(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象音声周波数帯域における対象音声の品質を推定する音声品質推定装置であって、
前記対象音声周波数帯域と異なる基準音声周波数帯域における前記対象音声の品質を推定して品質指標値を出力する品質推定手段と、
各音声周波数帯域毎の音声評価値を予め記憶するデータベースと、
前記対象音声周波数帯域と前記基準音声周波数帯域の各々の前記音声評価値を前記データベースから取得する読込手段と、
前記対象音声周波数帯域の音声評価値と前記基準音声周波数帯域の音声評価値に基づいて、前記品質指標値を前記対象音声周波数帯域における値に補正する補正値を算出する算出手段と、
前記品質指標値を前記補正値により補正する補正手段とを有することを特徴とする音声品質推定装置。
【請求項２】
請求項１記載の音声品質推定装置において、
前記データベースは、各音声周波数帯域と音声品質との関係を評価する主観品質評価実験により予め求められた前記音声評価値を音声周波数帯域毎に記憶するものであることを特徴とする音声品質推定装置。
【請求項３】
請求項１記載の音声品質推定装置において、
前記データベースは、各音声周波数帯域と音声品質との関係を測定する客観品質測定により予め求められた前記音声評価値を音声周波数帯域毎に記憶するものであることを特徴とする音声品質推定装置。
【請求項４】
請求項１記載の音声品質推定装置において、
さらに、前記対象音声周波数帯域が未知である場合に、通信装置から出力される音声信号に基づいて前記対象音声周波数帯域を求める対象音声周波数帯域判定手段を有することを特徴とする音声品質推定装置。
【請求項５】
対象音声周波数帯域における対象音声の品質を推定する音声品質推定方法であって、
前記対象音声周波数帯域と異なる基準音声周波数帯域における前記対象音声の品質を推定して品質指標値を出力する品質推定手順と、
予め得られている各音声周波数帯域と音声品質との関係に基づいて、前記対象音声周波数帯域と前記基準音声周波数帯域の各々の音声評価値を求める評価値取得手順と、
前記対象音声周波数帯域の音声評価値と前記基準音声周波数帯域の音声評価値に基づいて、前記品質指標値を前記対象音声周波数帯域における値に補正する補正値を算出する補正値算出手順と、
前記品質指標値を前記補正値により補正する補正手順とを有することを特徴とする音声品質推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザが体感する音声の品質を、ユーザを介さずに音声の物理的特徴等から推定する音声品質推定技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の音声品質推定技術としては、非特許文献１に開示されたＥ−ｍｏｄｅｌがある。このＥ−ｍｏｄｅｌによると、品質パラメータ（音声コーデック、遅延量、音量、エコー量など）を入力としてＲ値と呼ばれる通信品質指標を出力している。
品質の推定対象となる音声帯域には様々なものがあり、代表的な音声通信サービスの帯域として、電話帯域（３００〜３４００Ｈｚ）や広帯域（５０〜７０００Ｈｚ）がある。前者の電話帯域は、電話サービス網上やＩＰネットワーク上の電話サービスとして広く使用されており、後者の広帯域は、電話サービス網上やＩＰネットワーク上のＴＶ会議サービスや高品質電話サービスとして使用されている。前記のＥ−ｍｏｄｅｌは、電話帯域の音声の品質を推定する場合に用いられる。
【０００３】
【非特許文献１】「The E-model,a computational model for use in transmission planning」，ITU-T Recommendation G.107，2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｅ−ｍｏｄｅ１は、電話帯域の音声をターゲットとして開発されたこともあり、電話帯域よりも低域および高域を拡張した広帯域の音声の品質推定に際しては十分な精度が得られない。具体的には、Ｅ−ｍｏｄｅｌにおける通信品質指標値の最大値は９３とされているため、より鮮明で高品質な音声通信を実現した広帯域通信において９３を超える通信品質指標値が出力されることはなく、高品質な広帯域音声通信の品質を十分に推定しているとは言えない。
【０００５】
ユーザが満足できるようにネットワークや端末の品質を設計しておくことは、音声通信サービスを提供する上で重要である。しかし、Ｅ−ｍｏｄｅｌの対象が電話帯域の音声であるため、Ｅ−ｍｏｄｅｌをネットワークや端末の品質設計に用いた場合、電話帯域における最高の品質までしか品質設計ができず、より高品質な広帯域音声通信サービスの品質設計ができないという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、Ｅ−ｍｏｄｅｌ等の電話帯域用に開発された音声品質推定技術を利用して、より広帯域の音声通信に対しても十分な推定精度が得られる音声品質推定値を導出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、対象音声周波数帯域における対象音声の品質を推定する音声品質推定装置であって、前記対象音声周波数帯域と異なる基準音声周波数帯域における前記対象音声の品質を推定して品質指標値を出力する品質推定手段と、各音声周波数帯域毎の音声評価値を予め記憶するデータベースと、前記対象音声周波数帯域と前記基準音声周波数帯域の各々の前記音声評価値を前記データベースから取得する読込手段と、前記対象音声周波数帯域の音声評価値と前記基準音声周波数帯域の音声評価値に基づいて、前記品質指標値を前記対象音声周波数帯域における値に補正する補正値を算出する算出手段と、前記品質指標値を前記補正値により補正する補正手段とを有するものである。
また、本発明の音声品質推定装置の１構成例において、前記データベースは、各音声周波数帯域と音声品質との関係を評価する主観品質評価実験により予め求められた前記音声評価値を音声周波数帯域毎に記憶するものである。
また、本発明の音声品質推定装置の１構成例において、前記データベースは、各音声周波数帯域と音声品質との関係を測定する客観品質測定により予め求められた前記音声評価値を音声周波数帯域毎に記憶するものである。
また、本発明の音声品質推定装置の１構成例は、さらに、前記対象音声周波数帯域が未知である場合に、通信装置から出力される音声信号に基づいて前記対象音声周波数帯域を求める対象音声周波数帯域判定手段を有するものである。
【０００８】
また、本発明の音声品質推定方法は、前記対象音声周波数帯域と異なる基準音声周波数帯域における前記対象音声の品質を推定して品質指標値を出力する品質推定手順と、予め得られている各音声周波数帯域と音声品質との関係に基づいて、前記対象音声周波数帯域と前記基準音声周波数帯域の各々の音声評価値を求める評価値取得手順と、前記対象音声周波数帯域の音声評価値と前記基準音声周波数帯域の音声評価値に基づいて、前記品質指標値を前記対象音声周波数帯域における値に補正する補正値を算出する補正値算出手順と、前記品質指標値を前記補正値により補正する補正手順とを有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、対象音声周波数帯域の音声評価値と基準音声周波数帯域の音声評価値に基づいて補正値を算出し、この補正値によって基準音声周波数帯域における対象音声の品質指標値を補正することにより、基準音声周波数帯域における対象音声の品質指標値を対象音声周波数帯域における品質指標値に拡張することができる。その結果、本発明では、各音声周波数帯域と音声品質との関係を音声評価値として予めデータベースに登録しておくことにより、Ｅ−ｍｏｄｅｌ等の従来の品質推定手段を利用する場合において、基準音声周波数帯域よりも広帯域の対象音声周波数帯域における対象音声の主観品質に相当する品質指標値を高い精度で推定することができる。
【００１０】
また、本発明では、対象音声周波数帯域判定手段を設けることにより、対象音声周波数帯域が未知の場合であっても、対象音声周波数帯域における対象音声の主観品質に相当する品質指標値を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態となる音声品質推定装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の音声品質推定装置は、基準音声周波数帯域における対象音声Ａｉｎの品質を推定して品質指標値Ｒを出力する総合品質推定部１と、各音声周波数帯域毎の音声主観評価値を予め記憶する主観品質データベース２と、品質推定の対象となる対象音声周波数帯域と基準音声周波数帯域の各々の音声主観評価値を主観品質データベース２から取得するＭＯＳデータ読込部３と、ＭＯＳデータ読込部３が取得した音声主観評価値を間隔尺度へ変換する間隔尺度変換部４と、間隔尺度に変換された評価値から、品質指標値Ｒを対象音声周波数帯域における値に補正する補正値を算出する算出部５と、品質指標値Ｒを補正値により補正するスケーリング部６とを備える。
【００１２】
総合品質推定部１には、図示しない通信装置から品質推定の対象となる対象音声Ａｉｎが入力される。総合品質推定部１は、基準音声周波数帯域（本実施の形態では電話帯域であり、３００〜３４００Ｈｚ）における対象音声Ａｉｎの総合品質を推定し、品質指標値Ｒを出力する。この品質指標値Ｒは、基準音声周波数帯域における対象音声Ａｉｎの主観品質に相当するものである。総合品質推定部１の例としては、例えば非特許文献１に開示されたＥ−ｍｏｄｅｌがある。Ｅ−ｍｏｄｅｌの場合、まず対象音声Ａｉｎの品質パラメータ（音声コーデック、遅延量、音量、エコー量など）を求め、この品質パラメータから品質指標値Ｒを求める。
【００１３】
主観品質データベース２には、音声周波数帯域毎の音声主観評価値が予め登録されている。この音声主観評価値の例としては、平均オピニオン評点（MOS:Mean Opinion Score）がある。ＭＯＳは、被験者が音声信号サンプルを聞いて５段階評価した評価値である。本実施の形態では、帯域幅が異なるだけでそれ以外の劣化がない音声信号サンプルを音声周波数帯域毎に用意して、例えば文献「A.Takahashi，A.Kurashima，and H.Yoshino，“Subjective quality index for compatibly evaluating narrowband and wideband speech”，MESAQIN2005，June，2005」で提案されているグローバルテスト（Global test）により、各音声信号サンプルのＭＯＳを求めたものを主観品質データベース２に登録している。主観品質データベース２の構成例を図２に示す。主観品質データベース２には、音声周波数帯域の下限周波数および上限周波数と、この音声周波数帯域のＭＯＳとが対応付けられて登録されている。
【００１４】
ＭＯＳデータ読込部３は、例えば音声品質推定装置のユーザから品質設計の対象となる対象音声周波数帯域の下限周波数Ｆｌ（例えば５０Ｈｚ）および上限周波数Ｆｈ（例えば７０００Ｈｚ）の指定を受け付ける。そして、ＭＯＳデータ読込部３は、指定された対象音声周波数帯域（５０〜７０００Ｈｚ）と予め定められた基準音声周波数帯域（３００〜３４００Ｈｚ）の音声主観評価値を主観品質データベース２から取得する。以下、対象音声周波数帯域の音声主観評価値をＭＯＳｔ、基準音声周波数帯域の音声主観評価値をＭＯＳｂとする。図２の例では、ＭＯＳｔは４．３、ＭＯＳｂは３．５である。
【００１５】
ＭＯＳは心理尺度上の量であるため、ＭＯＳ尺度上では、尺度値の差の比と品質との関係が一定ではない。例えば、最高尺度値５の付近では品質が非常によく、最低尺度値１の付近では品質が非常に悪いといったように心理尺度が飽和してしまい、尺度値が変化しても品質があまり変化しないという性質がある。そこで、間隔尺度変換部４は、ＭＯＳデータ読込部３が取得したＭＯＳｔ，ＭＯＳｂを、尺度値の差の比と品質との関係が一定となる間隔尺度へ変換する。以下、ＭＯＳｔ，ＭＯＳｂを変換した後の評価値をそれぞれＲｔ，Ｒｂとする。間隔尺度変換部４の例としては、非特許文献１のＡｐｐｅｎｄｉｘＩで提案されている、ＭＯＳを品質指標値Ｒに変換する変換式を用いたものが考えられる。
【００１６】
算出部５は、間隔尺度変換部４によって変換された評価値Ｒｔ，Ｒｂから、品質指標値Ｒの補正値である拡張係数λを以下の式（１）に従って計算する。
λ＝Ｒｔ−Ｒｂ                                                  ・・・（１）
【００１７】
最後に、スケーリング部６は、総合品質推定部１から出力された品質指標値Ｒを式（２）に示すように拡張係数λで補正することにより、対象音声周波数帯域における対象音声Ａｉｎの総合品質指標値Ｒ’を算出する。この総合品質指標値Ｒ’は、対象音声周波数帯域における対象音声Ａｉｎの主観品質に相当するものである。
Ｒ’＝Ｒ＋λ                                                    ・・・（２）
【００１８】
以上のように、本実施の形態では、対象音声周波数帯域の評価値Ｒｔと基準音声周波数帯域の評価値Ｒｂに基づいて拡張係数λを算出し、この拡張係数λによって基準音声周波数帯域における対象音声の品質指標値Ｒを補正することにより、品質指標値Ｒを対象音声周波数帯域における品質指標値Ｒ’に拡張することができる。
【００１９】
なお、本実施の形態では、各音声周波数帯域と音声品質との関係を評価する主観品質評価実験により求められた音声主観評価値を記憶する主観品質データベース２を用いているが、このデータベース２の代わりに、各音声周波数帯域と音声品質との関係を測定する客観品質測定により求められた音声評価値を音声周波数帯域毎に記憶するデータベースを用いてもよい。
【００２０】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は、本発明の第２の実施の形態となる音声品質推定装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。第１の実施の形態で説明した総合品質推定部１に入力される対象音声Ａｉｎは音声通信装置１１から出力されるが、本実施の形態は、この音声通信装置１１が使用している音声周波数帯域が不明な場合の例である。
【００２１】
本実施の形態では、予め音声通信装置１１の対象音声周波数帯域を測定する測定時に、音声通信装置１１に試験信号Ｓｔｅｓｔを入力し、この試験信号Ｓｔｅｓｔに応じて音声通信装置１１から出力される音声通信装置出力音声Ａｔｅｓｔに基づいて、対象音声周波数帯域を求める対象音声周波数帯域幅判定部７を備える。このときの試験信号Ｓｔｅｓｔとしては、例えば白色雑音やピンク雑音のように全周波数帯域成分を持つものを使用することができる。対象音声周波数帯域を決定するには、例えば通過帯域の平均パワーよりｘｄＢ（ｘは任意の値）低くなる周波数を対象音声周波数帯域の下限周波数Ｆｌおよび上限周波数Ｆｈとすればよい。
【００２２】
対象音声周波数帯域の判定例を図４を用いて説明する。図４（Ａ）は試験信号Ｓｔｅｓｔの周波数特性を示す図、図４（Ｂ）は音声通信装置出力音声Ａｔｅｓｔの周波数特性を示す図である。本実施の形態では、試験信号Ｓｔｅｓｔとして図４（Ａ）に示すように全周波数帯域でフラットな特性を有する白色雑音を用いる。白色雑音を音声通信装置１１に入力すると、通過帯域の信号のみが音声通信装置１１を通過するので、図４（Ｂ）に示すように帯域制限された音声通信装置出力音声Ａｔｅｓｔが出力される。ここでは、仮に通過帯域の平均パワーより３ｄＢ低くなる周波数を対象音声周波数帯域の下限周波数Ｆｌおよび上限周波数Ｆｈとすると、下限周波数Ｆｌが５０Ｈｚで、上限周波数Ｆｈが７０００Ｈｚであると判定することができる。
【００２３】
対象音声周波数帯域幅判定部７が求めた対象音声周波数帯域の下限周波数Ｆｌおよび上限周波数Ｆｈは、受付部８を通じて総合品質推定部１に通知される。
対象音声周波数帯域の測定終了後、対象音声周波数帯域幅判定部７は、音声通信装置１１への試験信号Ｓｔｅｓｔの入力を停止し、音声通信装置１１を通常の状態に戻す。以後は、音声通信装置１１から総合品質推定部１に対象音声Ａｉｎが入力される。総合品質推定部１、主観品質データベース２、ＭＯＳデータ読込部３、間隔尺度変換部４、算出部５およびスケーリング部６の動作は、第１の実施の形態と同じである。
【００２４】
以上のように、本実施の形態では、対象音声周波数帯域幅判定部７を設けることにより、対象音声周波数帯域が未知の場合であっても、対象音声周波数帯域における対象音声の品質を推定することができる。
【００２５】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図５は、本発明の第３の実施の形態となる音声品質推定装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第１の実施の形態における主観品質データベース２とＭＯＳデータ読込部３と間隔尺度変換部４の代わりに、間隔尺度品質データベース９と品質データ読込部１０を備えるものである。
【００２６】
間隔尺度品質データベース９には、音声周波数帯域毎の音声主観評価値を予め間隔尺度に変換した評価値が登録されている。第１の実施の形態と同様に、音声主観評価値の例としてはＭＯＳがある。そして、ＭＯＳを間隔尺度に変換するには、第１の実施の形態の間隔尺度変換部４で説明した変換式を用いればよい。間隔尺度品質データベース９の構成例を図６に示す。間隔尺度品質データベース９には、音声周波数帯域の下限周波数および上限周波数と、この音声周波数帯域の間隔尺度値とが対応付けられて登録されている。
【００２７】
品質データ読込部１０は、ユーザから対象音声周波数帯域の下限周波数Ｆｌ（例えば５０Ｈｚ）および上限周波数Ｆｈ（例えば７０００Ｈｚ）の指定を受け付け、指定された対象音声周波数帯域と予め定められた基準音声周波数帯域（３００〜３４００Ｈｚ）の間隔尺度値Ｒｔ，Ｒｂを間隔尺度品質データベース９から取得して出力する。図６の例では、対象音声周波数帯域の間隔尺度値Ｒｔは１００、基準音声周波数帯域の間隔尺度値Ｒｂは８０である。
【００２８】
総合品質推定部１、算出部５およびスケーリング部６の動作は、第１の実施の形態と同じである。
以上のように、本実施の形態では、音声主観評価値を予め間隔尺度に変換しておくことにより、間隔尺度変換部４を省略することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、音声品質推定技術に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態となる音声品質推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における主観品質データベースの構成例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態となる音声品質推定装置の構成を示すブロック図である。
【図４】試験信号および試験信号に応じて音声通信装置から出力される音声通信装置出力音声の周波数特性を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態となる音声品質推定装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における間隔尺度品質データベースの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…総合品質推定部、２…主観品質データベース、３…ＭＯＳデータ読込部、４…間隔尺度変換部、５…算出部、６…スケーリング部、７…対象音声周波数帯域幅判定部、８…受付部、９…間隔尺度品質データベース、１０…品質データ読込部、１１…音声通信装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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