Studio Sound技術概覽
──ＮＭＳ高性能語音改善方案

一．引言　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　不對，它不是最新的立體聲設備，也不是家庭娛樂系統(tǒng)中的大件頭。而是最新一代的語音增強技術，這種技術應用于正在成指數(shù)級增長并與全球數(shù)以百萬計的人們密切相關的領域──無線通信。

　　最早的Studio Sound系列語音增強設備是回聲抑制器，出現(xiàn)在１９９７年。從那以后，其它廠商都試圖復制這一獨立功能，但沒有一個廠商在集成了全套的互操作功能后能達到這樣的高性能水準。

　　Studio Sound由三個部分組成：
　　·噪聲補償（ＮＣ）
　　·噪聲衰減（ＮＲ）
　　·自動增益控制（AGC）

　　所有這些功能緊密地在一起發(fā)揮作用，不管外面噪音（比如交通噪音）有多大，都能為無線電話通話雙方創(chuàng)造一個最理想的收聽環(huán)境。為什么這種技術對業(yè)務提供商很重要？獨立的研究顯示：如果在噪雜的環(huán)境中也能聽清電話里的聲音，消費者更可能在噪雜的環(huán)境下也打電話，并且如果這種環(huán)境下的通話還比較舒適的話，他們通話的時間會更長。所有這些使得用戶更滿意，減少用戶離網(wǎng)的可能。總之，Studio Sound是一種提供特色業(yè)務和增加收入的方法。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　TOP↑

二．噪聲補償（ＮＣ）

　　噪聲補償是一個完整的功能。即使移動用戶進出吵雜的環(huán)境的時候，它也持續(xù)地改善信噪比。隨著移動用戶周圍噪音改變，進入移動電話聽筒的語音電平會自動調(diào)整，因此能保持一個令人舒適的、能聽懂的通話音量。這種音量調(diào)節(jié)是自動和動態(tài)的，采用了大約一秒的過渡時間，以提高舒適性和避免突然的轉變。音量的調(diào)節(jié)由移動用戶周圍環(huán)境噪音來驅動，比如在一輛公共汽車經(jīng)過的時候，通話遠端的說話音量會隨著公共汽車的駛近而提高，最多提高１２dＢ，然后在公共汽車過去后調(diào)回到原來的音量。這使得移動用戶無需尋找手機的音量控制鍵，也無需在無線耳機中動指頭就能在整個會話過程中聽得清楚。

圖1 一個有Studio Sound的NMS回聲制器的結構，
每個功能的最終目的是要改善話路兩端的信噪比，
從而提高通話清晰度。

TOP↑

三．噪聲衰減（ＮＲ）

　　噪聲衰減降低通過移動電話麥克風的背景噪聲，電話用戶聽到公共汽車噪聲以及其它街道背景噪聲總和會降低１８dＢ，好于ＣＤＭＡ編碼中固有的噪聲衰減。這是在不影響說話的聲音，不改變信噪比的情況下實現(xiàn)的。如果做得不好，噪聲衰減技術會在降低噪聲電平的同時降低語音的電平，或者使語音音量大小不一，或聽起來細若無力。

　　噪聲補償和噪聲衰減一起專注于改善一個呼叫中兩個方向上的信噪比，注意到這一點很重要。一些競爭廠商實現(xiàn)的功能通過降低總的信號電平來消除噪聲，這種辦法同時也降低了語音的音量，然后以一個固定的增益來提高降低了的語音音量，但這個同時也提高了 噪聲的電平。這種落后的技術不能改善信噪比，因此也就根本無法改善呼叫中語音的質量。

　TOP↑

四．自動增益控制（ＡＧＣ）

　　自動增益控制提供語音電平調(diào)節(jié)能力，它把減弱了的和加強了的信號映射到一個用戶定義的最理想電平。不象很多競爭廠商的產(chǎn)品，在這些產(chǎn)品中只增加減弱信號的增益，而不理會增強了的信號，AGC是雙向的，并且不僅僅是一個固定電平的增益或衰減。一些增益控制技術使用一個固定的失真-補償類衰減來減少對大聲語音的修剪，但把這種失真加到了所有信號之上，這使輕柔的話音更難以聽清楚。AGC具有區(qū)分加強了的信號和輕柔信號的能力，避免了這種問題，同時保持住對話聲調(diào)的連貫和讓話音易于聽清楚。

　　為了維持收聽的舒適性，對可以應用到AGC和NC的增益和衰減有一個限制，最大值是１２dＢ。舉例，假如輸入的話音電平為-１８dＢm０，并且AGC設定為-１２dＢ，AGC將會把話音放大６dＢ來維持一致的設定話音電平值（-１２dＢm０）。當噪聲出現(xiàn)時，ＮＣ會根據(jù)引入噪聲的電平把話音放大到AGC設定電平之上，最多放大額外的６dＢ（AGC＋NC＝<１２dＢ）。如果輸入的話音加強得太多，最大可能的NC增益會太大，并可能導致話音失真。為了補救這種失真，Studio Sound提供了一個防止飽和電平，它設定了一個-６dＢm０的默認最大話音電平。這就限制了NC能夠增大的增益量，因此能保證話音總是可懂并且聽起來舒適。

　　在另一個例子中，輸入話音電平為-１２dＢm０，AGC設成-１８dＢ。AGC會把話音削減６dＢ到達想要的電平。如果噪聲出現(xiàn)，NC會把經(jīng)AGC設定后的話音放大最多１２dＢ，使話音電平最大達-６dＢm０。

　　必須注意避免讓NC放大電平很低的回聲或背景噪聲，這些雜音可能會由呼叫的遠端泄漏進來。為了防止這種放大，NC必須能夠從話音中分辯出這些信號，并只放大話音而不放大任何低電平背景噪聲或回聲。

　　噪聲補償、自動增益控制以及這些功能特征的結合引出了一個新的、唯一的概念──智能電平控制（ILC）。競爭產(chǎn)品只能提供一個基于設定值的固定增益電平（或衰減電平），而ILC適合于指定呼叫特征，調(diào)整話音到相應的收聽電平，并在整個呼叫過程中動態(tài)地再作調(diào)整，以達到一個持續(xù)的、可聽懂的對話。

TOP↑

五. 不僅僅交談

　　在客戶端的現(xiàn)場錄音證明了當在網(wǎng)絡中安裝了有Studio Sound的ＮＭＳ回聲抑制器時能達到的高質量語音性能。以下的描述比較了輸入到在Studio Sound之前的回聲抑制器的信號，和應用Studio Sound之后的輸出信號。在這個范例中沒有使用AGC。

圖2：這個實驗是從用戶的位置上進行的，
一個人使用的是無線電話（B端），另一個人使用的是PSTN電話（A端）。
在無線環(huán)境中播放著大音量的公共汽車噪聲。

　　這里的結果顯示出，PSTN側收聽器接收到的噪音是如何被大大降低的，同時PSTN側說話的音量在無線側出現(xiàn)大聲的噪音期間被顯著地放大了。通過遍及全球的類似場合試驗，在應用Studio Sound之前和應用之后通話質量的不同已經(jīng)深刻為許多業(yè)務提供商所了解。

TOP↑

六．消費者調(diào)查

　　這種功能對消費者來說意味著什么呢？已經(jīng)進行了幾個研究，來確定這些功能對一般無線用戶的真正價值，以及測試他們是否確實注意到使用這些功能前后的差別。獨立地進行的Mean Opinion Score(MOS)測試顯示出：噪聲補償功能提高的語音質量有２０％的用戶能感覺出來，特別是在非常吵雜的情況下而且發(fā)自ＰＳＴＮ側的話音電平又比較低的時候，噪聲電平通常以忙碌的街角為準。在一個安靜的環(huán)境中用戶意識不到有任何的影響。

圖3 在噪聲補償功能上的MOS測試顯示出用戶感覺到話音質量變化的明顯增加；
隨著噪聲的加大，NC的效果更加明顯，特別是在語音音量較低的時候。

　　在一個單獨的調(diào)查中，當問到Studio Sound功能對他們的移動電話使用有何影響時，用戶們壓倒性地作出了肯定的回答。以下示意圖總結了主要的問題和收到的回答。

圖4 用戶最關心的功能

圖5 假如價格相同，
65％的用戶會為了獲得Studio Sound功能而更換業(yè)務提供商

　　從這些以及其它一些調(diào)查結果可以看出，通過Studio Sound獲得的話音質量提高總的來說能夠增加用戶的滿意度和減少轉網(wǎng)率，最終為業(yè)務提供商帶來更多的收入。

　　有好幾個業(yè)務提供商已經(jīng)使用了Studio Sound功能，正如電視上的商業(yè)和印刷品廣告描述的那樣把這種功能看作是一種優(yōu)勢，廣告寫道："地鐵凈音科技"或"通信……清晰如水"。有個廣告陳述道："我們已經(jīng)在地鐵站內(nèi)進行了一次測試，讓用戶嘗試有線和無線網(wǎng)絡的呼叫情況；有一份回答……說：他很驚奇會有那么低的噪聲，他還以為呼叫是發(fā)自一個室內(nèi)環(huán)境的呢。"一些業(yè)務提供商也已經(jīng)公開贊揚：新用戶的顯著增加是這些商業(yè)活動和應用Studio Sound獲得非凡通話質量的結果。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　TOP↑


│ page1 ││ page2 │