基于PESQ算法的广播节目语音质量评测系统设计与实现

卫国标

摘要：语音信号是现代通信系统传输的重要信号之一，语音信号的大量使用，使得语音信号发送传输技术研究持续发展。因此，如何对语音信号质量评估就成为改变广播行业的重要课题。本项目基于保证节目语音质量考虑量，提出采用PESQ算法模型，并设计实现基于PESQ算法的广播语音技术质量评测系统。

关键词：PESQ；广播语音质量，MOS；音频质量评估

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）07-0178-02

现今传媒业之间竞争日趋激烈，传统媒体代表--广播电视，面临市场份额严重缩水和影响力持续下降的影响，要改变不利局面，既要改变节目形式，增加节目内容，还要提高播出节目的语音质量。广播节目语音质量，指的是经访谈、录音、编辑、传输发送后语音信息的保真度。假如播出的节目语音差，出现回声、畸变、音量过低或过高等情况，就会影响宣传效果，节目内容再好也难获得较高的收视收听率。该文正是基于以上考虑，提出并设计实现基于PESQ算法的广播语音技术质量评测系统。

1 广播语音质量测评系统简介

广播语音质量测评系统采用PESQ （Perceptual Evaluation of Speech Quality） 感知通话质量评估算法，依据部分感知标准作出对语音信号的质量的客观评价，设计实现一种可量化的语音质量评测方法，并且这些评测标准完全符合人们对语音质量的体验。评估系统接收电台播出的语音信号，将信号进行解调，利用算法进行质量评测，获得语音信号经发送传输后的失真状况。

语音评测系统将电台传输来的语音信号进行A/D转换，经同步处理后，获得语音失真相关数据，再依据选择的测量方法对失真语音信号展开算法分析处理，获得相关测度差离值。最后比照先验模板，最终得到相对应的MOS值。

在语音质量评测系统中，通过对应的测度算法实现，使用设计的软件包来完成评测。即通过PESQ算法来分析失真语音信号，实现得到相应的测度差离值。在模板对应中，一定要有相应的先验模板作为参照。这要求在PESQ算法实现以后，需开展大量实践实验，获得广播通信多种情况的先验模板，从而可集成到相应的PESQ测度的MOS分值。

2 PESQ 算法

与PEQM标准不同，PESQ 是基于感知模型的语音质量客观评价标准。针对通信系统中出现的线性滤波和可时间延迟这两个问题，PESQ做了改进，在对差值曲面的解释中，既考虑误差的分布，又考虑误差的总量，同时增强了端到端语音通信质量的可靠性评价。PESQ 算法结构如图2所示。

PESQ算法的设计思想是：首先电平对齐参考信号和经过被测系统信号，使之符合听觉电平要求标准。再使用输入滤波器进行滤波。通过电平对齐和输入滤波对两个信号进行时间对准均衡处理，实施听觉变换，获得系统中增益变化和线性滤波的均衡和补偿。听觉变换后对两个信号间区别进行扰动处理，提取出两个失真参数，在时间和频率上累计得出PESQ 分值，最后将该分值与主观意见的预估值（ MOS 值）进行映射 。

3 基于PESQ算法的广播语音质量评测系统设计

3.1 系统硬件结构

评测系统硬件结构包含支撑模块、业务处理模块、后台管理模块、信令处理模块和语音音质量测评系统，能实现录音、放音以及评测等功能，它的硬件结构如图3：

语音业务前台主要包含语音信令处理、数据库处理、呼叫处理等几个部分。信令处理功能提供BICC、H.248 、SIP等呼叫协议处理功能。

语音业务后台主要完成的是系统支撑功能，负责提供人机交互接口、网络管理接口等，实现了加载程序、配置数据、管理设备和模块间通信等功能。

数据库处理单元完成存储语音数据等数据库管理功能，建立连接语音评估功能架构的接口，最后由语音评测评系统对语音质量进行评估。

3.2 系统整体设计

根据语音评测流程，语音质量评测系统应由语音采样、语音传送、音频质量评测、GUI界面呈现四个部分组成。语音质量测评系统的架构设计如图4 所示：

3.3系统实现流程

语音质量评测总体实现流程图如图5所示：

评测系统首先配置相应测试脚本，提供指令创建无线链接，通过解码提取音频数据，以便控制发送原样本语音数据和采集采样数據，该批次数据采样结束后结合 PESQ 评估算法进行语音质量评测，得出相关MOS 分值，将评估结果以CUI界面呈现，并可对比播放采样语音和样本语音。

PESQ评测系统通过对比样本信号和降级信号，使样本信号通过一个通信体系得到结果。系统先对样本信号和经过网络传输的退化信号进行电平调整，再模拟听筒用输入滤波器滤波。两个信号需校准时间点，并利用听觉变换对系统中增益变化和线性滤波进行均衡和补偿，再结合感知模型，映射出主观平均意见分；在干扰度计算中需识别出坏区间，这需重新对齐坏区间。总的来说，样本信号和输出信号的差异性越大，得出的MOS分值就越低。

4 结束语

评测系统采用PESQ作为测量MOS 值的基本算法，实现由 PESQ 算法验证评测准确性，并进行语音MOS 值评分，从相关度和残余误差两个参数来看，PESQ算法改进了判定依据。结合后台实现的各测试指标的性能统计对比功能， 整个语音质量评测系统基本实现了现在强调的 QoE（Quality Of Experience）要求。

参考文献：

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