TIA-920 網路電話語音品質測試服務
關於“電信話機終端設備測試”
近年來，非傳統式的通訊方式日漸普遍，例如以網際網路，或是區域網路的方法。許多相關的應用軟體(如Skype、Microsoft Office Communicator等)紛紛問世，在不同的作業系統上支援通話的功能。在通話過程中要如何定義聲音品質變成一個很重要的議題。在此定義話機為兩端網絡的終端設備，並提供電話語音服務。網絡傳輸包含了許多形式，例如local area networks、firewire/IEEE-1394、 USB (universal serial bus)、public ISDN或是digital over twisted pair wire等。應用領域包括藉由網路協定傳遞聲音(VoIP)、還有以PCM設定為基礎的話機(無論是透過數據機(modem)、通信閘(gateway)、交換機(Private Branch Exchange, PBX)或是以個人電腦為基礎的話機)。藉由網絡進行通信的裝置可分為三類：手持式(handset)、頭戴式(headset)以及免持式(handsfree)三種。話機與通信裝置間的連結分為有線(cord)或是短程的無線連結(a short-range air-interface)，例如無線電界面(radio interface)、電場介面(electric field interface)、磁場介面(magnetic field interface)、紅外線介面(infra-red interface)等等。然而，不管它們屬於哪種類型、或是以什麼樣的方式連結，重要的是對製造商來說能有客觀的資訊來評估產品，不僅僅是提升裝置的表現，還可以提供滿足顧客需求的產品。ANSI/TIA/EIA-920 建立了在寬頻(150到6800赫茲)音訊品質的規範。當中常用來評估音頻特性的測試參數請參閱下表。
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Category
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Test requirement
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Handset
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Frequency Response (Sending & Receiving)
Loudness Rating (Sending & Receiving) Receive Volume Control Talker Sidetone Masking Rating (STMR) Noise (Sending & Receiving) Single Frequency Interference (Sending & Receiving) Receive Comfort Noise (advisory) Distortion and Noise (Sending & Receiving) Weighted Terminal Coupling Loss (TCLw) Stability Loss Maximum Acoustic Pressure (Steady State Input & Peak) Packet Voice Latency (Sending & Receiving , advisory) |
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Headset
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Frequency Response (Sending & Receiving)
Loudness Rating (Sending & Receiving) Talker Sidetone Masking Rating (STMR) Noise (Sending & Receiving) Single Frequency Interference (Sending & Receiving) Distortion and Noise (Sending & Receiving) Weighted Terminal Coupling Loss (TCLw) Maximum Acoustic Pressure (Steady State Input & Peak) |
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Handsfree
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Frequency Response (Sending & Receiving)
Loudness Rating (Sending & Receiving) Receive Volume Control Noise (Sending & Receiving) Receive Single Frequency Interference Distortion and Noise (Sending & Receiving) Weighted Terminal Coupling Loss (TCLw) Stability Loss |
在發送與接收路徑上的聲學特性參數
I. Frequency Response –
發送頻率響應(send frequency response)定義為：編解碼器(codec)的輸出電壓與人工嘴參考點(Mouth Reference Point, MRP)量得聲壓間的比值。量測的頻寬分布從100到8000赫茲。
發送頻率響應(send frequency response)定義為：編解碼器(codec)的輸出電壓與人工嘴參考點(Mouth Reference Point, MRP)量得聲壓間的比值。量測的頻寬分布從100到8000赫茲。
接收頻率響應(receive frequency response)的定義為：人工耳(ear simulator)處量得的聲壓與編解碼器的輸入電壓間的比值。量測的頻寬分布從100到8000赫茲。不管用3.3或是3.4類型的人工耳量測頻率響應，都必須轉換成耳朵參考點(ear reference point, ERP)的數值。此項量測中，待測物音量調整在參考音量的位置。
圖2接收頻率響應量測示意圖 (以手持式裝置為例)
II. Loudness Rating –
發送響度評定值(send loudness rating, SLR)定義為：訊號從人工嘴參考點到數位參考點(digital reference point, 參閱ITU-T Rec.P79)這段傳送路徑上的響度損失。發送響度評定值通常藉由發送頻率響應的資料計算求得。
接收響度評定值(Receive loudness rating, RLR)定義為：從數位參考點到耳朵參考點這段接收路徑上的響度損失。接收響度評定值通常藉由接收頻率響應的資料計算求得。
發送響度評定值(send loudness rating, SLR)定義為：訊號從人工嘴參考點到數位參考點(digital reference point, 參閱ITU-T Rec.P79)這段傳送路徑上的響度損失。發送響度評定值通常藉由發送頻率響應的資料計算求得。
接收響度評定值(Receive loudness rating, RLR)定義為：從數位參考點到耳朵參考點這段接收路徑上的響度損失。接收響度評定值通常藉由接收頻率響應的資料計算求得。
III. Receive Volume Control –
首先將待測物音量設定在量測RLR時，能容許的範圍內，接著將音量調整至最大音量，重複進行RLR的測試，所得到兩項RLR的數值差距即定義為最小音量控制範圍(minimum volume control range)。
首先將待測物音量設定在量測RLR時，能容許的範圍內，接著將音量調整至最大音量，重複進行RLR的測試，所得到兩項RLR的數值差距即定義為最小音量控制範圍(minimum volume control range)。
IV. Talker Sidetone Masking Rating –
Sidetone masking rating (STMR)定義為：從耳朵參考點輸出訊號到人工嘴參考點輸入訊號間的比值，頻寬介於100到8000赫茲。若在待測物的音量調整範圍內，其STMR為定值則是較令人滿意的結果。不管用3.3或是3.4類型的人工耳量測頻率響應，都必須轉換成耳朵參考點的數值。STMR須分別量測音量設定在最大音量、參考音量及最小音量三種設定。
Sidetone masking rating (STMR)定義為：從耳朵參考點輸出訊號到人工嘴參考點輸入訊號間的比值，頻寬介於100到8000赫茲。若在待測物的音量調整範圍內，其STMR為定值則是較令人滿意的結果。不管用3.3或是3.4類型的人工耳量測頻率響應，都必須轉換成耳朵參考點的數值。STMR須分別量測音量設定在最大音量、參考音量及最小音量三種設定。
V. Noise –
發送噪音(send noise)定義為：將送話器(telephone transmitter)隔離環境噪音與機械干擾下，五秒內平均的噪音等級。
接收噪音(receive noise)定義為：話機接收無聲編碼(quiet code)，話機聽筒輸出噪音五秒內的平均等級。該量測結果必須從鼓膜參考點(drum reference point, DRP)轉換為耳朵參考點的位置。此項量測中，待測物音量調整在參考音量的位置。
發送噪音(send noise)定義為：將送話器(telephone transmitter)隔離環境噪音與機械干擾下，五秒內平均的噪音等級。
接收噪音(receive noise)定義為：話機接收無聲編碼(quiet code)，話機聽筒輸出噪音五秒內的平均等級。該量測結果必須從鼓膜參考點(drum reference point, DRP)轉換為耳朵參考點的位置。此項量測中，待測物音量調整在參考音量的位置。
VI. Single Frequency Interference –
單頻音干擾(the single frequency interference)定義為：相較於整體加權噪音，其較為突出的音調 。其窄頻(narrow band)分析整體加權噪音不得超過31赫茲。
接收路徑上，窄頻噪音定義為：話機接收無聲編碼，話機聽筒端的輸出。此項量測中，待測物音量調整在參考音量的位置。
單頻音干擾(the single frequency interference)定義為：相較於整體加權噪音，其較為突出的音調 。其窄頻(narrow band)分析整體加權噪音不得超過31赫茲。
接收路徑上，窄頻噪音定義為：話機接收無聲編碼，話機聽筒端的輸出。此項量測中，待測物音量調整在參考音量的位置。
VII. Receive Comport Noise –
接收舒適噪音(receive comfort noise)定義為：當話機從送話機端接收到沉默封包(silence indication packet)、或是沒收到封包的非暫態期間，短期內話機聽筒端輸出的平均背景噪音。舒適噪音被用來取代真實背景噪音，其等級大小大致與原始背景噪音相等。如果舒適噪音大於原始背景噪音，使用者可能會感到不舒服。
手持式裝置藉由特定的置具連結人工頭與軀幹模擬器(head and torso simulator, HATS)，傳遞無聲編碼，該編碼給予編碼器訊息代表沉默，待測物音量調整在參考音量的位置。
接收舒適噪音(receive comfort noise)定義為：當話機從送話機端接收到沉默封包(silence indication packet)、或是沒收到封包的非暫態期間，短期內話機聽筒端輸出的平均背景噪音。舒適噪音被用來取代真實背景噪音，其等級大小大致與原始背景噪音相等。如果舒適噪音大於原始背景噪音，使用者可能會感到不舒服。
手持式裝置藉由特定的置具連結人工頭與軀幹模擬器(head and torso simulator, HATS)，傳遞無聲編碼，該編碼給予編碼器訊息代表沉默，待測物音量調整在參考音量的位置。
VIII. Distortion and Noise –
失真與噪音(distortion and noise)定義為：輸入訊號功率，與編碼信號輸出經過A加權(A-weighted)後包含失真與噪音總功率的比值。在不同的頻率分別輸入不同等級大小訊號。
在接收路徑上，音量須調整在參考音量的位置。
失真與噪音(distortion and noise)定義為：輸入訊號功率，與編碼信號輸出經過A加權(A-weighted)後包含失真與噪音總功率的比值。在不同的頻率分別輸入不同等級大小訊號。
在接收路徑上，音量須調整在參考音量的位置。
IX. Weighted Terminal Coupling Loss –
The weighted terminal coupling loss (TCLw)用以評估在一般對話下回音的現象，例如在遠端單人交談者的情況下。在手持式裝置上的回音控制裝置對TCLw的量測會有影響，在單方通話或是雙方通話的情況，其結果會有些許不同。一般來說，TCLw代表的是單方通話的情況。
TCLw在手持式/頭戴式裝置上固有的配線不影響的情況下，以自由空間(free-air)的方式進行量測。音量須調整在參考音量的位置。
頻率範圍從300到6700赫茲，以1/12th八度音頻帶(或R40)量測從待測物接收端到待測物傳送端的衰減量。
The weighted terminal coupling loss (TCLw)用以評估在一般對話下回音的現象，例如在遠端單人交談者的情況下。在手持式裝置上的回音控制裝置對TCLw的量測會有影響，在單方通話或是雙方通話的情況，其結果會有些許不同。一般來說，TCLw代表的是單方通話的情況。
TCLw在手持式/頭戴式裝置上固有的配線不影響的情況下，以自由空間(free-air)的方式進行量測。音量須調整在參考音量的位置。
頻率範圍從300到6700赫茲，以1/12th八度音頻帶(或R40)量測從待測物接收端到待測物傳送端的衰減量。
圖3 Terminal Coupling Loss量測示意圖(以手持式/頭戴式裝置為例)
X. Stability Loss –
穩定性損耗(stability loss)為量測話機設置對於整體網絡的穩定性要求。其定義為：從待測物接收端到待測物傳送端的損耗量。
穩定性損耗(stability loss)為量測話機設置對於整體網絡的穩定性要求。其定義為：從待測物接收端到待測物傳送端的損耗量。
XI. Maximum Acoustic Pressure –
量測最大聲壓(maximum acoustic pressure)分為兩種，長持續時間(long duration)與瞬間峰值(short duration)兩種，以是否超過500毫秒為區分。其定義為：在穩態情形下，因接收訊號引起的偏移量(excursion)，從話機聽筒端發出的聲壓值。音量須調整在最大音量的位置。目前此項測試尚未訂出標準。
XII. Packet Voice Latency –
話機在驅使語音封包傳遞(packet voice transmission)的過程中，時常因為在處理訊號上造成一些延遲(delay)，例如封包化(packetization)、去顫(de-jitter)、壓縮(compression)及排序機制(queuing mechanisms)。ITU-T G.114 建議終端間的延遲應小於150毫秒，將對話的影響降到最低。對於不同的電話供應商，發送端與接收端的任何組合，其延遲應低於100毫秒，此項要求雖然是作為參考之用，但是這可以保證有額外的50毫秒用於網路上的封包工作，以符合G.114 的內容。儘可能的降低話機組的延遲(latency).
發送延遲定義為：當訊號離開人工嘴，到訊號抵達話機端進行封包的數位化動作之間的這段時間。量測系統本身固有的延遲必須先扣除掉(calibrated out)。
接收延遲定義為：當數位封包後的訊號抵達封包網絡介面，到當它類比化重現傳送至人工耳的這段時間量測系統本身固有的延遲必須先扣除掉。
發送延遲定義為：當訊號離開人工嘴，到訊號抵達話機端進行封包的數位化動作之間的這段時間。量測系統本身固有的延遲必須先扣除掉(calibrated out)。
接收延遲定義為：當數位封包後的訊號抵達封包網絡介面，到當它類比化重現傳送至人工耳的這段時間量測系統本身固有的延遲必須先扣除掉。
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