Studio Sound技術(shù)概覽
──ＮＭＳ高性能語(yǔ)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(lè )系統中的大件頭。而是最新一代的語(yǔ)音增強技術(shù)，這種技術(shù)應用于正在成指數級增長(cháng)并與全球數以百萬(wàn)計的人們密切相關(guān)的領(lǐng)域──無(wú)線(xiàn)通信。

　　最早的Studio Sound系列語(yǔ)音增強設備是回聲抑制器，出現在１９９７年。從那以后，其它廠(chǎng)商都試圖復制這一獨立功能，但沒(méi)有一個(gè)廠(chǎng)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(gè)部分組成：
　　·噪聲補償（ＮＣ）
　　·噪聲衰減（ＮＲ）
　　·自動(dòng)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(wú)線(xiàn)電話(huà)通話(huà)雙方創(chuàng )造一個(gè)最理想的收聽(tīng)環(huán)境。為什么這種技術(shù)對業(yè)務(wù)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(tīng)清電話(huà)里的聲音，消費者更可能在噪雜的環(huán)境下也打電話(huà)，并且如果這種環(huán)境下的通話(huà)還比較舒適的話(huà)，他們通話(huà)的時(shí)間會(huì )更長(cháng)。所有這些使得用戶(hù)更滿(mǎn)意，減少用戶(hù)離網(wǎng)的可能。總之，Studio Sound是一種提供特色業(yè)務(wù)和增加收入的方法。
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二．噪聲補償（ＮＣ）

　　噪聲補償是一個(gè)完整的功能。即使移動(dòng)用戶(hù)進(jìn)出吵雜的環(huán)境的時(shí)候，它也持續地改善信噪比。隨著(zhù)移動(dòng)用戶(hù)周?chē)�噪音改變，進(jìn)入移動(dòng)電話(huà)聽(tīng)筒的語(yǔ)音電平會(huì )自動(dòng)調整，因此能保持一個(gè)令人舒適的、能聽(tīng)懂的通話(huà)音量。這種音量調節是自動(dòng)和動(dòng)態(tài)的，采用了大約一秒的過(guò)渡時(shí)間，以提高舒適性和避免突然的轉變。音量的調節由移動(dòng)用戶(hù)周?chē)�環(huán)境噪音來(lái)驅動(dòng)，比如在一輛公共汽車(chē)經(jīng)過(guò)的時(shí)候，通話(huà)遠端的說(shuō)話(huà)音量會(huì )隨著(zhù)公共汽車(chē)的駛近而提高，最多提高１２dＢ，然后在公共汽車(chē)過(guò)去后調回到原來(lái)的音量。這使得移動(dòng)用戶(hù)無(wú)需尋找手機的音量控制鍵，也無(wú)需在無(wú)線(xiàn)耳機中動(dòng)指頭就能在整個(gè)會(huì )話(huà)過(guò)程中聽(tīng)得清楚。

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

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三．噪聲衰減（ＮＲ）

　　噪聲衰減降低通過(guò)移動(dòng)電話(huà)麥克風(fēng)的背景噪聲，電話(huà)用戶(hù)聽(tīng)到公共汽車(chē)噪聲以及其它街道背景噪聲總和會(huì )降低１８dＢ，好于ＣＤＭＡ編碼中固有的噪聲衰減。這是在不影響說(shuō)話(huà)的聲音，不改變信噪比的情況下實(shí)現的。如果做得不好，噪聲衰減技術(shù)會(huì )在降低噪聲電平的同時(shí)降低語(yǔ)音的電平，或者使語(yǔ)音音量大小不一，或聽(tīng)起來(lái)細若無(wú)力。

　　噪聲補償和噪聲衰減一起專(zhuān)注于改善一個(gè)呼叫中兩個(gè)方向上的信噪比，注意到這一點(diǎn)很重要。一些競爭廠(chǎng)商實(shí)現的功能通過(guò)降低總的信號電平來(lái)消除噪聲，這種辦法同時(shí)也降低了語(yǔ)音的音量，然后以一個(gè)固定的增益來(lái)提高降低了的語(yǔ)音音量，但這個(gè)同時(shí)也提高了 噪聲的電平。這種落后的技術(shù)不能改善信噪比，因此也就根本無(wú)法改善呼叫中語(yǔ)音的質(zhì)量。

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四．自動(dòng)增益控制（ＡＧＣ）

　　自動(dòng)增益控制提供語(yǔ)音電平調節能力，它把減弱了的和加強了的信號映射到一個(gè)用戶(hù)定義的最理想電平。不象很多競爭廠(chǎng)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(huì )增強了的信號，AGC是雙向的，并且不僅僅是一個(gè)固定電平的增益或衰減。一些增益控制技術(shù)使用一個(gè)固定的失真-補償類(lèi)衰減來(lái)減少對大聲語(yǔ)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(huà)音更難以聽(tīng)清楚。AGC具有區分加強了的信號和輕柔信號的能力，避免了這種問(wèn)題，同時(shí)保持住對話(huà)聲調的連貫和讓話(huà)音易于聽(tīng)清楚。

　　為了維持收聽(tīng)的舒適性，對可以應用到AGC和NC的增益和衰減有一個(gè)限制，最大值是１２dＢ。舉例，假如輸入的話(huà)音電平為-１８dＢm０，并且AGC設定為-１２dＢ，AGC將會(huì )把話(huà)音放大６dＢ來(lái)維持一致的設定話(huà)音電平值（-１２dＢm０）。當噪聲出現時(shí)，ＮＣ會(huì )根據引入噪聲的電平把話(huà)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(huà)音加強得太多，最大可能的NC增益會(huì )太大，并可能導致話(huà)音失真。為了補救這種失真，Studio Sound提供了一個(gè)防止飽和電平，它設定了一個(gè)-６dＢm０的默認最大話(huà)音電平。這就限制了NC能夠增大的增益量，因此能保證話(huà)音總是可懂并且聽(tīng)起來(lái)舒適。

　　在另一個(gè)例子中，輸入話(huà)音電平為-１２dＢm０，AGC設成-１８dＢ。AGC會(huì )把話(huà)音削減６dＢ到達想要的電平。如果噪聲出現，NC會(huì )把經(jīng)AGC設定后的話(huà)音放大最多１２dＢ，使話(huà)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(huì )由呼叫的遠端泄漏進(jìn)來(lái)。為了防止這種放大，NC必須能夠從話(huà)音中分辯出這些信號，并只放大話(huà)音而不放大任何低電平背景噪聲或回聲。

　　噪聲補償、自動(dòng)增益控制以及這些功能特征的結合引出了一個(gè)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(gè)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，調整話(huà)音到相應的收聽(tīng)電平，并在整個(gè)呼叫過(guò)程中動(dòng)態(tài)地再作調整，以達到一個(gè)持續的、可聽(tīng)懂的對話(huà)。

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五. 不僅僅交談

　　在客戶(hù)端的現場(chǎng)錄音證明了當在網(wǎng)絡(luò )中安裝了有Studio Sound的ＮＭＳ回聲抑制器時(shí)能達到的高質(zhì)量語(yǔ)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(gè)范例中沒(méi)有使用AGC。

圖2：這個(gè)實(shí)驗是從用戶(hù)的位置上進(jìn)行的，
一個(gè)人使用的是無(wú)線(xiàn)電話(huà)（B端），另一個(gè)人使用的是PSTN電話(huà)（A端）。
在無(wú)線(xiàn)環(huán)境中播放著(zhù)大音量的公共汽車(chē)噪聲。

　　這里的結果顯示出，PSTN側收聽(tīng)器接收到的噪音是如何被大大降低的，同時(shí)PSTN側說(shuō)話(huà)的音量在無(wú)線(xiàn)側出現大聲的噪音期間被顯著(zhù)地放大了。通過(guò)遍及全球的類(lèi)似場(chǎng)合試驗，在應用Studio Sound之前和應用之后通話(huà)質(zhì)量的不同已經(jīng)深刻為許多業(yè)務(wù)提供商所了解。

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六．消費者調查

　　這種功能對消費者來(lái)說(shuō)意味著(zhù)什么呢？已經(jīng)進(jìn)行了幾個(gè)研究，來(lái)確定這些功能對一般無(wú)線(xiàn)用戶(hù)的真正價(jià)值，以及測試他們是否確實(shí)注意到使用這些功能前后的差別。獨立地進(jìn)行的Mean Opinion Score(MOS)測試顯示出：噪聲補償功能提高的語(yǔ)音質(zhì)量有２０％的用戶(hù)能感覺(jué)出來(lái)，特別是在非常吵雜的情況下而且發(fā)自ＰＳＴＮ側的話(huà)音電平又比較低的時(shí)候，噪聲電平通常以忙碌的街角為準。在一個(gè)安靜的環(huán)境中用戶(hù)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(hù)感覺(jué)到話(huà)音質(zhì)量變化的明顯增加；
隨著(zhù)噪聲的加大，NC的效果更加明顯，特別是在語(yǔ)音音量較低的時(shí)候。

　　在一個(gè)單獨的調查中，當問(wèn)到Studio Sound功能對他們的移動(dòng)電話(huà)使用有何影響時(shí)，用戶(hù)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(wèn)題和收到的回答。

圖4 用戶(hù)最關(guān)心的功能

圖5 假如價(jià)格相同，
65％的用戶(hù)會(huì )為了獲得Studio Sound功能而更換業(yè)務(wù)提供商

　　從這些以及其它一些調查結果可以看出，通過(guò)Studio Sound獲得的話(huà)音質(zhì)量提高總的來(lái)說(shuō)能夠增加用戶(hù)的滿(mǎn)意度和減少轉網(wǎng)率，最終為業(yè)務(wù)提供商帶來(lái)更多的收入。

　　有好幾個(gè)業(yè)務(wù)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(xiě)道："地鐵凈音科技"或"通信……清晰如水"。有個(gè)廣告陳述道："我們已經(jīng)在地鐵站內進(jìn)行了一次測試，讓用戶(hù)嘗試有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的呼叫情況；有一份回答……說(shuō)：他很驚奇會(huì )有那么低的噪聲，他還以為呼叫是發(fā)自一個(gè)室內環(huán)境的呢。"一些業(yè)務(wù)提供商也已經(jīng)公開(kāi)贊揚：新用戶(hù)的顯著(zhù)增加是這些商業(yè)活動(dòng)和應用Studio Sound獲得非凡通話(huà)質(zhì)量的結果。

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