Приложение В (рекомендуемое). Цифровой интерфейс, используемый при испытаниях

Приложение В
(рекомендуемое)

Цифровой интерфейс, используемый при испытаниях

В.1 Разработчиками громкоговорящих УСВ для оценки их характеристик на этапе создания опытных образцов рекомендуется реализовать в УСВ дополнительный отладочный цифровой интерфейс для ввода-вывода сигналов.

Это позволит, с одной стороны, избежать трудоемких акустических измерений, а с другой стороны, даст возможность не использовать системный симулятор при проведении промежуточных измерений.

Использование цифрового интерфейса также рекомендуется при адаптации и настройке УСВ в части громкоговорящей связи под конкретную модель ТС. Окончательные испытания УСВ необходимо проводить стандартным (акустическим и электрическим) способом.

В.2 Рекомендуемый цифровой интерфейс

Цифровой интерфейс предназначен для испытания алгоритмов обработки речи, входящих в УСВ, и рассматривает все УСВ в виде черного ящика, имеющего два направления обработки сигналов - канал приема и канал передачи. Звуковые сигналы на входах и выходах каналов, представленные в цифровом виде, могут быть прочитаны и переданы из УСВ в ПЭВМ для записи в файлы либо прочитаны из файлов на ПЭВМ и переданы в УСВ в реальном масштабе времени. Это позволяет имитировать входные акустические сигналы в канале передачи или входные электрические сигналы в канале приема.

На рисунке В.1 изображен отладочный цифровой интерфейс и возможные точки доступа для чтения-записи сигналов.

Рисунок В.1 - Отладочный цифровой интерфейс

Точки вида Dl-Rx относятся к каналу приема, а вида Dl-Sx - к каналу передачи (x - номер контрольной точки).

Точка DI-R1 (Rin) может быть использована для вывода принимаемого сигнала от дальнего абонента и записи его в файл либо для локального ввода такого сигнала из файла на ПЭВМ в УСВ без использования системного симулятора.

Точка DI-R2 (Rout) может быть использована для вывода сигнала, обработанного в канале приема, например с помощью АРУ, реагирующей на изменение уровня шума в кабине ТС.

Точка DI-S2 (Sin) может быть использована для вывода передаваемого сигнала от ближнего абонента, эхо-сигналов и акустических шумов и их записи в файл либо для локального ввода таких сигнала из файла на ПЭВМ в УСВ без использования акустического входа. Последнее обеспечивает хорошую повторяемость эксперимента, возможность использования искусственных тестовых сигналов с заданным ОСШ без использования системы акустической симуляции шума, а также не требует калибровки и фиксации положения манекена HATS.

Точка DI-S1 (Sout) может быть использована для вывода сигналов, обработанных в канале передачи, например с помощью эхокомпенсатора, шумоподавителя, АРУ и прочего и их записи в файл на ПЭВМ.

Анализ передаваемых сигналов в точке DI-S1 исключает процесс кодирования-декодирования в речевых кодеках системы подвижной связи, что необходимо принимать во внимание при оценке сквозного качества передачи речевых сигналов из ТС оператору, так как многие речевые кодеки чрезвычайно чувствительны к уровню шума и имеют низкую разборчивость для речи с ОСШ ниже определенного порога.

Если в узкополосном УСВ реализован цифровой интерфейс, то он должен поддерживать хотя бы один из следующих форматов ввода-вывода:

1) линейной ИКМ, 16 бит с частотой дискретизации 8 кГц;

2) нелинейной ИКМ, 8 бит с частотой дискретизации 8 кГц, А-закон или -закон кодирования - (см. [24]).

Если в широкополосном УСВ реализован цифровой интерфейс, то он должен поддерживать хотя бы один из следующих форматов ввода-вывода:

1) линейной ИКМ, 16 бит с частотой дискретизации 16 кГц;

2) двухполосной АДИКМ со скоростью 64 Кбит/с (см. [25]).

Если в УСВ для обработки сигналов используются другие частоты дискретизации сигналов, то они также могут быть использованы для организации ввода-вывода тестовых сигналов при условии необходимой передискретизации средствами ПЭВМ.

При реализации цифрового интерфейса акустические и электрические уровни сигналов преобразуются к цифровым уровням. Для цифровых сигналов значение номинального уровня сигналов в контрольных точках выбирает производитель УСВ, исходя из требуемого динамического диапазона сигналов и запаса по перегрузке. Рекомендуемые номинальные уровни цифровых сигналов для узкополосных и широкополосных УСВ приведены в приложении Б.

Аппаратная реализация интерфейса по обмену сигналами в реальном масштабе времени между УСВ и ПЭВМ не стандартизуется и зависит от производителя УСВ. Для проведения испытаний в реальном масштабе времени необходима реализация чтения и записи сигналов по нескольким каналам одновременно с фиксированной задержкой между каналами.

При наличии цифрового интерфейса должно быть реализовано программное обеспечение для ПЭВМ по обмену и записи сигналов с УСВ.

Альтернативным методом испытания алгоритмов обработки сигналов, входящих в УСВ, при их разработке является их моделирование на ПЭВМ с файловым вводом-выводом сигналов.

В.3 Испытание с помощью цифрового интерфейса

Цифровой интерфейс может быть использован для проведения большинства тестов из раздела 7. Если в УСВ реализован цифровой интерфейс, то в целях отладки и анализа работы УСВ рекомендуется провести следующие дополнительные записи и тесты, не доступные в других случаях.

В.3.1 Запись акустических шумов и генерация тестовых сигналов с заданным ОСШ

Для многих испытаний необходимы записи акустических шумов в кабине ТС в том виде, в котором они попадают на вход УСВ через микрофон. Цифровая запись шумов может быть выполнена через интерфейс DI-S2. Далее на ПЭВМ может быть выполнена генерация тестовых сигналов с заданным ОСШ для речи ближнего абонента и их подача на вход УСВ также через интерфейс DI-S2.

В.3.2 Запись речи ближнего абонента

Для многих испытаний необходимы записи речи ближнего абонента (реального или манекена). Цифровая запись речи может быть выполнена через интерфейс DI-S2. Далее на ПЭВМ может быть выполнена генерация тестовых сигналов с заданным ОСШ для речи ближнего абонента и их подача на вход УСВ также через интерфейс DI-S2.

Для тестовых записей речи используются два диктора (мужчины) и еще два диктора (женщины), каждый из которых произносит по несколько фонетически сбалансированных фраз из ГОСТ 16600.

В.3.3 Объективная оценка качества речи в направлении передачи в режиме одностороннего разговора

При использовании цифрового интерфейса может быть проведена объективная оценка качества речи УСВ в направлении передачи в режиме одностороннего разговора по критерию PESQ-MOS, для узкополосных УСВ (см. [26], [27]) и для широкополосных УСВ (см. [28]). Испытания проводят с использованием заранее подготовленных тестовых сигналов, подаваемых через интерфейс DI-S2 и снимаемых через интерфейс DI-S1 и с электрического выхода системного симулятора (в точке POI).

Объективное качество речи по критерию PESQ-MOS, оцениваемое в точке DI-S1 и обозначаемое как MOS-LQO (S1), должно быть выше, чем качество речи на выходе системного симулятора MOS-LQO (POI), так как при этом исключается передача по сети и операция низкоскоростного кодирования речи.

Для узкополосного УСВ необходимо выполнить следующие требования:

MOS-LQON(S1) MOS-LQON(POI) 3,0.

Для широкополосного УСВ необходимо выполнить следующие требования:

MOS-LQOW(S1) MOS-LQOW(POI) 3,6.

Значения разности

DELTAN = MOS-LQON(S1) минус MOS-LQON(POI) и

DELTAW = MOS-LQOW(S1) минус MOS-LQOW(POI)

можно рассматривать как величину ухудшения качества речи при кодировании и прохождении через системы подвижной связи.

В.3.4 Объективная оценка качества речи в направлении передачи в режиме одновременного двухстороннего разговора

Цифровой интерфейс позволяет организовать измерение искажений передаваемого речевого сигнала в режиме одновременного двухстороннего разговора. Это тест, используя объективный показатель качества речи, позволяет оптимизировать параметры обработки речи в УСВ.

Тестовый сигнал на передачу, содержащий речь ближнего абонента и эхосигналы дальнего абонента записываются через интерфейс DI-S2. Речь ближнего абонента используют как образцовый сигнал для определения степени искажений в процессе одновременного двухстороннего разговора в направлении передачи.

Тестовый сигнал на прием, содержащий речь дальнего абонента, должен быть не коррелирован с сигналами ближнего абонента.

Испытание проводят в такой последовательности:

1) перед началом теста убеждаются в том, что акустический эхокомпенсатор УСВ полностью настроился на текущий эхотракт и находится в режиме максимального эхоподавления. Этого можно добиться, подавая на вход DI-R1 тренировочную последовательность сигналов, а на вход DI-S2 - ее отраженный акустический эхосигнал, получаемый непосредственно от микрофона;

2) для проведения испытания на УСВ подают в реальном времени с двух сторон тестовые речевые сигналы - на вход DI-R1 в направлении приема, а на вход DI-S2 в отраженный акустический эхосигнал от микрофона подмешивают записанный тестовый сигнал речи ближнего абонента на передачу. Для приема и передачи всегда необходимо использовать тестовые записи различных дикторов, чтобы избежать ложного схождения АЭК. В 25 % случаев в направлении приема и передачи необходимо использовать два различных женских голоса, в 25 % случаев - два различных мужских голоса и в 50 % случаев - мужской и женский голоса;

3) в процессе испытания исходный отраженный эхосигнал должен быть сохранен через интерфейс DI-S2, а обработанный речевой сигнал с подавленным эхосигналом - через интерфейс DI-S1;

4) используя исходный тестовый сигнал речи ближнего абонента на передачу как образец и обработанные речевые сигналы, содержащие искажения и снимаемые с точки DI-S1 и на выходе системного симулятора в направлении приема (точка POI), рассчитывают объективные показатели качества речи PESQ-MOS в соответствии с [26]-[28].

Для узкополосного УСВ необходимо выполнить следующие требования:

MOS-LQON(S1) MOS-LQON(POI) 2,5.

Для широкополосного УСВ необходимо выполнить следующие требования:

MOS-LQOW(S1) MOS-LQOW(POI) 2,5.

Значения разности:

DELTAN = MOS-LQON(S1) минус MOS-LQON(POI) и

DELTAW = MOS-LQOW(S1) минус MOS-LQOW(POI)

можно рассматривать как величину ухудшения качества речи при кодировании и прохождении через системы подвижной связи.