JP2011119973A - オーディオ品質要因指標算出方法、装置、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パケット解析部15Aで、マルチメディア通信からキャプチャしたオーディオパケットの列のうち、1つまたは複数連続してオーディオパケットが損失した損失区間について、そのオーディオパケット損失数Lを抽出し、損失影響フレーム数算出部15Bで、このオーディオパケット損失数Lに基づいて、フレーム列のうち当該損失区間で損失したオーディオデータの影響を受けるフレームの損失影響フレーム数Wを算出し、損失影響時間長算出部15Cで、この損失影響フレーム数Wに基づいて、再生オーディオ信号における損失影響時間長Vをオーディオ品質要因指標として算出する。
【選択図】 図1
Description
最も正確にユーザ体感品質を測定する方法は、実際に被験者に体感品質を評価してもらう主観品質評価法であるが、提供中のサービスの品質を測定することができない。そのため、客観的にユーザ体感品質を測定する技術の開発が望まれる。
従来のモデルでは、通信ネットワークや受信バッファ溢れによるIPパケット損失の影響を示すパラメータとして、IPパケット損失率が用いられることが多い(例えば、特許文献1など参照)。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるオーディオ品質要因指標算出装置について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかるオーディオ品質要因指標算出装置の構成を示すブロック図である。
次に、図1を参照して、本実施の形態にかかるオーディオ品質要因指標算出装置10の構成について詳細に説明する。
このオーディオ品質要因指標算出装置10には、主な機能部として、通信インターフェース部(以下、通信I/F部という)11、操作入力部12、画面表示部13、記憶部14、および演算処理部15が設けられている。
操作入力部12は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して演算処理部15へ出力する機能を有している。
画面表示部13は、LCDなどの画面表示装置からなり、演算処理部15の制御に基づいて、操作メニューや設定画面、さらには算出したオーディオ品質要因指標などの各種情報を画面表示する機能を有している。
次に、本発明の原理について説明する。
まず、IPパケットがオーディオパケットであるかの判別方法について説明する。
図2は、IP/UDP/RTP/MPEG2−TSプロトコル構造を示す説明図である。IPパケット内のTSパケットのヘッダに記載されている13ビットのPID(Packet Identifier)から、このTSパケットのペイロードに含まれるデータがどのようなメディアであるかを知ることが可能である。そこで、品質評価対象となるオーディオ用のPIDを前提情報として保有しておき、各TSパケットのPIDを確認することで、各IPパケットがオーディオパケットであるかを確認することができる。
次に、オーディオパケットの損失検知方法について説明する。
オーディオパケットの損失検知は、メディアごとにTSヘッダ部分に連続性を満たす4ビットのCC(Continuity Counter)に基づいて行う。このCCの連続性の欠如を見ることで損失オーディオパケットを検知することが可能である。図2の場合、オーディオパケットP3が損失したため、オーディオTSパケットのCCは、オーディオパケットP1の「12」の次にオーディオパケットP4の「14」となる。このため、損失したIPパケットの情報がなくても、1個のオーディオパケットP3が損失していることを検出可能である。
次に、オーディオパケット損失数の算出方法について説明する。
一定時間内に受信したIPパケットに基づいて、オーディオパケットの各損失に対するオーディオバースト長として、オーディオパケット損失数を算出する。各損失に対するオーディオパケット損失数とは、オーディオパケットが連続して損失した場合にその損失を連続長の長さによらず1回のオーディオパケット損失として数えたときの各オーディオパケット損失に含まれるオーディオパケットの個数である。つまり、CCの連続性を見たときに欠けている番号の数がそのオーディオパケット損失に対するオーディオパケット損失数となる。
図3において、まず、IPパケットP11,P12が連続して損失しているが、IPパケットP11だけがオーディオパケットである。このため、この損失区間におけるオーディオパケット損失数Lは「1」となる。
また、IPパケットP18が損失しているが、これはオーディオパケットではないため、損失は発生していないことになる。
次に、損失影響フレーム数の算出方法について説明する。
損失影響フレーム数は、オーディオパケット損失数を用いて各オーディオパケット損失が影響を与えるフレーム数である。図4は、音声データの各フレームとTSパケットのペイロードの関係を示す説明図である。
しかし、このパケット損失時間長Mと、損失区間Tによりオーディオデータが影響を受ける損失影響時間長Vとが一致するわけではない。
次に、損失影響フレーム数Wの期待値を推定する方法について説明する。
図5は、パケット損失時間長と損失影響フレーム数との関係を示す説明図である。
損失影響フレーム数Wは、パケット損失時間長Mと、パケット損失時間長Mとフレームとの時間位置関係とにより変化する。
したがって、フレームの開始時間位置とパケット損失時間長Mの開始時間位置との関係がランダムであり、2つの開始時間位置が重なる確率が限りなく0に近い値であることを前提とした場合、損失区間Tの影響を受ける損失影響フレーム数Wの期待値は、次の式(2)で求められる。
次に、損失影響時間長Vの算出方法について説明する。
損失影響時間長Vは、損失影響フレーム数Wに単位フレーム時間長Fを乗算することにより算出する。単位フレーム時間長Fは、オーディオデータの符号化単位に相当する時間長であり、AAC(Advanced Audio Coding)の場合、単位フレーム時間長F[ms]=1024/サンプリングレート[kHz]となる。
また、前述の図3に示したように、キャプチャしたIPパケットのうちに、複数の損失区間が含まれている場合には、損失区間ごとに損失影響時間長Vを算出し、これらを累計することにより総損失影響時間長Rを算出すればよい。
次に、図7を参照して、本実施の形態にかかるオーディオ品質要因指標算出装置の動作について説明する。図7は、第1の実施の形態にかかるオーディオ品質要因指標算出装置の動作を示すフロー図である。
なお、本実施の形態では、IP/UDP/RTP/MPEG2−TSパケット構造に準拠したデータ伝送を例として説明するが、その他の符号化方式や伝送方式の仕組みに応じたデータ伝送にも対応することが可能である。
例えば、CC=7,8が連続して欠如している場合にはオーディオパケット損失数Lは2となる。この際、損失区間が複数存在する場合、これら損失区間ごとにオーディオパケット損失数L1…Lkを算出する。
この際、周期PがP>0である場合には、式(5)に基づいて各オーディオパケット損失における損失影響フレーム数W1…Wkを算出し、周期PがP=0である場合には、式(6)に基づいて各オーディオパケット損失における損失影響フレーム数W1…Wkを算出する。
このように、本実施の形態は、パケット解析部15Aで、マルチメディア通信からキャプチャしたオーディオパケットの列のうち、1つまたは複数連続してオーディオパケットが損失した損失区間について、そのオーディオパケット損失数Lを抽出し、損失影響フレーム数算出部15Bで、このオーディオパケット損失数Lに基づいて、フレーム列のうち当該損失区間で損失したオーディオデータの影響を受けるフレームの損失影響フレーム数Wを算出し、損失影響時間長算出部15Cで、この損失影響フレーム数Wに基づいて、再生オーディオ信号における損失影響時間長Vをオーディオ品質要因指標として算出している。
また、このオーディオパケット損失数Lから損失影響フレーム数Wが算出されているため、損失区間において損失したオーディオパケットの数が、損失区間により影響を受けるフレームの数と必ずしも対応していないという、オーディオパケットに特有の課題も解消されている。
したがって、本実施の形態によれば、オーディオパケットの損失が再生オーディオ信号のオーディオ品質に与える影響を適切に捉えたオーディオ品質要因指標を算出することができる。これにより、結果として、オーディオ品質を精度良く推定することが可能となる。
次に、本発明の第2の実施の形態にかかるオーディオ品質要因指標算出装置について説明する。
第1の実施の形態では、損失区間が複数ある場合には、それぞれの損失区間ごとに算出した損失影響時間長Vの累計することにより、総損失影響時間長Rを算出する場合を例として説明した。本実施の形態では、それぞれの損失区間で損失したオーディオパケット損失数の平均値を用いて、総損失影響時間長Rを算出する場合について説明する。
なお、本実施の形態にかかるオーディオ品質要因指標算出装置10におけるその他の構成については、第1の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
次に、図8を参照して、本実施の形態にかかるオーディオ品質要因指標算出装置の動作について説明する。図8は、第2の実施の形態にかかるオーディオ品質要因指標算出装置の動作を示すフロー図である。
なお、本実施の形態では、IP/UDP/RTP/MPEG2−TSパケット構造に準拠したデータ伝送を例として説明するが、その他の符号化方式や伝送方式の仕組みに応じたデータ伝送にも対応することが可能である。
例えば、CC=7,8が連続して欠如している場合にはオーディオパケット損失数Lは2となる。この際、損失区間が複数存在する場合、これら損失区間ごとにオーディオパケット損失数L1…Lkを算出する。
次に、損失影響フレーム数算出部15Bは、これらオーディオパケット損失数L1…Lkの平均値として平均オーディオパケット損失数L’を算出し、次の式(9)に基づいて、平均パケット時間長Uと、各損失区間におけるパケット損失時間長の平均値として平均パケット損失時間長M’(ms)を算出する。
この際、周期PがP>0である場合には、式(10)に基づいて各オーディオパケット損失における平均損失影響フレーム数W’を算出し、周期PがP=0である場合には、式(11)に基づいて各オーディオパケット損失における平均損失影響フレーム数W’を算出する。
このように、本実施の形態は、損失区間が複数存在する場合、損失影響フレーム数算出部15Bで、これら損失区間での平均損失影響フレーム数W’を算出し、損失影響時間長算出部15Cで、平均損失影響フレーム数W’に損失区間の数kを乗算した総損失影響時間Rを、オーディオ品質要因指標として算出するようにしたので、個々の損失区間に関する演算処理を簡略化することができる。
次に、図9を参照して、本発明にかかる第3の実施の形態にかかるオーディオ品質推定装置について説明する。図9は、第3の実施の形態にかかるオーディオ品質推定装置の構成を示すブロック図である。
なお、オーディオ品質要因指標算出部25Aに代えて、オーディオ品質推定装置20に外部接続したオーディオ品質要因指標算出装置10から総損失影響時間長Rを取得してもよい。
また、オーディオ品質要因指標算出部25Aで総損失影響時間長Rを算出し、符号化オーディオ品質値取得部25Bで符号化オーディオ品質値Ieを取得するとともに、係数取得部25Cでコーデック種別情報に対応する係数n1,n2,n3を取得する。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
Claims (11)
- オーディオ信号を符号化して得られたフレーム列を複数のオーディオデータに分割し、これらオーディオデータをオーディオパケットにそれぞれ格納して伝送するマルチメディア通信について、このマルチメディア通信からキャプチャした前記オーディオパケットに基づいて、前記オーディオパケットの損失が当該マルチメディア通信を介して受信再生した再生オーディオ信号のオーディオ品質へ与える影響を示すオーディオ品質要因指標を算出するオーディオ品質要因指標算出方法であって、
前記マルチメディア通信からキャプチャした前記オーディオパケットの列のうち、1つまたは複数連続して前記オーディオパケットが損失した損失区間について、そのオーディオパケット損失数を抽出するパケット解析ステップと、
前記オーディオパケット損失数に基づいて、前記フレーム列のうち当該損失区間で損失した前記オーディオデータの影響を受けるフレームの損失影響フレーム数を算出する損失影響フレーム数算出ステップと、
前記損失影響フレーム数に基づいて、前記再生オーディオ信号における損失影響時間長を、前記オーディオ品質要因指標として算出する損失影響時間長算出ステップと
を備えることを特徴とするオーディオ品質要因指標算出方法。 - 請求項1に記載のオーディオ品質要因指標算出方法において、
前記損失影響フレーム数算出ステップは、前記損失区間が複数存在する場合、これら損失区間ごとに前記損失影響フレーム数を算出し、
前記損失影響時間長算出ステップは、前記損失区間ごとに、当該損失区間の前記損失影響フレーム数に基づいて前記損失影響時間長を算出し、これら損失影響時間長を累計した総損失影響時間を前記オーディオ品質要因指標として算出する
ことを特徴とするオーディオ品質要因指標算出方法。 - 請求項2に記載のオーディオ品質要因指標算出方法において、
前記損失影響フレーム数算出ステップは、前記オーディオパケットの平均パケット時間長と前記オーディオパケット損失数とを乗算することにより前記損失区間のパケット損失時間長を算出し、このパケット損失時間長と前記フレームの単位フレーム時間長とから前記損失影響フレーム数を算出することを特徴とするオーディオ品質要因指標算出方法。 - 請求項3に記載のオーディオ品質要因指標算出方法において、
前記損失影響フレーム数算出ステップは、一定の周期で前記オーディオデータの開始時間位置が前記フレームの開始時間位置と一致する場合、前記パケット損失時間長M、前記平均パケット時間長U、前記周期P、および前記単位フレーム時間長Fから、
W=ceil(M/F)+(M%F)×{1−U/(P×F)}
に基づいて前記損失影響フレーム数Wを算出することを特徴とするオーディオ品質要因指標算出方法。 - 請求項3に記載のオーディオ品質要因指標算出方法において、
前記損失影響フレーム数算出ステップは、前記オーディオデータの開始時間位置が前記フレームの開始時間位置と周期的に一致しない場合、前記パケット損失時間長Mおよび前記単位フレーム時間長Fから、
W=1+M/F
に基づいて前記損失影響フレーム数Wを算出することを特徴とするオーディオ品質要因指標算出方法。 - 請求項1に記載のオーディオ品質要因指標算出方法において、
前記損失影響フレーム数算出ステップは、前記損失区間が複数存在する場合、これら損失区間での平均損失影響フレーム数を算出し、
前記損失影響時間長算出ステップは、前記平均損失影響フレーム数に前記損失区間の数を乗算した総損失影響時間を、前記オーディオ品質要因指標として算出する
ことを特徴とするオーディオ品質要因指標算出方法。 - 請求項6に記載のオーディオ品質要因指標算出方法において、
前記損失影響フレーム数算出ステップは、前記各損失区間における前記オーディオパケット損失数を平均化した平均オーディオパケット損失数を算出し、この平均オーディオパケット損失数と前記平均パケット時間長とを乗算することにより平均パケット損失時間長を算出し、この平均パケット損失時間長と前記フレームの単位フレーム時間長とから前記平均損失影響フレーム数を算出することを特徴とするオーディオ品質要因指標算出方法。 - 請求項7に記載のオーディオ品質要因指標算出方法において、
前記損失影響フレーム数算出ステップは、一定の周期で前記オーディオデータの開始時間位置が前記フレームの開始時間位置と一致する場合、前記平均パケット損失時間長M’、前記平均パケット時間長U、前記周期P、および前記単位フレーム時間長Fから、
W’=ceil(M’/F)+(M’%F)×{1−U/(P×F)}
に基づいて前記平均損失影響フレーム数W’を算出することを特徴とするオーディオ品質要因指標算出方法。 - 請求項7に記載のオーディオ品質要因指標算出方法において、
前記損失影響フレーム数算出ステップは、前記オーディオデータの開始時間位置が前記フレームの開始時間位置と周期的に一致しない場合、前記平均パケット損失時間長M’および前記単位フレーム時間長Fから、
W’=1+M’/F
に基づいて前記平均損失影響フレーム数W’を算出することを特徴とするオーディオ品質要因指標算出方法。 - オーディオ信号を符号化して得られたフレーム列を複数のオーディオデータに分割し、これらオーディオデータをオーディオパケットにそれぞれ格納して伝送するマルチメディア通信について、このマルチメディア通信からキャプチャした前記オーディオパケットに基づいて、前記オーディオパケットの損失が当該マルチメディア通信を介して受信再生した再生オーディオ信号のオーディオ品質へ与える影響を示すオーディオ品質要因指標を算出するオーディオ品質要因指標算出装置であって、
前記マルチメディア通信からキャプチャした前記オーディオパケットの列のうち、1つまたは複数連続して前記オーディオパケットが損失した損失区間について、そのオーディオパケット損失数を抽出するパケット解析部と、
前記オーディオパケット損失数に基づいて、前記フレーム列のうち当該損失区間で損失した前記オーディオデータの影響を受けるフレームの損失影響フレーム数を算出する損失影響フレーム数算出部と、
前記損失影響フレーム数に基づいて、前記再生オーディオ信号における損失影響時間長を、前記オーディオ品質要因指標として算出する損失影響時間長算出部と
を備えることを特徴とするオーディオ品質要因指標算出装置。 - コンピュータに、請求項1〜請求項9のいずれか1つに記載のオーディオ品質要因指標算出方法の各ステップを実行させるためのプログラム。
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