用于語音質(zhì)量客觀評價的mel譜失真測度(編輯修改稿)
2025-07-19 19:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 MelSD與MelCD的失真量計算完全相同，下面僅僅對MelSD的失真量計算加以說明。第k幀的美爾譜失真距離定義如式（4） k =1,2,…,N （4）MFSCx(i,k)為輸入語音信號的第k幀MFSC第i階系數(shù)，MFSCy(i,k)為失真語音信號的第k幀MFSC第i階系數(shù)。N為語音信號的總幀數(shù)，m為MFSC的階數(shù)。將語音文件每幀的美爾譜系數(shù)失真距離作算術(shù)平均，得到該失真文件的美爾譜系數(shù)失真距離，作為失真語音的總失真量，見式(5)。 （5） 判斷模型計算的失真量按最小二乘法準(zhǔn)則進(jìn)行二次多項式擬合，以對應(yīng)相應(yīng)的語音質(zhì)量的客觀MOS值或者稱為預(yù)測MOS值。 MelCD與MelSD的關(guān)系 從以上分析，如果將MFCC作為MFSC的一個實(shí)現(xiàn)特例，則MelCD可以作為MelSD的一個特例，只是由于選擇了并不符合聽覺感知特性的對數(shù)壓縮的原因，MelCD與MelSD在評價性能不同[6]。2 語音質(zhì)量客觀評價的性能指標(biāo)語音質(zhì)量客觀評價方法的性能優(yōu)劣，一般用語音質(zhì)量的客觀MOS值與主觀MOS值之間的相關(guān)程度和預(yù)測誤差作為評價的性能指標(biāo)[8]，兩者的相關(guān)程度采用Pearson相關(guān)系數(shù)加以描述，如式（6）所示。相關(guān)系數(shù)描述了客觀評價與主觀評價MOS之間的線性程度，相關(guān)系數(shù)越接近＋1，客觀測度用于預(yù)測主觀MOS值越準(zhǔn)確。（6）預(yù)測誤差用標(biāo)準(zhǔn)估計偏差ssse表示，見式（7）所定義。SSE越小，反映預(yù)測誤差越小，客觀評價測度的性能越好。 （7）在（6）和（7）中，MOSO(i)是第i個數(shù)據(jù)的客觀MOS值，MOSs(i) 是主觀評判的MOS分值，M是數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)目。3 MelSD、MelCD與Mel濾波器數(shù)目的關(guān)系分析MelSD和MelCD，兩者的區(qū)別在于提取的語音特征參數(shù)不同。而在MFCC和MFSC中，除了非線性變化部分不同，其他部分也是相同的。Mel域?yàn)V波是兩個參數(shù)計算的共同部分，因此Mel濾波器組的選擇對MelSD、MelCD都將產(chǎn)生影響。在此，我們希望了解Mel濾波器組對客觀測度的影響。在此針對電話頻帶語音質(zhì)量客觀評價研究，我們選擇帶寬比電話頻帶略寬，為[0－4000]Hz。Mel濾波器組的構(gòu)造，根據(jù)給定濾波器組中濾波器的數(shù)目，在對應(yīng)[0－4000]Hz的Mel域范圍[0－2146]Mel尺度域內(nèi)三角形濾波器組的中心頻率均勻排列。濾波器的數(shù)目不同，則濾波器的帶寬不同，濾波器組的構(gòu)成也不同。濾波器組對測度性能的影響就轉(zhuǎn)換為用濾波器組中濾波器數(shù)目的變化對測度的影響加以研究。濾波器的影響將通過MelCD和MelSD在測試中的性能體現(xiàn)出來。測試實(shí)驗(yàn)使用的漢語普通話語音材料，選自于音質(zhì)MOS評價法標(biāo)準(zhǔn)SJ 207712000，及與之配套、強(qiáng)制性執(zhí)行的MOS測試用語音數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)SJ 20852－2002，包括72個語音文件，每個文件包括大致持續(xù)10秒的三個測試語句（按照漢語的統(tǒng)計特性，經(jīng)過語音平衡構(gòu)建而成），且由3 男3 女發(fā)音錄制而成的原始語音庫。測試實(shí)驗(yàn)形成了不同通信體制、不同干擾樣式及各種干信比的失真語音條件，總為8個不同的語音數(shù)據(jù)集，在實(shí)驗(yàn)中分別標(biāo)為條件1至條件8。對于濾波器數(shù)目為7到25的不同的濾波器組，MelCD和MelSD分別對8個測試進(jìn)行客觀評價，并得到評價結(jié)果與主觀MOS的相關(guān)值，將8個測試的相關(guān)值平均作為在某一給定濾波器數(shù)目條件下，兩個客觀測度在8個測試中的綜合性能。8個測試的綜合性能見圖4，表1為測試綜合性能中 MelCD和MelSD取得最佳性能的濾波器數(shù)目和對應(yīng)平均相關(guān)值。表1客觀評價的最佳濾波器數(shù)目與最佳相關(guān)值客觀測度最佳濾波器數(shù)目最佳相關(guān)系數(shù)MelCD10MelSD10由圖4 和表1所示，濾波器數(shù)目在7到13之間時，－，基本保持平坦，略有起伏，；隨著濾波器數(shù)目的增加，性能呈單調(diào)下降趨勢，當(dāng)濾波器數(shù)目大于15以后，并隨著濾波器數(shù)目增加相關(guān)值繼續(xù)減少，但當(dāng)濾波器數(shù)目到達(dá)25時。MelSD隨著濾波器數(shù)目的增加，總體上性能保持平穩(wěn)。在7到25之間時，－，基本保持平坦，；當(dāng)濾波器數(shù)目增加相關(guān)值略有減少，基本上曲線是平坦的。分析并對比MelCD和MelSD，MelSD的性能明顯好于MelCD，在整個濾波器數(shù)目變化范圍內(nèi)，比MelCD的最佳相關(guān)值還要高。MelSD在整個濾波器數(shù)量的變化范圍內(nèi)，性能保持平坦，對濾波器組的變化不敏感，而MelCD僅僅在7－13的范圍內(nèi)，基本保持性能平穩(wěn)，當(dāng)濾波器數(shù)目繼續(xù)增加時，性能單調(diào)下降
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