Современные системы передачи голоса

Появление альтернативной и более дешевой, чем телефонные сети общего пользования (ТфОП), системы передачи голоса с помощью Интернет протокола (Voice over IP или сокращенно VoIP) по-новому сформулировало проблему оценки качества передаваемой речи.

Качество (разборчивость) речи в таких системах зависит от большого числа различных факторов, таких как:

- Кодирование и декодирование речи.

- Потеря пакетов и/или ячеек пакетов речевой информации.

- Флуктуация задержек – джиттер.

- Шум среды передачи данных, а также внешний шум.

- Временной клиппинг (time clipping).

- Затухание сигнала при прохождении через сеть.

- Клиппинг по уровню (level clipping).

- Ошибки канала передачи данных.

- Эхо, возникающее при согласовании 2 и 4 – проводных линий связи.

Все перечисленные выше проблемы по-своему влияют на то, как абонент, со своей – субъективной точки зрения, воспринимает речь человека, говорящего на другом конце сети, что в конечном итоге означает – пользуется он этим типом связи или нет. Оценка восприятия абонентом передаваемой речи необходима при выборе сетевого оборудования, мониторинга работы сети, нахождения и исправления неисправностей, а также оптимизации сети. Существует целый ряд алгоритмов, предназначенных для оценки качества узкополосных речевых сигналов.

5.1. Алгоритмы оценки качества речи – PSQM, PSQM+, PSQM99, PAMS

Алгоритм PSQM стандартизован МСЭ-Т (ITU-T) как рекомендация P.861 в 1996 году. Данный алгоритм оценивает качество речи на выходе сети от 0 (идеальное) до бесконечности, однако, оценку уже на уровне 15 можно рассматривать как неприемлемую. PSQM стал первым алгоритмом, использующим психоакустическую модель восприятия речи человеком. Он предназначен для объективного анализа работы речевых кодеков, для которых наиболее вероятны лишь малые искажения. Однако, использование данного алгоритма для оценки работы реальной сети невозможно, в силу того, что PSQM не учитывает влияние задержек, их возможную флуктуацию (джиттер), потерю пакетов, а также клиппинг по уровню, что обычно является причиной больших искажений сигнала. Также сильно снижают уровень правдивости оценок такие факторы, как внешний шум и фильтрация в аналоговых устройствах (например, телефонных аппаратах или 2-х проводных телефонных линиях). Следствием этих недочетов для реальной сети стал низкий уровень корреляции с оценками экспертов.

Алгоритм оценки качества речи -PSQM+ разработан в 1997 г. на острую потребность в оценке качества речи, прошедшей через всю сеть VoIP. За основу PSQM+ взят алгоритм PSQM, это проявляется в том, что при тестировании речи кодированной и декодированной, но не пропущенной через IP сеть, PSQM+ и PSQM покажут одинаковую оценку в терминах MOS. Алгоритм PSQM99 – результат улучшения PSQM, осуществленного в 1999 г. Алгоритм PSQM99 отличается от PSQM и PSQM+ в асимметричной обработке и шкале измерения результатов. PSQM99 дает более точную корреляцию субъективной оценки качества речи с оценками экспертов, нежели PSQM или PSQM+.

Алгоритм оценки качества речи PAMSразработан в 1998 г. и оптимизирован для работы с реальными системами передачи речевой информации (такими как VoIP). Для этого PAMS использует уникальную модель человеческого слуха, с помощью которой удается получить очень высокий уровень корреляции оценок алгоритма с оценками экспертов. Главное отличие этой модели от модели, использованной в PSQM, состоит в выравнивании эталонного (входного) и искаженного (выходного) сигналов как по уровню, так и во времени, что позволяет удалить негативное влияние больших задержек и джиттер. При этом влияние указанных типов задержек отражается в конечных оценках, которые PAMS выставляет по шкале MOS, т. е. со значениями от 1 до 5, что позволяет избежать дополнительного масштабирования выходных баллов алгоритма.