E-Model 與 PESQ 結合之語音品質量測

E-Model[26] 最 早 是 由 歐 洲 電 信 標 準 協 會 (European Telecommunications Standards Institute, ETSI)[24]根據傳統電信網路 PSTN 所提出的標準，後來經由 ITU-T 標準化為標準評估模型(ITU-T G.107)[22]，E-Model 所計算的數位語音品質 之損失因素來自於網路傳輸過程中所附加的，在網路傳輸過程中會造成延遲、回 音、雜訊、抖動率等都會造成影響，傳統 E-Model 中制定了量化 R-Factor，主要 為轉換成 MOS 值對應如表 3 所示，R-Factor 評估值介於 0 至 100，數值越高代表 語音品質越好，R-Factor 之計算公式如公式(1)所示:

R = R₀− I_S− I_d − I_e + A (1)

R0: 發送端產生的雜訊對語音的影響。

IS: 不同雜訊對聲音的干擾影響，如音量或雜音等干擾。

Id: 語音延遲造成的品質影響。

Ie: 指的是 Low bit Rate 編碼對語音的品質影響。

A : 是指期望因子，考慮發送端對語音品的期望因子。

表 3、 R-Factor 對應圖

MOS Quality R-Factor

4.5 Excellent 90<R<100 4.3 Good 80<R<90 4.0 Fair 70<R<80 3.6 Poor 60<R<70

由於傳統 E-Model 主要用於電路交換網路之語音品質評估模型，並不是用於 封包交換網路上，故需為此針對 E-Model 中的 R-Factor 進行調整。在本論文使用 之語音品質量測方法，採取結合 PESQ 與 E-Model 之對話是語音品質量測，其架 構如圖 6 所示，將原始資訊以及壓縮後資訊進行 PESQ 值的計算，接著將 PESQ 轉換出 R-Factor 後轉換為 Ie，在加上網路傳輸延遲(Network Delay)等參數進行計 算得出 Id，最後將 Ie 和 Id 進行計算後得出 MOSc 值。

圖 6、結合 PESQ 與 E-Model 之量測架構

ITU-T G.107[25]中定義了 R-Factor 與 MOS 之間的關係，將 R-Factor 以及 E-Model 進行 MOS 值轉換公式如公式(2)所示：

MOS = {

1 , R ≤ 0

1 + 0.035R + R(R − 60)(100 − R) ∗ 0.000007, 0 < R < 100

4.5 , R ≥ 100 (2) 公式(2)中 MOS 值可依據延遲時間參數分別視為 Listening-only 語音品質以 及 Conversational 語音品質(MOSc)。必須先將 PESQ 值進行 R-Factor 值的轉換，

主要參考 L.Sun[26]提出利用 3rd-order polynomial fitting 將 PESQ 進行轉換，計算 方式如公式(3)。

R = 3.026𝑥³− 25.314𝑥²+ 87.06𝑥 − 57.336 (3) 公式(3)為傳統 PESQ 於接聽端的語音品質結果，其中𝑥代表 MOS 值，另外 Ie

值計算方式如公式(4)所示，由於 PESQ 僅考慮封包經編碼、遺失後的語音損失，

因此 Ie可以由 R0與 R-Factor 計算取得，而 R0可使用預設值 93.2[27]代入計算。

I_e = 𝑅₀− 𝑅 (4) 延遲時間對語音造成的品質影響 Id值，本論文根據[27]所提計算方法公式(5)，

透過使用 Cisco 訂定的語音延遲計算規範[28]進行計算，計算方式如公式(5)。

I_d = 0.024𝑑 + 0.11(𝑑 − 177.3)𝐻(𝑑 − 177.3)

where {H(x) = 0 , if x < 0 H(x) = 1 , if x ≥ 0(5) 在取得 Id 和 Ie 後可使用公式(6)進行計算，MOSC 的 R 值為使用預設 93.2 減 去 Id 與 Ie 後得到 MOSC 的 R 值，最終使用 MOSC 的 R 值利用公式(2)計算即可 得到 MOSC 值。

(𝑀𝑂𝑆𝑐)𝑅 = 𝑅₀− I_e − I_d (6)

綜合上述結論，本論文在壓縮技術上分別簡介「Speex」、「x264」，做為 第三章設計與實作上所使用的壓縮技術；多媒體品質量測方法中介紹

「PESQ」、「E-model」、「MOSc」，做為第四章實際量測後進行數據分析之依 據，接著本論文將針對在多媒體應用於無線感測網路以及使用多通道機制 研究進行探討與分析。