Широкополосный звук

Аудиодиапазоны в телефонии ^[1]
Узкополосный	300–3,400
Широкополосный	50–7,000
Сверхширокополосный	50–14,000
Полнополосный	20–20,000

Широкополосное аудио , также известное как широкополосный голос или HD-голос , представляет собой качество голоса высокой четкости для телефонного звука, в отличие от стандартного «качества междугородной связи» цифровой телефонии. Он расширяет частотный диапазон аудиосигналов, передаваемых по телефонным линиям, что приводит к более высокому качеству речи. Диапазон человеческого голоса простирается от 100 Гц до 17 кГц. ^[2] но традиционные голосовые или узкополосные телефонные звонки ограничивают звуковые частоты диапазоном от 300 Гц до 3,4 кГц. Широкополосный звук ослабляет ограничение полосы пропускания и передается в диапазоне звуковых частот от 50 Гц до 7 кГц. ^[3]^[1] Кроме того, некоторые широкополосные кодеки могут использовать более высокую разрядность звука ( 16 бит) для кодирования семплов, что также приводит к гораздо лучшему качеству голоса. ^{[ нужна ссылка ]}

Широкополосные кодеки имеют типичную частоту дискретизации 16 кГц. Для сверхширокополосных кодеков типичное значение составляет 32 кГц. ^[1]

История

В 1987 году Международный союз электросвязи (ITU) стандартизировал версию широкополосного аудио, известную как G.722 . Радиовещательные компании начали использовать G.722 через цифровую сеть с интеграцией служб (ISDN) для обеспечения высококачественного звука для удаленных трансляций , например, комментариев со спортивных площадок. AMR-WB (G.722.2) был разработан Nokia и VoiceAge и впервые был указан 3GPP.

Традиционная телефонная сеть ( PSTN ) обычно ограничивается узкополосным звуком из-за особенностей технологии передачи TDM ( мультиплексирование с временным разделением каналов ), а также аналого-цифровых преобразователей, используемых на границах сети, а также динамики, микрофоны и другие элементы в самих конечных точках.

Широкополосное аудио широко используется в сочетании с видеоконференциями . Поставщики этой технологии быстро обнаружили, что, несмотря на явный акцент на передаче видео, на качество опыта участников существенно влияет точность соответствующего аудиосигнала.

Связь через протокол передачи голоса по Интернету (VoIP) может легко использовать широкополосный звук. Когда вызовы между компьютерами осуществляются через службы VoIP, такие как Skype , и участники используют высококачественную гарнитуру, качество получаемого вызова может заметно превосходить обычные вызовы по ТфОП. ряд аудиокодеков , Для поддержки этих услуг появился дополняющих G.722.

Производители оборудования для аудиоконференций представили широкополосные модели, включающие поддержку G.722 через VoIP.

Конференц-связь напрямую выигрывает от усовершенствований, предлагаемых широкополосным звуком. Участникам часто сложно понять, кто говорит, или понять говорящих с акцентом. Недоразумения являются обычным явлением, главным образом из-за плохого качества звука и накопления фонового шума.

Некоторые преимущества широкополосного звука для слушателя по сравнению с традиционным (узкополосным):

Более четкое общее качество звука
Легче распознавать голоса, различать сбивающие с толку звуки и понимать говорящих с акцентом.
Легкость расшифровки слов, содержащих близкие звуки «с», «ф» и других, часто неразличимые по телефонным линиям.
Способность слышать слабо говорящих и понимать двусмысленную речь (когда одновременно говорят более одного человека)
Снижение усилий при прослушивании (снижение когнитивной нагрузки), что приводит к повышению производительности и снижению утомляемости слушателя.
Лучшее понимание среди других нарушений, например, когда говорящие используют громкую связь или при наличии фонового шума

Несмотря на свою репутацию в области низкого качества звука, индустрия мобильных телефонов начала добиваться определенного прогресса в области широкополосного звука. Группа стандартов 3GPP обозначила G.722.2 в качестве широкополосного кодека и назвала его Adaptive Multirate – Wideband ( AMR-WB ). Было представлено более сотни мобильных телефонов с поддержкой этого кодека (например, Apple , Google , HTC , Nokia , Samsung и Sony ), проведены сетевые демонстрации. ^{[ нужна ссылка ]}

Развертывание

VoIP

Поскольку бизнес-телефонные системы внедрили технологию VoIP , поддержка широкополосного аудио быстро выросла. Телефонные аппараты от Avaya , Cisco , NEC Unified Solutions , Grandstream , Gigaset , Panasonic (маркировка широкополосного аудио «HD Sonic»), Polycom (маркировка широкополосного аудио «HD Voice»), Snom , AudioCodes (маркировка широкополосного аудио «HDVoIP»). ) и другие теперь включают G.722 , а также аудиокомпоненты различной степени более высокого качества.

Поставщики интегральных схем для телефонного оборудования, включая DSP Group , Broadcom , Infineon и Texas Instruments , включают широкополосное аудио в свои портфели функций. Существуют поставщики услуг аудиоконференций, которые поддерживают широкополосные соединения с этих и других конечных точек VoIP, а также позволяют участникам PSTN присоединяться к конференции в узкополосном режиме. sipXtapi — это решение с открытым исходным кодом для механизма обработки мультимедиа VoIP, поддерживающее широкополосную связь и передачу голоса высокой четкости, которое обеспечивает RTP и кодеки через платформу плагинов для использования с SIP и другими протоколами VoIP. Skype использует аудиокодек Silk , который обеспечивает чрезвычайно высокое качество звука.

Ряд операторов связи по всему миру внедрили голосовые услуги HD на основе широкополосного стандарта G.722. В Северной Америке поставщики хостинговых услуг недавно ^{[ когда? ]} внедрила обновление Aastra Hi-Q для своей установленной базы пользователей и по состоянию на январь 2010 года заявила о наличии около 70 000 конечных точек голосовой связи HD. Поставщик потребительских услуг ooma имеет около 25 000 оконечных точек голосовой связи HD, развернутых благодаря внедрению оборудования Telo второго поколения.

Время

В сотовой связи «HD Voice» конкретно относится к AMR-WB (G.722.2) в VoLTE, но AMR-WB, в свою очередь, не определяет качество или скорость передачи данных. Аналогично для HD Voice+ и AMR-WB+. GSMA имеет товарный знак HD и реализует две программы сертификации логотипов HD и HD+. ^[4]

AMR-WB изначально поддерживается в Android, начиная с Android Gingerbread . ^[5] и в iOS начиная с iPhone 5 . ^[6]

По состоянию на декабрь 2015 года в отчете сообщается о 117 коммерческих сетях мобильной связи HD Voice, запущенных в 76 странах. ^[7]

Многие мобильные сети, включая AT&T ^[8] и Verizon прекращают поддержку телефонов, которые не поддерживают 4G и широкополосный звук.

Стандарты кодирования широкополосного звука

Ниже приведены стандарты кодирования широкополосного звука и аудиокодеки, используемые в телекоммуникациях . ^[9]

ЭТО Т

Год	Стандарт широкополосного аудиокодирования	широкополосной кодирования Алгоритм речи	Ссылка
1988	G.722	СБ-АДПКМ	^[10]
1999	G.722.1 ( Сирена7 )	MDCT	^[11]
2003	G.722.2 ( адаптивная многоскоростная широкополосная связь )	ACELP	^[12]
2006	G.729.1	MDCT	^[13]
2008	G.711.1	MDCT	^[14]
2008	Г.718	MDCT	^[15]

Ассоциация GSM

HD Voice и HD Voice+ с использованием кодека Enhanced Voice Services (EVS) ^[16]

3GPP

TS 26.441 с использованием кодека Enhanced Voice Services (EVS) ^[17]

Другие

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Кокс, Р.В.; Сеть, Сан-Франциско Филдс; Ламблин, К.; Шериф, штат Миннесота (октябрь 2009 г.). «Кодеры ITU-T для широкополосной, сверхширокополосной и полнополосной речевой связи [Редакционная серия]» . Журнал коммуникаций IEEE . 47 (10): 106–109. дои : 10.1109/MCOM.2009.5273816 .
^ «Частотный диапазон человеческого голоса» . СЕИНДИЯ . 14.06.2020 . Проверено 24 января 2022 г.
^ «Ответ на вызов HD Voice» . Глобальный IP-звук . Проверено 6 сентября 2009 г.
^ «Голос HD» . GSMA .
^ «МедиаРекордер.Аудиоэнкодер» . Android-разработчики .
^ Бастер Хейн (13 сентября 2012 г.). «iPhone 5 поддерживает HD Voice, но вы никогда не сможете использовать его в США»
^ «Mobile HD Voice: отчет о глобальном обновлении» . ГСА . 19 сентября 2014 г. Проверено 24 сентября 2014 г.
^ «Приготовьтесь, 3G исчезнет в 2022 году» . АТ&Т .
^ «Какой широкополосный кодек выбрать?» . ТМСнет . Проверено 13 ноября 2012 г.
^ Страница ITU-T G.722 Рекомендация ITU-T G.722 (11/88), «Аудиокодирование 7 кГц в пределах 64 кбит / с»
^ Луцки, Манфред; Шуллер, Джеральд; Гейер, Марк; Кремер, Ульрих; Вабник, Стефан (май 2004 г.). Рекомендации по задержке аудиокодека (PDF) . 116-я конференция AES. Фраунгофера ИИС . Общество аудиоинженеров . Проверено 24 октября 2019 г.
^ Карта ACELP , VoiceAge Corporation
^ Нагиредди, Сиваннараяна (2008). Обработка голосовых и факсимильных сигналов VoIP . Джон Уайли и сыновья . п. 69. ИСБН 9780470377864 .
^ Сасаки, Сигеаки; Мори, Такеши; Хивасаки, Юсуке; Омуро, Хитоши (август 2008 г.). «Глобальный стандарт широкополосного кодирования речи: ITU-T G.711.1 (широкополосное расширение G.711)» . Технический обзор NTT . Японский телеграф и телефон .
^ «Программа работы МСЭ-Т» . МСЭ .
^ «Голос HD» . Будущие сети . Проверено 10 мая 2020 г.
^ «Усовершенствованный кодек голосовых служб для LTE» . www.3gpp.org . Проверено 10 мая 2020 г.

Внешние ссылки

Влияние пропускной способности на разборчивость речи. Архивировано 6 июня 2013 г. на Wayback Machine — технический документ Polycom.
Переход VoIP на голос высокой четкости (2007 г.) - блог InfoWorld о широкополосном аудио
Веб-сайт Texas Instruments HD Audio. Архивировано 20 августа 2008 г. на Wayback Machine.
Вы слышите, что я имею в виду? Polycom предоставляет HD Voice. Архивировано 22 мая 2014 г. на Wayback Machine – официальный документ, спонсируемый IDC.
Статья VoIP Planet: Голос высокой четкости: будущее телефона. Архивировано 27 ноября 2011 г. на Wayback Machine.

[Cox-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с Кокс, Р.В.; Сеть, Сан-Франциско Филдс; Ламблин, К.; Шериф, штат Миннесота (октябрь 2009 г.). «Кодеры ITU-T для широкополосной, сверхширокополосной и полнополосной речевой связи [Редакционная серия]» . Журнал коммуникаций IEEE . 47 (10): 106–109. дои : 10.1109/MCOM.2009.5273816 .

[2] «Частотный диапазон человеческого голоса» . СЕИНДИЯ . 14.06.2020 . Проверено 24 января 2022 г.

[3] «Ответ на вызов HD Voice» . Глобальный IP-звук . Проверено 6 сентября 2009 г.

[HD-4] «Голос HD» . GSMA .

[5] «МедиаРекордер.Аудиоэнкодер» . Android-разработчики .

[6] Бастер Хейн (13 сентября 2012 г.). «iPhone 5 поддерживает HD Voice, но вы никогда не сможете использовать его в США»

[GSA-7] «Mobile HD Voice: отчет о глобальном обновлении» . ГСА . 19 сентября 2014 г. Проверено 24 сентября 2014 г.

[8] «Приготовьтесь, 3G исчезнет в 2022 году» . АТ&Т .

[tmcnet-9] «Какой широкополосный кодек выбрать?» . ТМСнет . Проверено 13 ноября 2012 г.

[10] Страница ITU-T G.722 Рекомендация ITU-T G.722 (11/88), «Аудиокодирование 7 кГц в пределах 64 кбит / с»

[11] Луцки, Манфред; Шуллер, Джеральд; Гейер, Марк; Кремер, Ульрих; Вабник, Стефан (май 2004 г.). Рекомендации по задержке аудиокодека (PDF) . 116-я конференция AES. Фраунгофера ИИС . Общество аудиоинженеров . Проверено 24 октября 2019 г.

[12] Карта ACELP , VoiceAge Corporation

[Nagireddi-13] Нагиредди, Сиваннараяна (2008). Обработка голосовых и факсимильных сигналов VoIP . Джон Уайли и сыновья . п. 69. ИСБН 9780470377864 .

[14] Сасаки, Сигеаки; Мори, Такеши; Хивасаки, Юсуке; Омуро, Хитоши (август 2008 г.). «Глобальный стандарт широкополосного кодирования речи: ITU-T G.711.1 (широкополосное расширение G.711)» . Технический обзор NTT . Японский телеграф и телефон .

[15] «Программа работы МСЭ-Т» . МСЭ .

[16] «Голос HD» . Будущие сети . Проверено 10 мая 2020 г.

[17] «Усовершенствованный кодек голосовых служб для LTE» . www.3gpp.org . Проверено 10 мая 2020 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]