-T 02.2001［３］（非特許文献１）から、関連方法およびシステムが分かる。
【０００３】
また、Beerends et al.による論文、"PESQ, the new ITU standard for objective measurement of perceived speech quality, Part II - Perceptual model" （ＰＥＳＱ、知覚音声品質の客観的測定のための新たなＩＴＵ規格、第２部、知覚モデル）, J Audio Eng. Soc., vol. 50, pp.765-778 (2002 Oct.)（非特許文献２）［２］は、このような方法およびシステムについて記載している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ITU-T recommendation P.862, "Perceptual evaluation of speech quality (PESQ), an objective method for end-to-end speech quality assessment of narrow-band telephone networks and speech codecs"（音声品質の知覚的評価(ＰＥＳＱ)、狭帯域電話ネットワークおよび音声コデックの端末間音声品質査定のための客観的方法）ITU-T 02.2001
【非特許文献２】Beerends et al.による論文、"PESQ, the new ITU standard for objective measurement of perceived speech quality, Part II - Perceptual model" （ＰＥＳＱ、知覚音声品質の客観的測定のための新たなＩＴＵ規格、第２部、知覚モデル）, J Audio Eng. Soc., vol. 50, pp.765-778 (2002 Oct.)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、音声およびオーディオ理解度測定を知覚ドメイン(perceptual domain)において実行すべきであるという考えを更に発展させたものである。一般に、この考えから得られるシステムでは、基準音声信号を、被検査システムを通過した歪み信号と比較する。これらの信号の内部知覚表現を比較することによって、知覚される理解度に関する推定を行うことができる。この分野における同様の品質測定に関する最新の技術が、参考文献［１］... ［１１］において見ることができる。現在入手可能なシステムは全て、音声理解度を測定することができないという欠点がある。ＣＶＣ（子音母音子音）識別作業によって構築されたデータベースでは、ＣＶＣ正確度(correct score)と未処理ＰＥＳＱ度との間の相関は、０．６未満であって、音声理解度を測定するための現在における最良の方法は、ＳＴＩ（音声送信指標）である。参考文献［１２］... ［１５］を参照のこと。しかしながら、ＳＴＩ方法は変調ノイズ、音声状、検査信号を用い、限られた１組の歪みの下でなければ用いることができない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、音声／オーディオ通信システムにおいて、出力としての音声の理解度を測定するための、新たな測定方法および装置を提供することを目的とする。
本発明によれば、先に定めた前提部による方法を提供する。この方法は、
−それぞれに信号についてのピッチ・パワー密度（PPX(f)n, PPY(f)n）を求めるために、入力信号（X(t)）および出力信号（Y(t)）の前処理を行うステップであって、ピッチ・パワー密度（PPX(f)n, PPY(f)n）が、周波数（ｆ）ドメインおよび時間（ｎ）ドメインにおけるセルに対するピッチ・パワー密度値を含む、ステップと、
−補償ピッチ・パワー密度（PPX'(f)n, PPY'(f)n）を求めるために、ピッチ・パワー密度を補償するステップと、
−補償ピッチ・パワー密度（PPX'(f)n, PPY'(f)n）をラウドネス密度（LX(f)n, LY(f)n)に変換するステップと、
−外乱密度関数（D(f)n）を求めるために、ラウドネス密度（LX(f)n, LY(f)n)の知覚的減算を行うステップと、
−外乱密度関数（D(f)n）に、入力信号(X(t))の現在のフレーム（ｎ）および独立した以前のフレーム（ｎ−２）と関連のある補償ピッチ・パワー密度（PPX'(f)n）の相関計算から得られるフレーム毎の補正関数を乗算することによって、外乱密度関数（D(f)n）を補正して、補正外乱密度関数（D'(f)n）を求めるステップと、
−出力信号（Y(t)）の音声理解度についての尺度（Ｉ）を求めるために、補正外乱密度関数（D'(f)n）を周波数および時間について集計するステップと、
を備えている。
【０００７】
独立直前フレームという用語によって、現在のフレームと全く重複していない直前のフレームを有することを意味する。例えば、フレームが５０％の重複を有する場合もあり、この際現在のフレームｎと関連のある補償ピッチ・パワー密度を、２つ前のフレームｎ−２と関連のある補償ピッチ・パワー密度と相関付ける。
【０００８】
前述のように外乱密度関数を補正することにより、本方法実施形態によって計算した、音声理解度についての尺度と、実際の音声理解度得点との間における相関が向上する。本発明は、音声信号内にある２つのフレームが同様である場合、先行技術のＰＥＳＱ方法によって発見される劣化は、予測よりも理解度を低下させる原因とはならないという洞察に基づいている。被験者がある音響を２回聞くと、被験者は、最初にその（同じ）音響を聞いたときよりも、その意味を一層良く理解することができる。
【０００９】
更に別の実施形態では、補正関数（frameCorTimeOrg(n)）は、
frameCorTimeOrg(n) = FrequencybandCorrelation（PPX'(f)n, PPX'(f)n-2）
にしたがって計算される。既存のＰＥＳＱ方法では、このような特徴は、この方法を、音声理解度得点を予測するために変化させた洞察に容易に修正することを可能にする。
【００１０】
更に別の実施形態では、相関計算は、１００から３５００Ｈｚまでの範囲のような、低周波数限度から高周波数限度までの周波数ドメインにおいて実行する。これは一般的な音声周波数範囲に対応するので、音響信号の理解度を予測するためには、計算をこの範囲に制限すれば十分である。
【００１１】
補正関数は、以下の規則にしたがって、１．０以下の値に制限する。
if frameCorTimeOrg(n) < 0.0
frameCorrelationTimeCompensation = 1.0
else
frameCorrelationTimeCompensation = 1.0 - (frameCorTimeOrg(n))k
ここで、ｋは所定のパワー値である。
【００１２】
所定のパワー値は、１．０よりも大きく、例えば、１０と２０との間である。このように、本方法は低い相関に対してそれを組み込むので、理解度の得点に対する影響は取るに足らないが、１．０に近い相関が含まれている場合にのみ、それらの影響は重大となるため、一層目立つようになる。
【００１３】
更に別の実施形態では、補正関数は、下限値、例えば、０．４以上の値に制限される。これによって、外乱密度関数に適用される補正が、強い相関フレームにとって影響が強すぎることがないことを保証する。
【００１４】
先行技術のＰＥＳＱ方法におけると同様に、（補正した）外乱密度関数を周波数および時間ドメインについて集計し、値の形態とした尺度を求める。この尺度から、例えば、ＣＶＣ理解度得点と同様のマッピングを用いて、音声理解度に得点を与えることができる。
【００１５】
理解度の測定に特定して、周波数および時間に対する集計関数を適応させる。更に別の実施形態では、低ノルム係数（Ｌｑ）を用いて補正外乱密度関数D'(f)nを周波数について集計し、低ノルム係数（Ｌｑ）は２以下の値を有する。更に高ノルム係数（Ｌｐ）を用いて補正外乱密度関数D'(f)nを時間について集計し、高ノルム係数（Ｌｐ）は６以上の値を有する。
【００１６】
更に別の実施形態では、本方法は、更に、２つの理解度得点尺度（Ｉ）間における差を計算するステップを備えており、理解度得点尺度（Ｉ）は、異なるノルム係数を用いて計算され、このノルム係数が３以下である。これによって、更に一層改善された理解度得点測定値が得られ、実際の主観的検査に一層近くなる。
【００１７】
更に別の態様では、本発明は、前述のような処理システムに関し、基準入力信号（X(t)）および劣化出力信号（Y(t)）を受けるためにオーディオ送信システムに接続されているプロセッサを備えており、このプロセッサは、出力信号（Y(t)）の音声理解度についての尺度（Ｉ）を出力し、本方法の実施形態のいずれかにしたがって、その方法のステップを実行するように構成されている。
【００１８】
更にまた別の態様では、本発明は、コンピュータ実行可能ソフトウェア・コードを備えているコンピュータ・プログラム生産物に関し、処理システムにロードされると、本方法の実施形態のいずれか１つにしたがってその方法を処理システムに実行させる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
以下に、添付図面を参照しながら、多数の実施形態例を用いて、本発明について更に詳細に論ずる。図面において、
【図１】図１は、本発明の適用のブロック図を示す。
【図２】図２は、本発明の一実施形態の実施態様のフロー・チャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
過去何十年もの間、人の知覚に似せて複製するような方法でオーディオ・デバイスの品質を定量化することを可能にする多数の測定技法が開発されてきた。これらの方法は、周波数応答、ノイズ、歪み等のような、システム・パラメータに関して品質を定量化する従前からの方法に対して、主観的測定値と客観的測定値との間に高い相関があるという利点がある。この知覚手法では、人間の知覚モデルに基づいて、一連のオーディオ信号を被検査システムに入力し、劣化出力信号を、システムへの本来の入力と比較する。１組の比較に基づいて、被検査システムの理解度を定量化することができる。
【００２１】
知覚モデルは、人の聴覚系の基本的特徴を用いて、元の入力および劣化した出力の双方を内部表現にマッピングする。この内部表現における差がゼロである場合、被検査システムは、人の観察者にとってその存在が意識されず(transparent)、（知覚されたオーディオの理解度に関して）完全な被検査システムを表す。差がゼロよりも大きい場合、認識モデル(cognitive model)を用いて、これを理解度数にマッピングし、劣化出力信号において知覚される劣化を定量化することが可能となる。
【００２２】
図１は、音声リンクまたはコデックの知覚品質を推定するための、人の聴覚知覚および認識のモデルに基づく、客観的測定技法の適用における、既知の設定を模式的に示す。これは、ITU-T勧告P.862（参考文献［３］参照）に準拠し、理解度測定に関する本発明にも応用することができる。この技法またはデバイスに用いられる頭文字語は、ＰＥＳＱ（Perceptual Evaluation of Speech Quality：音声品質の知覚的評価）である。これは、システムまたは被検査電気通信ネットワーク（以後システム１０と呼ぶ）と、提供された音声信号の知覚的分析のための測定デバイス１１とを備えている。音声信号X0(t)は、一方ではシステム１０の入力信号として用いられ、他方ではデバイス１１の第１入力信号X(t)として用いられる。システム１０の出力信号Y(t)は、実際にはシステム１０による影響を受けた、即ち、劣化した音声信号X0 (t)であり、測定デバイス１１の第２入力信号として用いられる。測定デバイス１１の出力信号１は、システム１０を通した音声リンクの知覚的理解度の推定値を表す。
【００２３】
測定デバイス１１は、処理システムとして実現することができる。この処理システムは、例えば、１つ以上の（ディジタル）信号プロセッサを有する専用信号処理ユニット、またはコンピュータ実行可能コードを備えているソフトウェア・プログラムの制御下にある１つ以上のプロセッサを有する汎用処理システムを備えている。デバイス１１には適した入力モジュールおよび出力モジュールが設けられており、更にメモリのような、プロセッサのための支援エレメントも備えられている。これは、当業者には明らかであろう。
【００２４】
音声リンク（図１ではシステム１０として示す）の入力端および出力端は、特に電気通信ネットワークを経由する場合には離れているので、殆どの場合、測定デバイス１１の入力信号用のデータ・ベースに格納されている音声信号X(t)を用いる。ここでは、慣例通りに、音声信号とは、音声および音質(tone)のような、人の聴覚に対して基本的に知覚可能な各音響(sound)を意味すると理解する。勿論、被検査システム１０は、例えば、電気通信ネットワークを模擬するシミュレーション・システムであってもよい。
【００２５】
本発明は、音声信号の内部表現を計算する追加の新たな処理ステップによって、ＰＥＳＱ得点と音声理解度得点との間における相関が低いという問題を解決する。これは、ＰＥＳＱ  Ｐ．８６２．１（参考文献［４］）およびＰ．８６２．２（参考文献［５］）を、音声断片の知覚音声理解度を予測することができるアルゴリズムの開始点として用いる。参考文献［３］、［４］、［５］は、ＰＥＳＱ方法の一般的ステップについて、ここで引用したことにより、本願にも含まれるものとする。
【００２６】
本方法は、通常の音声素材や、短いＣＶＣ検査信号（子音母音子音）にも用いることができる。この検査信号X0 (t)は、１組の短い音声断片を含有する。これらは、音声理解度検査において用いられる、連結ＣＶＣ単語であり、該当する遷移を含む、該当する全ての母音および子音を含有し、被検査システム１０に入力される。
【００２７】
図２において、本発明の一実施形態が、模式形式のフロー・チャートで示されている。この実施形態は、図１に示した測定デバイス１１において実現することができる。開始処理ブロック２１〜３４、および最終ブロック３５〜３７は、ＰＥＳＱにおいて適用される一般的な処理ステップであるが（参考文献［３］参照）、１つ以上の追加の処理ステップまたは補正した処理ステップを備える他の実施形態も、更に特殊化した測定方法、または他の目的を有する測定方法を得るために可能であることを注記しておくべきであろう。これらの開始ブロック２１〜３４について手短に論じ、その後本方法実施形態の別の処理ステップ５０〜５５について、そして最終ブロック３５〜３７についても、更に詳細に論ずることにする。
【００２８】
ＰＥＳＱアルゴリズムの最初のステップは、被検査システムの総合利得を保証することである。これは、レベルおよびレベル／時間整合ブロック２１、２２において実行する。これらのステップ２１、２２は、ブロック２７における、信号の正しい全体レベルに対する全域的なスケーリング(scaling)と組み合わされている。元の信号X(t)（基準入力信号）および劣化（出力）信号Y(t)を、同じ一定パワー・レベルにスケーリングすると、信号Xs(t)およびYs(t)が得られる。
【００２９】
次に、これらの信号に対して、それぞれのブロック２３、２４において、ウィンドウ化高速フーリエ変換動作を行い、パワー表現アレイPX(f)nおよびPY(f)nを求める。人の耳は、時間−周波数変換を行う。ＰＥＳＱでは、３２ｍｓフレームにわたるハン・ウィンドウ(Hann window)を用いて、短期ＦＦＴによってモデル化する。連続するフレーム間の重複は、５０％である。パワー・スペクトル、即ち、複素ＦＦＴ成分の二乗実部および二乗虚部の和を、元の信号および劣化信号毎に別個の実値アレイに格納する。１つのフレーム内における移相情報は、ＰＥＳＱでは破棄され、全ての計算はパワー表現PX(f)nおよびPY(f)nのみに基づく。
【００３０】
次の処理ブロックでは、パワー表現アレイPX(f)nおよびPY(f)n双方に対して、それぞれ、処理ブロック２５および２６においてピッチ・スケール(pitch scale)に対する周波数ワーピング動作(frequency warping operation)を行う。バーク尺度(Bark scale)は、低周波数では、人の聴覚系は高周波数におけるよりも精細な周波数分解能を有することを反映する。これは、ＦＦＴ帯域に分割し(bin)、これらのＦＦＴ帯域の対応するパワーを、加算した部分の正規化と加算することによって実現する。ヘルツ単位の周波数尺度をバーク単位のピッチ・スケールに対応付けるワーピング関数は、前述の文献において与えられる値を近似する。その結果得られる信号は、ピッチ・パワー密度PPX(f)nおよびPPY(f)nとして知られている。
【００３１】
被検査システムにおいて形成される線形歪みの主観的影響を扱うために、（部分的）周波数応答補償を処理ブロック２８において実行する。元のピッチ・パワー密度および劣化したピッチ・パワー密度のピッチ・パワー密度PPX(f)nおよびPPY(f)nの平均をある時間にわたって取る。この平均は、絶対聴覚閾値よりもパワーが３０ｄＢ高い時間−周波数セルのみを用いて、音声アクティブ・フレームにおいて計算する。修正したバーク・ビン毎に、劣化スペクトルの元のスペクトルに対する比率から部分的補償係数を計算する。最大補償値は、決して２０ｄＢよりも大きくなることはない。次いで、各フレームｎの元のピッチ・パワー密度PPX(f)nにこの部分的補償係数を乗算して、元の信号を劣化信号と等化する。この結果、元のピッチ・パワー密度をフィルタ処理したバージョンのPPX'(f)nが得られる。この部分的補償を用いるのは、激しいフィルタリングは聴取者に混乱を来すのに対して、穏やかなフィルタリングは、知覚される品質および理解度全体に殆ど影響を及ぼさないからである。特に、被験者(subject)には何の基準も得られない場合に当てはまる。この補償を元の信号に対して実行するのは、劣化信号が、絶対分類格付け（ＡＣＲ：Absolute Category Rating）実験において被験者によって判断されたものであるからである。
【００３２】
短期利得変動は、処理ブロック２９に示すように、フレーム毎にピッチ・パワー密度を処理することによって部分的に補償される。元のピッチ・パワー密度および劣化したピッチ・パワー密度（図２に示す実施形態ではPPX(f)nおよびPPY(f)n）について、絶対聴覚閾値を超過した全ての値の和を、各フレームｎにおいて計算する。元のファイルおよび劣化ファイルにおけるパワーの比率を計算し、範囲｛３・１０−４，５｝に抑制する。一次ロー・パス・フィルタ（時間軸に沿った）をこの比率に適用する。このフィルタの時定数は、約１６ｍｓである。次いで、各フレームｎにおける歪みピッチ・パワー密度にこの比率を乗算すると、その結果、部分的に利得が補償された歪みピッチ・パワー密度PPY'(f)nが得られる。
【００３３】
処理ブロック２８におけるフィルタリングおよび短期利得変動に対する部分的補償の後、処理ブロック３１においてツイカーの法則を用いて、元のピッチ・パワー密度をソーン・ラウドネス・スケール(Sone loudness scale)に変換する。
【００３４】
【数１】
2011501206.tif 000003
【００３５】
ここで、P0(f)は、絶対聴覚閾値であり、Slはラウドネス倍率である。同様に、処理ブロック３２において出力（即ち、劣化）ピッチ・パワー密度PPY'(f)nを変換する。得られた二次元アレイLX(f)nおよびLY(f)nをラウドネス密度と呼ぶ。
【００３６】
歪みラウドネス密度LX(f)nと元のラウドネス密度LY(f)nとの間における符号付きの差を、処理ブロック３４において計算する。これを知覚減算と称することにする。この差が正である場合、ノイズのような成分が付加されていることになる。この差が負である場合、元の信号から成分が除去されていることになる。この差分アレイを、未処理外乱密度(raw disturbance density)と呼ぶ。
【００３７】
以下のように、各時間−周波数セルにおいて不感帯(dead zone)を適用することによって、マスキングをモデル化する。元のラウドネス密度および劣化ラウドネス密度のセル毎の最小値を、時間−周波数セル毎に計算する。これらの最小値に０．２５を乗算する。対応する二次元アレイをマスク・アレイと呼ぶ。次に、各時間−周波数セルにおいて次の規則を適用する。
【００３８】
未処理外乱密度が正でありマスク値よりも大きい場合、マスク値を未処理外乱から減算する。
未処理外乱密度が正および負のマスク値の大きさの間にある場合、外乱密度をゼロに設定する。
【００３９】
未処理外乱密度が負のマスク値よりも負側にある場合、マスク値を未処理外乱密度に加算する。
この正味の効果は、未処理外乱密度がゼロに向かって移動する(pull)ということである。これは、実際の時間−周波数セルが歪んでいると知覚される前の不感帯を表す。これは、各時間−周波数セルにおいて大きな信号（マスキング）がある場合に小さな差が聞き取れなくなるプロセスをモデル化する。その結果、時間（フレーム番号ｎ）および周波数の関数として、外乱密度関数Df(n)が得られる。
【００４０】
本発明の実施形態によれば、音声理解度得点と最終ＰＥＳＱ得点Ｉとの間においてより高い相関を得るために、追加の処理ステップを導入する。本発明の実施形態は、ＰＥＳＱ  Ｐ．８６２．１およびＰ．８６２．２（参考文献［４］および［５］参照）を、音声断片の知覚音声理解度を予測することができるアルゴリズムに対する開始点として用いる。この方法は、通常の音声素材や、短いＣＶＣ検査信号（子音母音子音）にも用いることができる。この検査信号は、１組の短い音声断片、即ち、音声理解度検査において用いられる連結ＣＶＣ単語を含有し、連結ＣＶＣ単語は、関連する遷移を含む、全ての関連する母音および子音を含有し、被検査システムに入力される。
【００４１】
図２において処理ブロック５０〜５５として模式的に示す、この追加処理は、音声信号内にある２つのフレーム（フレーム長は約３０ｍｓ）は同様である、即ち、これらのピッチ・パワー密度関数間には高い相関があり、次いで第２フレームにおいてＰＥＳＱによって発見される劣化は、ＰＥＳＱ外乱に基づいて予測される理解度を低下させる原因とはならないという洞察に基づいている。ある音響を繰り返すと、被験者は、最初にその音響を聞いたときよりも、その意味を一層良く理解することができる。
【００４２】
この効果を定量化するために、基準入力ファイルの現在の時間フレーム・ピッチ・パワー密度PPX'(f)nと直前の独立した時間フレーム・ピッチ・パワー密度PPX'(f)n-2との間の相関から得られる補正関数(frameCorrelationTimeCompensation)を用いて、ＰＥＳＱにおいて定義されている対称外乱関数D(f)nを、時間フレームｎ毎に補償する。
【００４３】
独立直前フレームという用語によって、現在のフレームと全く重複していない直前のフレームを有することを意味する。例えば、フレームが、インデックスｎを有する５０％重複cos2ウィンドウに基づく場合もあり、この際現在のフレームｎと関連のある補償ピッチ・パワー密度を、２つ前のフレームｎ−２と関連のある補償ピッチ・パワー密度と相関付ける。
【００４４】
これを次の式にしたがって計算する。
frameCorTimeOrg(n) = FrequencybandCorrelation (PPX'(f)n, PPX'(f)n-2)
一実施形態では、この関数は、周波数インデックスｆ:例えば、１００Ｈｚ＜ｆ＜３５００Ｈｚを用いて計算される。それは、音声エネルギのみがこの計算では重要であるからである。現在および直前の時間フレーム・ピッチ・パワー密度PPX'(f)n、PPX'(f)n-2を、関連のあるブロック５１、５２において格納する。処理ブロック５０において、相関計算を実施する。次いで、処理ブロック５３において、以下にしたがって、補正関数を計算する。
【００４５】
if frameCorTimeOrg(n)<0.0
frameCorrelationTimeCompensation = 1.0
else
frameCorrelationTimeCompensation = 1.0 - (frameCorTimeOrg(n))k;
if frameCorrelationTimeCompensation < 0.4
frameCorrelationTimeCompensation = 0.4
このように、補正関数frameCorrelationTimeCompensationの値は、下限（本例では０．４と示す）と上限（即ち、１）との間に制限される。
【００４６】
所定のパワー値ｋは、frameCorrelationTimeCompensationが影響を及ぼし始める時点を定量化する。相関が低い場合、この影響は取るに足らないが、相関が１．０に近い場合にのみ、この影響は重大となる。これから、最適なｋ＞＞１．０が導かれる。特定的に有利な実施形態では、値ｋは１０と２０との間にある。
【００４７】
本発明の一実施形態では、最初に、音声信号X(t)を測定システム１１に入力する。音声信号X(t)は、音声断片を含有しており、これを用いて被検査システム１０を評価しなければならない。次に、ＰＥＳＱ  Ｐ．８６２［３］、文献［４］、［５］に記載されている内部表現を、基準入力X(t)および劣化出力Y(t)双方について、測定システム１１によって計算し、これから対称外乱密度D(f)n（先の説明を参照）および非対称外乱密度DA(f)n（参考文献［３］参照）を計算する。現在における最良の慣習では、対称外乱D(f)nのみを、前述したframeCorrelationTimeCompensationと組み合わせて用いる。フレームｎ毎に、外乱密度D(f)nおよびframeCorrelationTimeCompensationの積から、補正外乱密度D'f(n)を計算する。
【００４８】
次いで、この補正外乱密度を周波数、音声スパート(speech spurt)、および完全なファイル長で、ＰＥＳＱ  Ｐ．８６２において実行されるのと同様に積分するが、周波数およびスパートに対しては低ノルム係数(norm factor)（力率Ｌｑ）を用い（例えば、Ｌｑ＜２、例えば、Ｌｑ＝１）、時間に対しては高ノルム係数（力率Ｌｐ）を用いる（例えば、Ｌｐ＞６、例えば、Ｌｐ＝８）。
【００４９】
処理ブロック３５において、周波数に対する外乱密度の集計を、以下の式にしたがって、低ノルム係数Ｌｑを用いて実行する。
【００５０】
【数２】
2011501206.tif 000004
【００５１】
ここで、Ｍｎは（元のフレームのパワー＋１０５）／１０７）−０．０４に等しい乗算係数であり、元の音声断片における無音中に発生する外乱の強調が得られる。Ｗｆは、修正したバーク・ビンの幅に比例する一連の定数である。この乗算の後、フレーム外乱値は最大値の４５に制限される。これらの集計した値Ｄｎをフレーム外乱と呼ぶ。
【００５２】
処理ブロック３６において、フレーム外乱の時間に対する集計を、同様に、音声スパートに対しては低ノルム係数Ｌｑを用い、音声サンプル全体にわたる集計に対しては高ノルム係数Ｌｐを用いて実行する。
【００５３】
一般に、既存のＰＥＳＱ方法も時間加重手順を用いて、音声アクティブ期間中に発生する外乱が、無音間隔の間に発生する外乱よりも妨害が激しいという事実を考慮に入れている。
【００５４】
【数３】
2011501206.tif 000005
【００５５】
ここで、Ｎ＝フレームの総数であり、ｐ＞１．０である。
このようなＬｐ加重は、正常なＬｌ時間平均と比較すると、大きな外乱を強調し、客観的得点と主観的得点との間の相関を高めることになる。フレーム外乱の経時的な集計は、２層の階層において行われる。
【００５６】
本発明の実施形態は、標準的なＰＥＳＱ方法（参考文献［３］）とはいくらか異なる。最初に、本実施形態では、２という低いノルム値の代わりに３に等しいノルム係数を用いて、周波数に対する集計を実行する。更に、標準的なＰＥＳＱ方法では、フレーム外乱値を、２０フレームの分割秒間隔(split second intervals)で集計する（８に等しいノルム係数を用いて、約３２０ｍｓのフレームの重複を考慮している）。また、これらの間隔は、５０パーセント重複し、ウィンドウ関数は用いられない。音声ファイルのアクティブな間隔（対応するフレーム）に対して、ここでは２に等しいノルム係数を用いて、分割秒外乱値を集計する。
【００５７】
その結果、外乱指標Ｄが得られる。更に、処理ブロック３７において最終的なＣＶＣ理解度得点にマッピングすることができる（図１における量Ｉ）。
本発明の実施形態では、出力音声信号Y(t)の音声理解度との強い相関を示す量Ｉが得られる。
【００５８】
更に別の実施形態を用いると、２つの周波数、スパート、時間積分間の差を計算することから、一層の改良を得ることができる。双方の積分では、低いＬｐパワー（＜３）を用いる。上の例では、周波数、スパート、時間の積分は、それぞれのノルム係数Ｌｐ、Ｌｐ、Ｌｑとして１、１、および８を用いて行った。この更に別の例では、２つの計算を行い、次いで互いに減算する。例えば、周波数、スパート、および音声サンプル全体についての積分に対するそれぞれのノルム係数として２、３、２を用いて、第１の計算を行い、それぞれのノルム係数として１、３、３を用いて、第２の計算を行う。
【００５９】
以上、実施形態例を用いて、本発明について説明した。当業者には明らかであろうが、添付した請求項の範囲内において、更に別の修正や代替を用いることもできる。
参考文献
［１］A.W.Rix, M.P.Hollier, A.P. Hekstra and J.G. Beerends, "PESQ, the new ITU standard for objective measurement of perceived speech quality, Part 1 - Time alignment," （ＰＥＳＱ、知覚音声品質の客観的測定のための新たなＩＴＵ規格、第１部−時間整合）J.Audio Eng. Soc., vol. 50, pp.755-764 (2002 Oct)。
［２］J.G. Beerends, A.P. Hekstra, A.W. Rix, and M.P. Hollier, "PESQ, the new ITU standard for objective measurement of perceived speech quality, Part II - Perceptual model" （ＰＥＳＱ、知覚音声品質の客観的測定のための新たなＩＴＵ規格、第２部、知覚モデル）, J Audio Eng. Soc., vol. 50, pp.765-778 (2002 Oct.)（ＫＰＮ研究刊行物００−３２２２８と同等）。
［３］ITU-T rec. P.862, "Perceptual Evaluation Of Speech Quality (PESQ), an Objective Method for End-to-end Speech Quality Assessment of Narrow-band Telephone Networks and Speech Codecs"（音声品質の知覚的評価(ＰＥＳＱ)、狭帯域電話ネットワークおよび音声コデックの端末間音声品質査定のための客観的方法）International Telecommunication Union, Geneva, Switzerland (2001 Feb)。
［４］ITU-T Rec. P862.1, "Mapping function for transforming P.862 raw result scores to MOS-LQO" （Ｐ．８６２未処理結果得点をＭＯＳ−ＬＱＯに変換するためのマッピング関数）Geneva, Switzerland (2003 Nov.)。
［５］ITU-T Rec. P862.2, "Wideband extension to Recommendation P.862 for the assessment of wideband telephone networks and speech codecs"（広帯域電話ネットワークおよび音声コデックの査定のための勧告Ｐ．８６２の広帯域についての追加項目）Geneva, Switzerland (2005 Nov.)。
［６］A.P. Hekstra, J.G. Beerends,  "Output power decompensation"（出力パワー補償喪失）国際特許出願第４０２７１４号、ＰＣＴ  ＥＰ０２／０２３４２、ヨーロッパ特許出願第０１２００９４５．２、２００１年３月、Koninklijke PTT Nederland N.V. 
［７］J.G. Beerends,  "Frequency dependent frequency compensation" 、国際特許出願第４０２７３６号、ＰＣＴ  ＥＰ０２／０５５５６、ヨーロッパ特許出願第０１２０３６９９．２号、２００１年６月、 Koninklijke PTT Nederland N.V. 
［８］J.G. Beerends, "Method and system for measuring a system's transmission quality"（システムの送信品質の測定方法およびシステム）Softscaling,国際特許出願第４０２８０８号、ＰＣＴ  ＥＰ０３／０２０５８、ヨーロッパ特許出願第０２０７５９７３．４−２２１８、２００２年４月、Koninklijke PTT Nederland N.V. 
［９］J.G. Beerends, "Filter scale loop"（フィルタ・スケール・ループ）国際特許出願第４０２８９４号、ヨーロッパ特許出願第ＥＰ０３０７５９４９．２号２００３年７月、Koninklijke PTT Nederland N.V. 
［１０］T. Goldstein, J.G. Beerends, H. Klaus and C.Schmidmer, "Draft ITU-T Recommendation P.AAM, An objective method for end-to-end speech quality assessment of narrow-band telephone networks including acoustic terminal(s)"（草稿ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｐ．ＡＡＭ、音響端末（群）を含む狭帯域電話ネットワークの端末間音声品質査定のための客観的方法）White contribution COM 12-64 to ITU-T Study Group 12, September 2003。
［１１］ J.G. Beerends, "Linear frequency distortion impact analyzer"（線形周波数歪み影響分析装置）国際特許出願、ヨーロッパ特許出願第ＥＰ０４０７７６０１号、２００４年１１月、ＴＮＯ Nederland N.V. 
［１２］H.J.M. Steeneken and T.Houtgast, "A physical method for measuring speech-transmission quality"（音声送信品質の物理的測定方法）J. Acoust. Soc. Am., vol. 67, pp.318-326 (1980 Jan.)。
［１３］IEC, Publication 268-16, Sound system equipment, Part16: The objective rating of speech intelligibility in auditoria by the RASTI method（音響システム機器、第１６部：ＲＡＳＴＩ法による講堂における音声理解度の客観的格付け）1988。
［１４］ISO, Technical Report 4870, Acoustics- The construction and calibration of speech intelligibility tests（音響学−音声理解度検査の構造および較正）1991。
［１５］H.J.M. Steeneken, "On measuring and predicting speech intelligibility"（音声理解度の測定および予測について）PhD University of Amsterdam (1992)。
［１６］J.G.Beerends and J.A.Stemerdink, "A Perceptual Audio Quality Measure based on a psychoacoustic sound representation"（精神聴覚学音響表現に基づく知覚音響品質の測定）J. Audio Eng. Soc., vol. 40, pp.963-978 (1992 Dec)。
【図１】
2011501206.tif 000006
【図２】
2011501206.tif 000007
【国際調査報告】
2011501206.tif 000008
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