1、本 科 毕 业 论 文本科生毕业论文（设计）指导情况记录论文题目：电声产品主观评测性能的客观测试方法研究开题简况1、选题质量（简述选题与专业培养目标、专业要求关系、题目难度、工作量、创新性、理论性、实用性）选题符合南京大学声学专业的培养目标，可以在大学数学物理、数值计算、声学基本理论方面得到训练，达到声学本科生的要求。题目难度适中，具有挑战性。再投入较多时间的情况下，可以做到研究生水平。工作量至少需要 16 周，每周 40 小时。创新性强，国内外在 PESQ 用于测量语音增强算法不确定性上没有相关研究。理论性较强，需要进行数据模拟、分析不同条件下不确定性。实用性较强，对语音增强算法具有较大价值
2、。2、开题意见：对 PESQ 测量语音增强算法的不确定性进行研究，具有较大的理论和实际应用价值。同意开题！指导教师签名： 中期检查指导教师检查论文的进展情况：（指导和培养学生查阅文献资料、综合运用知识、研究方案设计、研究方法和手段运用和外文应用等能力简况）已完成对各种语音增强算法相关文献资料的查阅完成论文的第一步，了解了各种语音增强算法、国内外研究概况，列出了初步研究计划。已掌握了结合模拟结果，用 PESQ 对不同算法的增强结果进行评价。中期进展良好，检查通过！指导教师签名： - 1 -南 京 大 学本科生毕业论文（设计）评阅意见指导教师评语：该论文立意新颖，针对 PESQ 测量语音增强算法性
3、能不确定性进行探讨，具有较大的理论和实际应用价值。作者在阅读文献的基础上，基本上掌握了国内外该领域的学术动态，综述比较全面。该论文的创新之处在于提出了利用PESQ 客观评定语音增强算法性能的优劣，并得到了相应的可靠的结论。从论文上看，作者在理论和数值计算方面已受过系统的训练，作者已具有一定的从事科研工作的能力。整个论文条理较清晰，层次较分明，达到本科毕业生水平，同意提交答辩。指导教师签名：评阅时间： 2009 年 5 月 26 日评阅教师评语：该论文针对 PESQ 测量不同语音增强算法性能不确定性进行研究，在传统理论基础上研究了单一轿车噪声条件下语音增强算法的性能，具有一定的理论和实际价值。该
4、论文数值模拟了 6 种语音增强算法的 PESQ 评分，并做了比较讨论，结果具有一定的创新性。可以看出作者具有良好的理论和数值计算基础，已具有一定的从事科研工作的能力。论文层次分明，条理清晰。达到本科毕业生水平，同意提交答辩。评阅教师签名：评阅时间： 2009 年 5 月 27 日- 2 -南 京 大 学本科生毕业论文（设计）答辩记录、成绩评定答辩记录：作者：周璐 导师：邱小军 时间：2009/6/1 8：00am论文题目：电声产品主观评测性能的客观测试方法研究 1.所使用的语音测量的数量答：30 组。2.为何只选用 10 dB 信噪比的数据测量？答：对于 15 dB 的高信噪比，各种语音增强算
5、法性能差异不大；0 dB 亦同。答辩记录人签名：答辩小组评语：周璐同学的论文电声产品主观评测性能的客观测试方法研究选题立足于本学科发展前沿，具有一定的理论价值和重要的实际意义。作者阅读了大量的参考文献，较好地分析了国内外研究现状。对 PESQ 测量语音增强算法不确定性的问题进行深入研究，贡献和创新为：利用概率统计学知识，给出了PESQ 评定 6 种语音增强算法性能优劣的可靠结论。论文写作认真、条理清楚、理论分析透彻、实验数据翔实，表明作者已掌握了本学科的基础理论和专门知识，具有一定的科研工作能力。答辩过程中，思路清晰，叙述清楚，回答问题正确。经答辩小组认真讨论，一致同意通过本科学位论文答辩并建
6、议授予工学学士学位。答辩小组成员：沈勇、方元、林志斌、陈锴、卢晶成绩 组长签名：答辩时间： 2009 年 6 月 1 日- 3 -南京大学本科毕业论文中文摘要首页用纸毕业论文题目： 电声产品主观评测性能的客观测试方法研究 声 学 专业 摘要语音增强的目的主要是改进语音质量，尽可能地消除背景噪声，提高信噪比，同时提高语音自然度、可懂度和说话人的可辨度。本文主要研究在实现语音增强算法过程中所涉及的语音质量测量的不确定性，讨论了用于客观测量端到端语音质量的 PESQ 算法，作为主观评分的一个估计值，然后分析了在不同语音增强算法条件下 PESQ 值的不确定性。虽然到目前为止有很多关于 PESQ算法的其
7、他研究结果，但较少关注此方面。本文中讨论了不同语音增强算法下II获得的实验数据。III南京大学本科毕业论文中文摘要首页用纸THESIS：Uncertainty Evaluation of Objective Speech Quality Measurement Using in Speech Enhancement AlgorithmsSPECIALIZATION: AcousticsGRADUATE: Lu ZhouMENTOR: Xiaojun Qiu, ProfessorAbstractThe purpose of speech enhancement algorithms is to
8、improve speech quality, as much as possible to eliminate background noise and improve signal to noise ratio, at the same time raise the speech naturalness, intelligibility and identify the speaker. This paper deals with the measurement uncertainty of the speech quality (SQ) achievable by speech enha
9、ncement algorithms. To this aim, the objective measurement of end-to-end speech quality by means of the PESQ algorithm is discussed, and its accuracy as an estimator of the subjective Mean Opinion Score is summarized. Then, the uncertainty of the PESQ results under different speech enhancement algor
10、ithms is analyzed. This particular problem, in fact, has received little attention in the literature, even though many results on the use of the PESQ algorithm in other types of applications have been presented by researchers. Experimental data obtained in the speech quality characterization of diff
11、erent speech enhancement algorithms are reported and discussed.IV目录摘要 .IAbstract.II第一章 绪论 .11.1 模拟主观评测的音频质量客观测试方法概述 .11.2 PESQ 简介 .11.3 语音增强概述 .21.4 问题的提出 .31.5 本文的主要内容 .3第二章 PESQ 内部各模块原理及其不确定性的研究 .42.1 PESQ 内部各模块原理 .42.2 PESQ 测量结果的可靠性 .92.3 PESQ 测量的精确度值 .92.4 用 PESQ 测量语音增强算法性能 .11第三章 PESQ 测量语音增强算法不
12、确定性的数值模拟及讨论 .123.1 实验条件选择 .123.1.1 语音的选择 .123.1.2 噪声的选择 .123.1.3 语音增强算法的选择 .123.2 PESQ 测量语音增强算法不确定性实验及结果分析 .133.3 PESQ 测量语音增强算法不确定性的应用 .163.4 结论 .18第四章 结束语 .19参考文献 .20致谢 .22附录 本科期间的成果 .23第一章 绪论1第一章 绪论1.1 模拟主观评测的音频质量客观测试方法概述音频质量的主观评测一般是用一些有代表性的音乐、自然声作为音源，在一定的环境下播放给测试者，通过测试者的感受，将所听音源的质量等级表示出来 。主观评测方法不
13、仅耗费大量人力、物力和时间，而且受测试设计、测1试环境和测试者素质等多方面不确定因素影响，并且无法满足现场测试的需求。客观测试方法可以避免以上主观评测方法的不足，主要是考虑参考信号和劣化信号的时频域或变换域特征参数（如响度、频率、信噪比）之间的失真距离 。2尽管客观评价方法方便快捷，但是在客观测量过程中常常会出现仪器测量与人主观听觉上面的差别：比如用仪器测量失真很小的两段语音，在测试者听来，劣化信号的语音却让人非常难以接受。由于人是音频的最终接受者，所以主观评价才是语音质量的真实反映，也是对可感知音频质量进行测试的最可靠方法。因此希望建立一个基于感知处理模型的客观测试方法，即模拟主观评测的音频
14、质量客观测试方法，使其能够通过计算机模拟测试环境和人耳听觉系统。进入二十世纪九十年代后，语音质量客观评价方法研究取得了飞跃发展，先后出现了以下几种客观测量方法：PSQM/PSAM+ (Perceptual Speech Quality Measure，感知通话质量测量), PEAQ (Perceptual Evaluation of Audio Quality，感知评估音频质量), PESQ (Perceptual Evaluation of Speech Quality，感知评估通话质量) 和 PEMO-Q (A New Method for Objective Audio Quality
15、Assessment Using a Model of Auditory Perception，使用客观音频感知模型测量客观音频质量)。1.2 PESQ 简介PESQ 是窄带电话网络和语音编码解码器的端到端语音质量的客观评价方法。PESQ 通过了由九种语言，不同的真实和仿真的网络中采集的语音构成大规模样本库的全面测试评价，构成 ITU-T P.862 标准 。PESQ 结合了 PSQM3和 PAMS 的优势，需要通过电话网络发送一个语音参考信号，在网络的另一端采用数字信号处理的方式比较样本信号和接收到的信号，进而估算得到网络的语音质量，并针对 MOS 和 MOSLQ(Listening Qua
16、lity)计算方法做了修改。最第一章 绪论2开始这些方法被用于测量编码算法和在实验室分析设备问题，如分析电话机的语音质量 。PESQ 的模型结构图如图 1-1 所示：4图 1-1 PESQ 模型的结构图 3PESQ 总的思路是：对原始信号（参考信号）和通过测试系统的失真信号进行电平调整到标准听觉电平，再用输入滤波器模拟标准电话听筒进行滤波。对通过电平调整和滤波后的两个信号在时间上对准，并进行听觉变换，这个变换包括对系统中线性滤波和增益变化的补偿和均衡。两个听觉变换后的信号之间的不同作为扰动（即差值） ，分析扰动曲面提取出两个失真参数，在频率和时间上累积起来，映射到主观平均意见分的预测值 。31
17、.3 语音增强概述语音是人类相互之间进行交流时使用最多、最基本也是最重要的信息载体。在实际环境中，语音信号总是会受到外界环境噪声的干扰，这些噪声包括从周围环境、传输煤质中引入的噪声、通信设备内部电噪声乃至其他说话人的干扰等。这些干扰会使接收端的语音成为受噪声污染的语音，当噪声干扰严重时，语音将完全淹没到噪声中，使其无法分辨 。5语音增强是从噪声背景中提取有用的语音信号，抑制、降低噪声干扰的技术。语音增强的目的主要是改进语音质量，尽可能地消除背景噪声，提高信噪比，同时提高语音自然度、可懂度和说话人的可辨度。一直以来，人们都在加性噪声的模型上进行研究，提出了各种语音增强算法，总的来说可分为三类：第
18、一类是时域方法，如基于参数和模型的方法、子空间的方法等；第二类是频域方法，如谱减法、维纳滤波法、短时谱幅度的MMSE 估计、自适应滤波法等；第三类是其他方法，如小波变换法、听觉掩蔽法等。它们各有优缺点，分别适用于不同的场合，在实际应用时，要根据具体第一章 绪论3的噪声情况和特定环境，选用不同的语音增强方法或语音增强方法的组合 。51.4 问题的提出在低信噪比的情况下，语音增强算法在抑制背景噪声的过程中可能对语音信号产生劣化作用。这种情形下，试听者对语音增强的主观评估有可能是基于信号失真部分，也可能是基于噪声失真部分，抑或是二者都有，因此降低了主观评测的可靠性等级。ITU-T P.835 引导试
19、听者单独对语音信号评分(SIG)、单独对背景噪声评分(BAK)和整体效果评分(OVL)。三方面共同作为语音增强效果的主观评估，使得主观测试的不确定性有所改善 。6通常评定语音增强算法的客观测试参数是信噪比，即信号与噪声电平的分贝差，用 S/N 或 SNR(dB)表示。噪声频率的高低，信号的强弱对人耳的影响不一样。但是正如前面所提到的，人是语音的最终接受者，所以在评定不同语音增强算法优劣时还要综合考虑语音的自然度、可懂度和说话人的可辨度，而ITU-P.835 中制定的语音增强算法的主观评分过程又过于繁琐，因此需要引入模拟主观评测的音频质量客观测试方法对带噪语音和去噪语音进行评分。但是不同种类的噪
20、声、不同程度的衰减以及不同纯净语音的选取都会引起PESQ 所得评分的不确定性，这为采用 PESQ 比较不同语音增强算法优劣性增加了些困难。最近，有 PESQ 测量语音编码不确定性的研究，将同一语音 1000次通过 VoIP 网络，然后分别使用五种算法进行编码，最后对其进行 PESQ 评分，结果显示 PESQ 值取决于 VoIP 网络所使用的接口种类和信道所采用的编码方法，但 PESQ 测量值的不确定性主要来自不同的编码方法，同时测得的 PESQ 值基本呈正态分布 。但本文拟研究的是 PESQ 在测量语音增强算法上的不确定性，7目前还没有见到相关报道。1.5 本文的主要内容本文选用 30 组不同的语音，分别加上 10 dB 和 5 dB 的轿车噪声，分别采用谱减法、子空间法、短时谱估计的 MMSE 法、维纳滤波法和带噪声估计的MMSE 法进行语音增强，再用 PESQ 对所得到的去噪语音进行评分，分析用PESQ 测量语音增强算法的不确定性。全文主要分为以下几个方面：第一章对 PESQ 和语音增强做了简单介绍，回顾了前人所做的相关工作，
