JP4122131B2

JP4122131B2 - ディジタル音声／映像信号のようなディジタル信号の品質を、受信に際して評価するための方法とシステム

Info

Publication number: JP4122131B2
Application number: JP2000516462A
Authority: JP
Inventors: デニ・マス; ジャマル・バイナ
Original assignee: テレディフューション・ドゥ・フランス
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1998-10-12
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2018-10-12
Also published as: FR2769777B1; EP1025667A1; EP1025667B1; ATE300133T1; JP2001520481A; CA2305983A1; DE69830918T2; WO1999020017A1; DE69830918D1; CA2305983C; FR2769777A1; US6549757B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放送ディジタル信号の品質を評価するための方法とシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日では、全ての種類のデータを送信することが、経済的文化的生活の重要事項となっている。
【０００３】
ディジタル信号の送信の方向に傾きつつある送信技術の目的は、送信ネットワークの負荷を避けて、結果として最適に使用でき、その間、送信の高品質を保つように、符号化と圧縮そして復号と伸張によって、送信速度を減じることである。
【０００４】
ディジタル信号送信の分野にさらに特化すると、例えば、ディジタルの音声／映像信号に対して、送信された信号の品質は、本質的に主観的な分析に基づいた概念である。従って、ディジタル音声信号あるいはディジタル音声／映像信号の場合には、この復号／符号化済み音声信号の主観的品質は、主観的試験を基にして評価される主観的品質である。これらの主観的試験は、本質的に、聴取者の１群に品質の査定を依頼することで、符号化−復号済み信号に、ある点数を割り当てることにある。
【０００５】
さまざまな心理音響学モデルは、ディジタル音声信号にディジタル圧縮をかけるのに使用される技術の一部として開発された。これらのモデルによって、符号済みディジタル音声信号の主観的品質を評価する手段として与えられる、客観的な知覚的測定法も可能となった。
【０００６】
これら全ての客観的な知覚的測定法は、同じ原則のもとに作用し、復号−符号化済み音声信号と元の信号とを比較することにある。元の信号は、符号化と圧縮を行う前のディジタル音声信号であり、また、基準信号として参照されるものである。上述の方法を適用するために、基準信号を持つことが必要であり、これは試験しようとするディジタル音声信号に、できるだけ正確に同期しなければならない。この種の制約は、例えばコーディング処理が論理的に評価されるように、あるいはディジタル音声信号またはディジタル音声／映像信号が発信もしくは放送されるときに、送信された符号化済み信号の客観的品質を評価するために、この後者の信号が発信される段階において、速やかにシミュレーションによって取り扱われる。この後者の場合、元の信号は必ず使用可能であり、かつ、符号化済み信号を作るのに使用される処理によって起こる遅延を決定することが可能であり、この符号化済み信号を再同期させる手段として与えることができ、この符号化済み信号は、試験すべき信号であり、基準信号である。しかし、これは、ディジタル音声信号またはディジタル音声／映像信号が、常に送信の間に受信されるとは限らない。今までのところ、ディジタル音声信号の場合に、放送信号の品質を査定する唯一の方法は、客観的な品質を決めるために、それを聞くことである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、送信品質を評価するために、また、より特化してディジタル音声信号またはディジタル音声／映像信号の場合に知覚的測定を行うために、放送ディジタル信号を受け取るとすぐに、これに処理を与えることで、上述の欠点を改善することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的は、元の信号からの送信であるディジタル信号放送の品質を評価する方法を与えることで達成され、この方法は、この元の信号の代表的基準信号を生成し、ディジタル信号と基準信号とを一緒にして放送することから成る。受信する場では、この方法は、受信した放送ディジタル信号と、受信した放送基準信号とを同期させ、距離値を計算し、一致点からのずれを示し、受信した放送基準信号から、受信した放送ディジタル信号を分離することから成る。この距離値は、ディジタル信号を受信したときに、品質値をこれに割り当てるための基準として使用することができる。
【０００９】
本発明は、ヘルツ（Hertzian）または衛星チャネルによるディジタル信号送信の分野で使用することができ、特にテレビ信号やラジオ信号のような音声信号および／または音声／映像信号の場合に使用できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明と、本発明により提案されるディジタル信号の品質を受信時に評価するシステムのより詳細な説明が、添付する図面を参照して以下に行われる。
【００１１】
受信時にディジタル信号の品質をを評価するのに使用される、本発明により提示される方法の、より詳細な記載が、図１を参照してここに与えられる。
【００１２】
概して、本発明により提示される方法は、あらゆる種類のディジタル信号を含む用途に向くが、特に、より特化して、テレビ信号のようなディジタル音声／映像信号に向いており、従来より音声成分を含んでおり、本発明の目的に対して、ディジタル音声信号として見なされる。また、ディジタル映像信号の映像成分にも応用でき、本明細書においてさらに説明がされる。
【００１３】
本発明によって、提示される方法は、その様な信号を放送するネットワーク上での応用に対して設計されており、従ってこのディジタル信号は、送信データを運ぶ初期の信号からの放送である。従って、このディジタル信号が送信あるいは放送されるネットワークは、このディジタル信号が送信ネットワークのヘッド（head）から放送されることができるようにし、このディジタル信号が、少なくとも一つの特定の受信地点から受信されることができるようにするヘルツあるいは衛星ネットワークのようなものである。この種のネットワーク上でヘルツおよび／または衛星チャネルによる送信に関するこの特徴は、従来技術から知られており、それゆえ詳細に記載はしない。
【００１４】
従って、ネットワーク送信ヘッドの点から、最初の信号があり、これは送信される信号に対するベースバンド（base band）信号と、厳密に言うとディジタル信号とを含むことができ、また、ヘルツや衛星チャネルによって放送することによって送信が可能であるように、従来からの方法でディジタル化される。
【００１５】
図１に図示され、本発明の方法で提示されるように、段階１０００で、ネットワーク送信ヘッドには、ｓｏと示される最初の信号だけでなく、ｓｎで表される、厳密には、ディジタル信号がある。
【００１６】
この同じ図１において、本発明により提示される方法は、段階１００１で、ｓｒｅｆと表される基準信号を生成することから成り、これは代表的な最初の信号である。代表的な最初の信号の意味するのは、基準信号は、少なくとも部分的に、この最初の信号もしくはそれに特有の特徴を再生成するということである。
【００１７】
特に、基準信号は、この明細書の後で説明されるように標本化によって、あるいは実際の最初の信号から、あるいは上述のディジタル信号から得られ、ディジタル信号自身は、定義によって代表的な最初の信号である。
【００１８】
基準信号ｓｒｅｆが生成される段階の後、本発明により提示される方法によって、段階１００２において、ディジタル信号ｓｎと基準信号ｓｒｅｆとが一緒に放送される。
【００１９】
ディジタル信号ｓｎと基準信号とを一緒に放送する処理の目的のために、後者は、例えば、放送しようとするディジタル信号を構成するディジタル・ストリームの中に挿入される。
【００２０】
本発明により提示される方法を実行する基本的な試みにおいて、基準信号は、ディジタル信号ｓｎの或る標本からできていて、ディジタル信号のこれらの標本は、一定の時間セグメントあるいはディジタル信号のウィンドウを引継ぎ、かつ、放送しようとしているディジタル信号を構成するディジタル・ストリームの特定の位置に挿入される。
【００２１】
従って、ディジタル信号が最初にディジタル・テレビ信号から成っている状況において、例えば、基準信号はＭＰＥＧフローの中に挿入され、例えば、送信データのために与えられるペイロード（payload）補助データビットを用いるが、これは限定を与えるものではない。
【００２２】
従って、放射に際し、結果として生じるディジタル・ストリームから成る混成信号があり、これは、放送しようとするディジタル信号ｓｎを構成するディジタル・ストリームから成り、ここで基準信号ｓｒｅｆが挿入される。
【００２３】
これら全ての信号が、一旦、放送によって送信されてしまうと、本発明により提示される方法も、また受信時に、上述の放送ネットワークの受信地点において、上記のように放送されたディジタル信号と基準信号とを受信することから成る。
【００２４】
従って、図１に示すように、受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒと、ｓｒｅｆｒと表される受信済みの放送基準信号とが、段階２０００の受信段階で利用可能である。
【００２５】
明らかなことに、基準信号ｓｒｅｆをディジタル信号ｓｎに挿入する、まさにその段階の故に、上述した段階２０００で利用可能な、受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒと、ｓｒｅｆと表される受信済みの放送基準信号とは、十分に正確には同期させられないので、上述のディジタル信号の送信品質をすぐに評価することはできない。
【００２６】
従って、図１に図示されるように、本発明により提示される方法は、受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒが、ｓｒｅｆｒと表される受信済みの放送基準信号に同期させられる、段階２００１を組み入れ、その後に、段階２００２において、距離値が計算され、この距離値は、受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒと、ｓｒｅｆｒと表される受信済みの放送基準信号とを分離する、一致点（ identity ）からの差分として定義される。この距離値は、図１において、Ｄと表される。
【００２７】
距離値Ｄが計算される段階２００２の後には、予め決定された基準に従った品質値Ｑが、上述した距離値Ｄの基準を基に割り当てられる段階２００３が続く。
【００２８】
本発明により提示される方法を実行する際に含まれる段階の特定の例を、以下に記述する。
【００２９】
ディジタル信号の送信品質が、リアルタイムに不連続な評価処理によって決定されるような状況を考えると、段階１００１では、基準信号が例えば任意のディジタル信号のシークエンスを生成することから成る。この任意のシークエンスは、好んで、最初の信号の一部を形成する。これらの条件の下で、距離値が計算される、すなわち受信済みの放送ディジタル信号を、受信済みの放送基準信号から分離するアイデンティティからのずれが計算される段階２００２は、その後に、この受信済みの放送ディジタル信号と任意のシークエンスとの間に与えられる。図２（ａ）は、最初の信号が、上述の図面でＳＡと表される任意のシークエンスを生成させる段階１００１ａにおいて標本化される。
【００３０】
もし、必要ならば、任意のシークエンスＳＡは、前もって分かっているシークエンスでもよく、これは、放送される前にメモリに記憶される。実際に、広告に使用される一般的なシークエンスや、ジングル（jingles）として知られる種類のシークエンスは、放送されるプログラム、従って前もって記憶しておくことができるプログラムの中で１日に数回使用される。そのような状況において、基準信号が送信される段階は、実際省くことができ、この場合に、段階２００２で計算される距離値は、受信端におけるこの任意のシークエンスを含むメモリあるいは記録装置から決定することができる。
【００３１】
他方、第２実施形態において、放送の間に送信されるディジタル信号の送信品質がリアルタイムに評価され、図２（ｂ）で図示されるように、基準信号が生成される段階１００１は、任意の期間にある一定の連続的なウィンドウやセグメントを横切る、段階１００１ａ’における最初の信号もしくは好ましくはディジタル信号ｓｎを標本化することにあり、各ウィンドウは、図２（ｂ）においてＦ_iと表される。連続的なウィンドウは、図２（ｂ）においてＦ_i-1，Ｆ_i，Ｆ_i+1と表される。
【００３２】
最初の信号あるいはディジタル信号ｓｎが標本化される段階１００１ａ’の後には、Ｍ個のウィンドウの一つが選択される段階１００１ｂ’が続き、Ｍは、一定の全体数であり、基準信号ｓｒｅｆを構成する。
【００３３】
図２（ｂ）で図示される例において、Ｍ＝４の連続するウィンドウＦ_i-M，Ｆ_i，Ｆ_i+Mの一つが次々にメモリに記憶され、従ってこれが基準信号ｓｒｅｆを構成するような実行モードにおけるハッシュ（hashed）部によって示される。上述の時間セグメントかウィンドウが、ディジタル信号ｓｎと一緒にされて放送され、このディジタル信号と一緒に放送される基準信号を形成する。従って、限定的ではない例を通して、各ウィンドウＦ_i-M，Ｆ_i，Ｆ_i+Mが、ディジタル信号ｓｎのディジタル・ストリームの中に挿入される。例えば、もし、信号がテレビ信号であれば、各ウィンドウは、これらのデータを送信するために与えられるペイロード補助データ・ビットを用いてＭＰＥＧフローの中に挿入される。
【００３４】
上記の時間ウィンドウかセグメントの期間に関する限り、この期間は任意であり、例えばτ_i＝４０ｍｓに等しく取られる。
【００３５】
受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒと受信済みの放送基準信号ｓｒｅｆｒを分離する距離値Ｄが計算される段階２００２の図３を参照し、受信済みの放送基準信号ｓｒｅｆｒと同期した受信済みの受信済みの放送ディジタル信号に計算処理が与えられる状況において、説明がなされる。これらの信号に同期させるのに使用される処理の詳細な記載は、図４を参照して本明細書の中の以降において与えられる。
【００３６】
図３に戻って、受信済み放送ディジタル信号ｓｎｒと、受信済み放送基準信号ｓｒｅｆｒが同期し、従って図３に図示するように一方では、受信済み放送基準信号ｓｒｅｆｒと同様に受信済み放送ディジタル信号ｓｎｒを構成する連続的なウィンドウＦ_i-M，Ｆ_i，Ｆ_i+Mのシークエンスを受け取ると仮定される。
【００３７】
図３に図示される状況において、Ｍが図３で図示される例では４であるような基準信号がディジタル信号のＭ個のウィンドウの一つであるときに、同じ指標ｉ−４，ｉ，ｉ＋４が付いた、受信済み放送ディジタル信号のウィンドウに対応するＭ個の同一の連続的な基準値があり、Ｒ_i-4，Ｒ_i，Ｆ_i+4で表される。
【００３８】
従って、受信済みで、Ｆ_i，Ｆ_i+1，Ｆ_i+2，Ｆ_i+3と表される放送ディジタル信号ｓｎｒのウィンドウに対して、基準値Ｒ_iは、上述の４個のウィンドウＦ_iからＦ_i+3で確認されるウィンドウＦ_iに対応する。同じものが、先立つウィンドウと次のウィンドウと対応する基準値とに与えられる。
【００３９】
図３を見ると、距離値Ｄが計算される段階２００２は、受信済みの放送基準信号の対応する時間セグメントから受信した放送ディジタル信号の時間セグメントを分離する基本距離Ｄの計算を含む。これらの基本距離は、図３の中でｄ_iと表され、計算済みの各基本距離は、受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒの対応するウィンドウＦｉと同じ指標が付いている。
【００４０】
最後に、全ての時間セグメントの基本距離ｄ_iの平均時間は、距離Ｄの実際値を得るために計算される。図３に図示されるような、例えば、要素Ｆ_i-1からＦ_i-5のような連続的なＮ個の要素に対して、２個の信号間の実際の距離は、
【数２】

の式で与えられるであろう。
【００４１】
従って、本発明によって提示される方法を実行することによって、シヌソイドやランプ（ramp）やパルスなどの試験信号の組を前もって定義する必要はない。ビデオ信号か音声信号か音楽信号であろうとも、いかなるディジタル信号も、客観的な感知測定を行うときに使用でき、例えば、かって基準信号は、評価しようとするディジタル信号に正確に同期させられた。
【００４２】
本発明によって提示され、図２（ｂ）と図３で図示される方法を実行する場合にさらに特化して、この場合は、基準信号を生成するために、ディジタル信号のＭ個の連続する時間セグメントからの一つの時間セグメントを基にして、ある連続する時間セグメントが一緒にかつ定期的に放送されるが、受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒと受信済みの放送基準信号の間の距離値Ｄが次の式を証明する。
【数３】

【００４３】
この式において、
Ｎは、連続的な時間セグメントの数を表しており、そこで平均が計算される。
Ｍは、１より大きい全体数を表している。
基準信号は、ディジタル信号ｓｎのＮ個の時間セグメントやウィンドウの一つから成る。
【００４４】
これらの条件の下で、評価済みの距離値Ｄは、比Ｎ／Ｍが十分に高いときは、信頼性を失わない。従って、もしＭ＝４ならば、Ｎは、４０より大きな値である。
【００４５】
より詳細な記載が図４を参照して与えられ、例えば図３で図示される同期済み信号を得るために、図１における段階２００１で、受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒが、受信済みの放送基準信号ｓｒｅｆｒに正確に同期するさまが記載されている。
【００４６】
上述の図面で図示したように、上述の信号に正確に同期する手段として本発明により提示される方法は、受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒ上において、この信号が基準信号ｓｒｅｆｒに同期する可能性のある範囲Ｐ、特にある基準Ｒｊの値もしくはウィンドウや時間セグメントを定義することにある。指標ｊは、例えば図３の指標値ｉ−４，ｉ，ｉ＋４の一つに対応するこの指標値のいずれかを表している。
【００４７】
実際には、指標Ｒ_jが付いた時間セグメントに対して、受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒ内に、全体として連続的な時間間隔あるいはセグメントＦ_iで隔てられる範囲があり、それに対し受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒの時間セグメントあるいはウィンドウＦ_iの一つは、Ｒ_jの指標を付けた時間セグメントと最も同一でありそうなものを示している。図示的ではあっても限定的ではない例として、図４は、範囲Ｐを構成するＦ_i-2，Ｆ_i-1，Ｆ_i，Ｆ_i+1の４個の時間ウィンドウを示している。上述の範囲Ｐを構成する連続的なウィンドウＦ_iは、増加するのは明らかで、この場合、上述の範囲Ｐを構成する連続的なウィンドウの上位の数は、上位の計算能力を必要とするに過ぎない。連続するウィンドウの数は、例えば、５０から１００の間であろう。
【００４８】
上述したものおよび図４で図示したものに近い同期の範囲Ｐから、本発明で提示される方法は、受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒを、図４で図示したようにＴ₀，Ｔ₁，．．．Ｔ_k，．．．Ｔ_fと表記された連続する時間セグメントへと各時間の範囲の間に、細分することにある。これらの連続する時間セグメントは、δＴ_kと表記される最大時間値分、シフトされ、その値は、受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒと、受信済みの放送基準信号ｓｒｅｆｒとの間の、許される範囲で最も不確実な有効な同期に対応している。従って、同様な同期の範囲Ｐを通して、時間セグメントＴｋは、探査することのできるスライディング・ウィンドウ（sliding window）を構成する。
【００４９】
本発明により提示される方法に従って、また、図４に図示される正確な同期処理を確実に与えるために、本方法は、受信済みのディジタル信号ｓｎｒのシフトされたそれぞれの連続的時間セグメントＴ_kと基準ウィンドウＲ_j間の距離を計算することにある。対応する距離は、上述したものと同様な同期の範囲Ｐの各時間セグメントＴ_kに対してｄＴ_kと表記される。よって、シフトされた各連続的な時間セグメントと基準信号Ｒｊの間の距離を表す値の組は、上記の組を通して、距離の最小値を決定するために、フィルタをかける処理に適用される。この最小値は、ｍｉｎｄＴ_kと表記される。
【００５０】
基準信号からの距離が最小であると計算された、受信済みの放送ディジタル信号の時間セグメントの分類は、次の式を基にした同期値として取られる。
ｍｉｎｄＴ_k＝＝＞ｉ_s＝ｋ
ここで、ｉ_sは、受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒのウィンドウＦ_iの同期上の分類を表している。
【００５１】
距離を計算する目的のために、受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒを受信済みの放送基準信号ｓｒｅｆｒから分離する同一性からのずれがあり、ディジタル信号を受信したときに品質値基準を割り当てることと、上述の同期処理を実行することの双方に使用され、距離値は、ディジタル音声信号の場合には、各連続的な時間セグメントと基準信号との間の知覚的距離から成るか、あるいは、全ての種類のディジタルやビデオディジタル信号にはよくあることであり更に一般的であるが、セグメントＴ_kのような各連続的な時間セグメントと、同期処理の場合か図１の段階２００２での距離計算の場合の基準値Ｒ_jとの間の内部相関関数における基準値単位ずれ値とから成る。
【００５２】
図３に図示した例において内部相関関数を計算する目的に対して、内部相関関数を計算するのに使用される方法は、全体として従来からのものであり、基準信号は、例えば、基準ウィンドウＲ_jと、同期処理を与えたときの関連する時間セグメントＴ_kであるか、または、それぞれ、全ての時間セグメントまたはウィンドウＦ_iと、同期基準時間値またはセグメントＲ_iである。実際に、基準ウィンドウＲｉ内の受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒと受信済みの放送基準信号ｓｒｅｆｒとは、同じ数の標本から構成されており、従って、内部相関関数は、完全に従来からの定義によるものである。同じ事が、図４に図示される同期処理を実行するのに使用される、時間セグメントＴ_kと基準時間セグメントあるいは時間ウィンドウＲ_jに与えられる。
【００５３】
概略を上述した内部相関関数を計算することと、さらに特化して、計算済みの距離が、例えばディジタル音声信号に対する感覚的な距離である場合とに加えて、距離値Ｄを計算するのに使用される実際の処理が、図５と併せてここでさらに詳細に記述される。
【００５４】
この図において、少なくとも一つの受信済みの放送基準信号ｓｒｅｆｒの時間セグメントと、少なくとも一つの受信済みの放送ディジタル音声信号ｓｎｒの時間セグメントとに対して、計算処理は、受信済みの放送基準信号からのスペクトル密度信号と受信済みの放送ディジタル音声信号からのスペクトル密度信号とを生成するために、段階２００２ａ₁で受信済みの放送基準信号ｓｒｅｆｒのスペクトル密度と、段階２００２ａ₂で受信済みの放送ディジタル信号ｓｎｒのスペクトル密度を計算することにあり、これらは、ｄｓｒｅｆｒとｄｓｎｒとそれぞれ表される。
【００５５】
評価しようとする特定の信号がディジタル音声信号である場合には、受信済みの放送ディジタル音声信号ｓｎｒと（in barksな）受信済みの放送基準信号ｓｒｅｆｒの両方を計算することは、有利である。
【００５６】
段階２００２ａ₁と段階２００２ａ₂に続いて、本発明で提示される方法は、スペクトル密度信号ｄｓｒｅｆｒとｄｓｎｒとに、周波数スペクトルを広める処理を与えることにあり、これにより、受信済みで広められた放送基準信号からスペクトル密度信号と、受信済みで広められた放送ディジタル音声信号からスペクトル密度信号とをそれぞれ生成し、これらの信号は、それぞれｄｓｒｅｆｒｅとｄｓｎｒｅと表される。
【００５７】
段階２００２ｃにおいて、図５に図示される段階２００２ｄにおいて得られた距離値Ｄを生成するために、受信済みで広められた放送基準信号のスペクトル密度信号ｄｓｒｅｆｒｅと、受信済みで広められた受信済みの放送ディジタル音声信号のスペクトル密度信号ｄｓｎｒｅとの間で比較が行われる。
【００５８】
上記の二つの信号のスペクトル密度を（in barks）に、計算することは、客観的な感知測定の原理で、評価の目的のためにディジタル音声信号を用いるときに、正当であるということを指摘しておきたい。これらの測定は、物理的な表現である音圧とレベルと時間とディジタル音声信号の周波数とを、音響的な表現と音力（sound force）とマスクレベルと時間と、上記の二つの信号の臨界的な帯域あるいはバーク（bark）、すなわち、比較に基づく評価しようとする基準信号とディジタル音声信号へと変換することに基づいている。この変換は、人間の聴覚システムをモデル化することによって実行され、モデル化処理は、聴覚感知に特有の周波数拡大処理に続くバーク（bark）領域でのスペクトル分析を実行することにある。
【００５９】
そして、二つの信号の音響心理学的表現の間の距離は、計算することができる。この距離は、評価しようとする信号の品質に相互に関連させることができる。距離が小さく、評価しようとする信号が最初の信号に近ければ、それだけ、後者の放送品質は良くなるであろう。
【００６０】
ディジタル音声信号を上述したように４０ｍｓの時間セグメントに分割するために、標本化周波数Ｆｅ＝４８ｋＨｚで１６ビットの解像度で標本化を行い、このセグメントはデータの３２ｋビットで表される。他方で、バーク領域における、この時間セグメントのこのスペクトル表現は、７６８ビットで、即ち約４２分の１で表される。実際に、１バークのスペクトル解像度と０Ｈｚから１５５００Ｈｚの周波数に渡って１から２４バークの帯域を含む分析に対して、セグメントのスペクトル表現は、浮動小数点コーディングの目的のために各々３２ビットの２４点から成る。従って、上述した処理の概略を用いて、時間表現よりむしろこのスペクトル表現を送信するために、送信し放送される前に、バーク領域における基準信号のスペクトル密度を計算することが可能である。この場合には、基準信号を送信するのに必要な２進数の流量は、大幅に減らされ、上述の標本化周波数において標本化したステレオ信号に対して１８ｋビット／秒の２倍で評価することができる。
【００６１】
従って、本発明により提示される方法によって、基準信号を非常に遅い速度で送信することが可能となる。この送信は、遠隔通信ネットワークを通して、あるいは例えばディジタルテレビ信号を放送するという観点から直接に、あるいはＤＡＢ（デジタル音声方法）として知られるディジタル無線方法の種類のディジタル無線の放射である。この場合、周波数変換が放送基準信号と放送ディジタル音声信号とに与えられた後と、これらの信号のスペクトル密度が計算された後に、時間セグメント間で、内部相関関数の値の基礎距離が計算される。もしこの処理が少なくとも基準信号に関して行われ、基準信号を形成するために送信される必要があるデータを減らすために放射の実行がされれば、有利なことである。これは、今度は図６で図示されたように、受信し次第に距離Ｄが計算される処理を単純化し、これは、受信済みの放送基準信号のスペクトル密度を計算する必要が無くなるまで続き、このことは、図５の段階２００ａ₁を割愛することができることを意味している。
【００６２】
今度は、図７から図１０に移って、放送ディジタル信号の質を受信時に評価し、先に記載した処理の実行を可能にする手段として、本発明によって提示されるシステムのさらに詳細な説明がここで与えられる。
【００６３】
一般的に言って、受信時に放送ディジタル信号の品質を評価するための本発明により提示されるシステムは、送信ネットワークに統合され、これを通して信号が放送される。明らかに、図面の明瞭さを保つために、送信ネットワーク自身に属する要素は、図７から図９に示されていない。
【００６４】
しかし、本発明により提示される基準信号を生成し、放射装置の上流の放射端に位置し、図７から図８に参照番号１で示されるモジュールから成る。特に図７の参照番号Ａから分かるように、ネットワークの放射ヘッドは、一般的なものであり、特にもし放送ディジタル信号がディジタルテレビ様の信号ｓｎでしかも制限的でなければ、ＭＰＥＧの種類の符号化モジュールを備え、このモジュールは参照番号ＭＣで示され、ｓｎｃと表される符号化済みのディジタル音声信号を発する。
【００６５】
図７から分かるように、受信時に放送ディジタル音声信号ｓｎの品質を評価するための、本発明により提示されるシステムは、またモジュール１も持っており、上述の基準信号の発生器であり、最初の信号から基準信号を生成し、最初の信号は本明細書の初めで述べられるディジタル音声信号である。
【００６６】
同じ図１で図示されるように、受信時に評価をするシステムは、放射端において、モジュール１によって発せられる基準信号ｓｒｅｆｒを挿入するためのモジュール２を備え、これは、図７の参照番号ＭＣにより示されるＭＰＥＧ符号化モジュールによって発せされる符号化済みディジタル音声信号ｓｎｃのディジタル・ストリームの中で基準信号を発生させる。基準信号ｓｒｅｆｒを符号化済みディジタル音声信号ｓｎｃのディジタル・ストリームに挿入するモジュール２は、２進のフローが生成されるようにし従来からの放射手段によって放送することができ、これは図７に示されない。
【００６７】
同じ図７に図示されるように、受信時に放送ディジタル音声信号の品質を評価するための、本発明により提示されるシステムは、基準信号を生成し、また、符号化済みディジタル音声信号ｓｎｃを復号するモジュールを持ち、この復号モジュールは、ＭＤＥＣと表され、ＭＰＥＧ符号化プロトコルを用いて符号化されたディジタルテレビ信号に対してＭＰＥＧ型の復号を行う。復号モジュールＭＤＥＣは、再構成されたディジタル音声信号を発し、ｓｎ^*と表される。
【００６８】
図７に図示されるように、受信時に放送ディジタル音声信号の品質を評価するための、本発明により提示されるシステムは、有利なことに、符号化済みの放射信号の品質を演繹的に評価するための１ａと示されるモジュールを持ち、この場合、明らかに演繹的に上記の符号化済み放射信号の品質の代表であるような、符号化済み放射信号の品質の代表的信号を発するために、評価モジュール１ａは、再構成されたディジタル音声信号ｓｎ^*と基準信号ｓｒｅｆｒとを演繹的に受信する。基準信号を生成するモジュール１と、演繹的に品質を実際に評価するモジュール１_aとは、音声分析器を構成する。
【００６９】
図８には、図７に示される基準信号生成モジュールの異なる実施形態が図示されており、さらに特化して、このモジュールは、ディジタルテレビ信号に対するＭＰＥＧ符号化モジュールの下流で直接に動作する。この場合、全体のユニットは、図７で図示される実施形態に比較して単純化することができ、これは、図８に図示される装置は、図７を参照して上述した符号化済みディジタル音声信号ｓｎｃに基づいて動作する。加えて、符号化済み放射信号の品質を演繹的に評価するためのモジュールは、システムを簡素化するために割愛することができる。これらの条件の下で、図８に図示された実施形態は、図７と合わせて説明したＭＰＥＧ復号モジュールＭＤＥＣを含み、このモジュールは、図７に図示したものと実質的に同じ方法の、再構成済みディジタル音声信号ｓｎ^*を発する。この信号は、基準信号を発生する音声分析器の中のモジュール１によって、基準信号を挿入するのに使用されるモジュール２へ与えられる基準信号ｓｒｅｆｒを生成するのに使用され、上述のように、これは、符号化済みディジタル音声信号ｓｎｃと、図７に関連して記載されたように、放送される２進フローを設定するために、そこに挿入され基準信号ｓｒｅｆとを発する。
【００７０】
本発明により提示され、図７と図８とに図示される装置を提供する目的のために、一方で、符号化済みディジタル音声信号ｓｎｃと基準信号ｓｒｅｆｒとは、必須または、少なくともおおむね同期され、この同期は、符号化済みディジタル音声信号ｓｎｃの２進ストリームの中に挿入され、かつ、上述した同期の可能性の範囲Ｐが本発明により提示される方法に従って定義されるのを認めるように、十分に正確な程度まで送信される。
【００７１】
最後に、放送ディジタル音声信号の品質を受信時に評価する、本発明で提示されるシステムは、図９で図示されるように、送信ネットワークの受信点と放送ディジタル音声信号を送信するこの送信ネットワークの受信装置の下流の場所に、受信時に品質を評価するモジュールを持っている。
【００７２】
さらに特化して、受信装置は、図９でｓｎｒと表される、受信済みの符号化済みディジタル音声信号からなるディジタル・ストリームとｓｒｅｆｒと表される、受信済みの基準信号とを発する。
【００７３】
従って、放送ディジタル音声信号の品質を評価するための、本発明により提示されるシステムは、上記の品質評価モジュールを構成する少なくとも一つのモジュールと、受信済みの符号化済みディジタル音声信号を復号するための予備モジュールとを持ち、この予備の復号モジュールＭＤＥＣと表され、ｓｎｒ^*と表される、受信済みの復号済み−符号化済みディジタル音声信号を発する。
【００７４】
明らかに、もし放送ディジタル音声信号が、ＭＰＥＧ型の符号化済みのディジタルテレビ信号ならば、復号モジュールＭＤＥＣは、ｓｎｒ^*と表される、受信済みの復号済み−符号化済みディジタル音声信号を発するＭＰＥＧ復号モジュールである。
【００７５】
図９に図示される品質評価モジュールにも、また参照番号３で示されるモジュールがあり、受信済みの基準信号を抽出し、上記のディジタル・ストリームｓｎｒ，ｓｒｅｆｒを受信し、ｓｒｅｆｃと表される制御基準信号を発する。加えて、放送ディジタル音声信号の送信品質を評価するためのモジュール４は、受信済みの符号化済みディジタル音声信号ｓｎｒ*と、制御基準信号ｓｒｅｆｒとを受信し、かつ、復号済み−符号化済みディジタル音声信号を制御基準信号から分離識別基準に基づいて、ディジタル音声信号の受信時に帰納的に品質値の代表的信号を発する。この信号は図９でＱと表される。放送ディジタル音声信号の上記送信品質を評価するモジュール４は、もし評価しようとする符号化済みディジタル信号がディジタル音声信号であるなら、実際には音声分析器である。
【００７６】
上記音声分析器４の、より詳細な説明は、図１０を参照して、送信済みのディジタル信号が放送ディジタル音声信号である状況において行われる。この場合、図１０に図示されるように、モジュール４は、制御基準信号のスペクトル密度を計算するためのモジュールを持ち、これは、制御基準信号のスペクトル密度の代表的信号を発し、このモジュールは参照番号４０で示される。もし、放送によって送信されたディジタル信号がディジタル音声信号なら、計算モジュール４０ａはバークのスペクトル密度の計算に特化したモジュールであり、本発明により提示される方法の本明細書中に既述してある。
【００７７】
同様に、モジュール４は、受信済みの復号−符号化済み信号ｓｎｒ^*のスペクトル密度を計算するためのモジュール４０ｂを持ち、これは、受信済みの復号−符号化済みディジタル信号ｓｎｒ^*のスペクトル密度の代表的信号を発する。同様にして、もし、復号−符号化済みディジタル信号がディジタル信号ｓｎｒであるなら、計算モジュール４０ｂは、バークのスペクトル密度を計算することができるであろう。また、モジュール４０ａと４０ｂの後に、ディジタル信号の品質を評価するためのモジュール４１が続き、このモジュール４１は、図１０に図示したように、基準信号のスペクトル密度の代表的信号をスイッチ４０ｃを介して受信する第１のスペクトル拡大モジュール４１０を持ち、この拡大モジュール４１０は、ｓｄ₁と表される第１の計算済み距離信号を発する。第２のスペクトル拡大モジュール４１１が与えられ、これは、受信済みの復号−復号化済みディジタル信号のスペクトル密度の代表的信号を受信して、第２の計算済み距離信号ｓｄ₂を発する。
【００７８】
明らかに、正確な同期モジュール４０ｄが第２のスペクトル拡大モジュール４１１と計算モジュールの出力との間で、切り換え部品４０ｃと、ディジタル信号のスペクトル密度を計算するモジュール４０ｂの出力とを介して、内部接続される。正確な同期モジュールは、スイッチ４０ｃを適切な位置に切り換えて、そこに基準信号のスペクトル密度の代表的信号を与え、上記の２個の信号、つまり基準信号のスペクトル密度の代表的信号と、ディジタル信号のスペクトル密度の代表的信号との同期を、本発明により提示された方法の一部として図４を参照して説明されるものと似たやり方で行う。受信済みかつ同期化済みの復号−符号化済みディジタル信号が、第２のスペクトル拡大モジュール４１１に与えられる。
【００７９】
最後に、モジュール４１は、計算済みの第１および第２の信号ｓｄ₁，ｓｄ₂を受信する距離計算モジュール４１２を持ち、受信時の品質値の代表的信号を発し、この品質が後方のディジタル信号の品質である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により提案される方法が、いかに実行されるかを図示した総観図である。
【図２】（ａ）は、本発明により提案される方法を実行する際の特別な詳細について示しており、送信品質を別個にあるいは不連続に、リアルタイムで査定する図であり、（ｂ）は、本発明により提案される方法を実行する際の特別な詳細について示しており、送信品質を実質的に連続的な方法で、リアルタイムで査定する図である。
【図３】評価の対象である受信済みの放送ディジタル信号と、受信済みの放送基準信号との間の時間比率の具体例を図示したものであり、これらの２つの信号の間で連続的に計算される距離計算を可能にしている。
【図４】受信済みの放送基準信号が、受信済みの放送ディジタル信号と正確に同期する手順を図示しており、例えば図３に図示されるように、この信号間で得られる時間比率を可能にしている。
【図５】限定的では無いが、動作モードを示しており、ここにおいて、図１に図示される、受信済みの放送基準信号と受信済みの放送ディジタル信号の間の距離を計算する段階を組み込むことができる。
【図６】図５で図示される動作モードの１変形例を示しており、それは、もし基準信号が、送信中に計算されるスペクトル密度信号であれば、実行されるものである。
【図７】ディジタル信号を放送するための送信ネットワークにあり、送信端に位置し、第１実施形態と第２実施形態のそれぞれにおける、このディジタル信号の放送品質を受信時に評価するための装置を図示している。
【図８】ディジタル信号を放送するための送信ネットワークにあり、送信端に位置し、第１実施形態と第２実施形態のそれぞれにおける、このディジタル信号の放送品質を受信時に評価するための装置を図示している。
【図９】ディジタル信号を放送するための送信ネットワークにあり、送信端に位置し、このディジタル信号の放送品質を受信時に評価するための装置を図示している。
【図１０】図９から取った実行時の詳細を示している。
【符号の説明】
ＭＣ…ＭＰＥＧ符号化モジュール
ＭＤＥＣ…復号モジュール
１…基準信号生成モジュール
１ａ…品質評価モジュール
２…基準信号挿入モジュール
３…基準信号抽出モジュール
４…音声分析器
４１…品質評価モジュール

Claims

受信時に最初の信号から発せられた放送ディジタル信号の品質を評価する方法であって、
発信時に
−上記の最初の信号を代表する基準信号を生成し、
−上記ディジタル信号と上記基準信号を一緒に放送し、
受信時に
−上記のディジタルと基準信号を具備する混成信号を、受信済みの放送基準信号として受信し、
−受信済みの上記放送ディジタル信号と、受信済みの上記放送基準信号とを同期させ、
−受信済みの上記放送ディジタル信号を、受信済みの上記放送基準信号から分離して、受信済みの上記放送ディジタル信号の時間セグメントを、対応する受信済みの上記放送基準信号の時間セグメントから分離して、基本距離を計算することによって一致点からの差分としての距離値を計算し、
−上記距離値の基準に基づいて、受信時に上記ディジタル信号の品質値を割り当て、
上記の基準信号が挿入されている上記放送ディジタル信号を具備する混成信号を放送するために、上記の基準信号は上記ディジタル信号を生成するディジタル・ストリーム内に挿入される
ことを特徴とする方法。
発信された放送ディジタル信号の品質の不連続評価をリアルタイムに実行するために、上記基準信号が生成される段階は、任意のディジタル信号のシークエンスを生成することにあり、上記の任意のディジタル信号のシークエンスも上記の最初の信号の一部を生成し、距離値を計算する上記の段階は、受信済みの上記放送ディジタル信号を、受信済みの上記放送基準信号から分離する、一致点からの差分として、受信済みの上記の放送ディジタル信号と上記の任意のシークエンスとの間に与えられることを特徴とする請求項１記載の方法。
発信された放送ディジタル信号の品質の評価をリアルタイムに実行するために、上記の基準信号が生成される段階は、
−上記の最初の信号を、個別の連続的な時間セグメントで標本化し、
−ある連続的な時間セグメントを、上記基準信号を作る上記ディジタル信号と一緒に放送する
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
距離値を計算する上記の段階は、
−受信済みの放送ディジタル信号の時間セグメントを、受信済みの放送基準信号の対応する時間セグメントから分離する基本距離を計算し、
−全ての時間セグメントの基本距離の平均時間を計算する
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
ある連続的な時間セグメントを、上記基準信号を作る所与の数Ｍ個の連続的時間セグメントのうちの一つを基にして一緒に、定期的に放送するために、受信済みの上記放送ディジタル信号と上記基準信号との間の上記距離値は、次の式を証明し、

この式において、
Ｎは、連続的な時間セグメントの数を表し、
Ｍは、１より大きい整数を表す
ことを特徴とする請求項３記載の方法。
放送ディジタル信号の品質をリアルタイムに評価するために、上記の受信済みの放送ディジタル信号と上記の受信済みの放送基準信号が同期する可能性のある一定の時間範囲から、上記の受信済みの放送ディジタル信号と
上記の受信済みの放送基準信号を同期させる上記段階は、
−上記受信済みの放送ディジタル信号を、上記の受信済みの放送ディジタル信号と、上記の基準信号との間の同期の許容できる最大の効果的不確実さとに対応する最大時間値によってシフトされる連続的な時間セグメントへと、各時間範囲の間に、細分し、
−受信済みの上記放送ディジタル信号と、上記基準信号との、シフト済みの各連続的時間セグメント間の距離を計算し、
−上記基準信号によって計算された距離が最小になるような、上記受信済みの放送ディジタル信号の時間セグメントの種類を、同期値として維持する
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
上記の距離は、内部相関関数のユニット値へのずれであるか、または、シフト済みの各連続的時間セグメントと基準信号との間の、ディジタル音声信号の場合における感知的距離であることを特徴とする請求項６記載の方法。
上記の最初の信号のある連続的時間セグメントから成る基準信号に対して、一定の時間値で、上記のシフト済みの連続的時間セグメントは、上記の一定の時間値に等しい時間値を持ち、上記の内部相関関数の値は、受信済みの放送ディジタル信号のシフト済み各連続的時間セグメントと、基準信号を構成する上記の最初の信号の上記のある連続的時間セグメントとの各々の間で計算されることを特徴とする請求項７記載の方法。
受信済みの上記放送ディジタル信号の少なくとも一つの時間セグメントに対して、上記の距離計算段階は、
−受信済みの放送基準信号からと、受信済みの上記放送ディジタル信号からぞれぞれ、スペクトル密度信号を生成するために、受信済みの上記放送基準信号のスペクトル密度を計算し、
−上記基準信号から拡大スペクトル密度信号と、受信済みの上記放送ディジタル信号から拡大スペクトル密度信号とをそれぞれ生成するために、各スペクトル密度信号に周波数拡大処理を与え、
−受信済みの上記放送基準信号のスペクトル密度信号と、受信済みの上記放送ディジタル信号のスペクトル密度信号を、距離値を生成するために比較する
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
ディジタル音声信号により作られるディジタル信号に対して、上記の基準信号を生成する上記の段階は、
−上記の最初の信号を、連続的な個別の時間セグメントによって標本化し、
−標本化済みの各セグメントに対してスペクトル密度信号を生成するために、標
本化済みの連続的な個別の各時間セグメントに対して、スペクトル密度を計算し、
−上記基準信号を作るために、ディジタル音声信号と共に、標本化済みの各時間セグメントの上記スペクトル密度信号を放送し、それによって、上記基準信号を
送信するのに必要なディジタル比率を減らすことのできる、
ことを特徴とする請求項２記載の方法。
受信済みの上記放送基準信号の少なくとも一つの時間セグメントに対して、標本化済みの各セグメントの上記スペクトル密度信号によって
実行される上記の距離計算段階は、
−受信済みの上記放送ディジタル音声信号から、スペクトル密度信号を生成するために、受信済みの上記放送ディジタル音声信号のスペクトル密度を計算し、
−上記基準信号から拡大スペクトル密度信号と、受信済みの放送ディジタル音声
信号から拡大スペクトル密度信号とをそれぞれ生成するために、標本化済みの各時間セグメントの上記スペクトル密度信号によって作られる、受信済みの上記放送基準信号と、受信済みの上記放送ディジタル音声信号のスペクトル密度信号とに周波数拡大処理を与え、
−受信済みの上記放送基準信号のスペクトル密度信号と、受信済みの上記放送ディジタル音声信号のスペクトル密度信号を、距離値を生成するために比較する
ことを特徴とする請求項１あるいは１０のいずれか一つに記載の方法。
放送ディジタル音声信号を発信するため装置の上流に、最初の信号を符号化して符号化済みディジタル信号を作る手段を含み、上記の最初の信号から発信された放送ディジタル音声信号を放送するための送信ネットワークの内部にあって、上記放送ディジタル音声信号の品質を受信時に評価するためのシステムであって、
−上記の最初の信号から基準信号を生成する手段と、上記の符号化済みディジタル音声信号と上記の基準信号とを受信する手段と、
−上記の放送ディジタル音声信号を生成することのできる、符号化済み発信信号を作るために、上記の基準信号を、上記の符号化済みディジタル信号のディジタル・ストリームの中に挿入する手段と
を上流に少なくとも備えることを特徴とするシステム。
さらに、
−上記符号化済みディジタル信号を復号し、再構成されたディジタル信号を発する手段と、
−符号化済み上記発信信号の品質を演繹的に評価する手段であり、上記の演繹的に評価する手段は、上記の再構成されたディジタル信号と上記の基準信号とを受信し、符号化済み上記発信信号の品質の代表的信号を発信する手段と
を備えることを特徴とする請求項１２記載の評価のシステム。
受信済みの符号化済みディジタル信号と受信済みの基準信号とによって作られるディジタル・ストリームを発信する、放送ディジタル信号を受信する装置を含み、最初の信号から発信された放送ディジタル音声信号を放送するための送信ネットワークの内部にあって、上記放送ディジタル信号の品質を受信時に評価するためのシステムであって、
上記の放送ディジタル信号は、上記の最初の信号の代表的基準信号が挿入される符号化済みディジタル信号から作られ、
上記システムは、上記の受信のための装置の下流に、少なくとも、
−上記の受信済みの符号化済みディジタル信号を受信し、かつ、復号−符号化済みディジタル信号を発信する、上記の受信済みの符号化済みディジタル信号を復号するための予備手段と、
−上記ディジタル・ストリームを受信し、かつ、制御基準信号を発信する、上記の受信済みの放送基準信号を抽出するための手段と、
−上記の復号−符号化済みディジタル信号と上記の制御基準信号とを受信する、
上記放送ディジタル信号の送信品質を評価するための手段であり、上記の復号−符号化済みディジタル信号を上記の制御基準信号から分離する、一致点からの差分としての距離値基準を与えることによって、受信時に帰納的に、上記のディジタル信号の品質値の代表的信号を配信するための手段と
を備えることを特徴とするシステム。
上記の放送ディジタル信号の送信品質を評価するための上記手段は、少なくとも、
−上記制御基準信号のスペクトル密度を計算し、上記制御基準信号のスペクトル密度の代表的信号を発信する手段と、
−上記制御基準信号のスペクトル密度の上記代表的信号を受信し、第１の距離計算信号を発信する、第１のスペクトル拡大手段と、
−上記の復号−符号化済みディジタル信号のスペクトル密度を計算し、上記の復号−符号化済みディジタル信号のスペクトル密度の代表的信号を発信する手段と、
−上記の復号−符号化済みディジタル信号のスペクトル密度の上記代表的信号を受信し、第２の距離計算信号を発信する、第２のスペクトル拡大手段と、
−第１および第２の距離計算信号を受信し、受信時に帰納的に、上記のディジタル音声信号の品質値の上記代表的信号を発信する距離計算手段と
を備えることを特徴とする請求項１４記載の評価するためのシステム。
−基準信号から、前記基準信号を特徴付ける１組のパラメータを生成する段階と、
−テスト・ポイントに送信する基準信号の符号化されたものを具備する送信ストリーム内に前記１組のパラメータを挿入する段階と、
−送信ストリームからの前記１組のパラメータを前記テスト・ポイントで展開する段階と、
−テスト信号から１組の対応パラメータを、前記テスト・ポイントで生成する段階と、
−前記基準信号を表す１組のパラメータと前記テスト信号を表す１組のパラメータとを前記テスト・ポイントで同期させる段階と、
−前記基準信号に関するテスト信号の劣化を表す画像品質レーティングを生成するために、２つの前記１組のパラメータを比較する段階と、
を具備し、
前記テスト信号は、前記送信ストリームに由来する基準信号の復号化されたものであること
を特徴とする、基準信号に関するテスト・ディジタル信号の劣化をテスト・ポイントで測定するイン・サービス、リアルタイムの画像品質解析方法。