Опишите основные принципы кодирования голосовых сообщений в ткс. Проведите сравнительный анализ речевых кодеков и опишите сферу их применения.
Обобщенная схема аудио-кодека
Психоакустические особенности восприятия
- Снижение чувствительности к амплитуде близких по частоте волн в окрестности волны большой амплитуды.
- Снижение чувствительности к амплитуде близких по времени волн после волны большой амплитуды.
- Разная чувствительность на разных частотах (наивысшая чувствительность уха – на частотах 2-3 кГц, звуки выше 20 кГц не воспринимаются).
Критерии выбора кодека:
Необходимая пропускная способность канала связи;
Качество воспроизведения (в телефонии оценивается с помощью оценки MOS);
Задержка кодирования и декодирования. При декодировании в 2 раза больше чем при кодировании при расчете;
Производительность процессора кодирующего устройства (характеризуется количеством MIPS);
Способность обрабатывать другие сигналы звукового диапазона частот (если по этим же каналам пускается факсимильная и модемная связь).
Основные речевые кодеки
* G.711 – стандарт для представления 8-ми битным ИКМ сигналом с частотой дискретизации 8000Гц. Таким образом, G.711 создает поток 64 кбит/с – ОЦК. Используется совместно с Mu-law (США, Япония) и A-law (Европа) компрессорами, позволяющими повысить качество передачи средних и тихих звуков.
* G.723.1 – описывает гибридные кодеки, использующие технологию кодирования речевой информации, сокращенно называемую – MP-MLQ (Multi-Pulse – Multi Level Quantization – Множественная Импульсная, Многоуровневая Квантизация). Данные кодеки можно охарактеризовать, как комбинацию АЦП/ЦАП и вокодера.
* G.726 описывает технологию кодирования с использованием АДИКМ (Адаптивной Дифференциальной Импульсно-Кодовой Модуляции) со скоростями: 32, 24, 16 кбит/с. Процесс преобразования не вносит существенной задержки и требует от DSP 5,5-6,4 MIPS. Используется с мини АТС и технологии DECT.
* G.728 гибридный кодек LD-CELP (с линейным предсказанием), он работает по имеющейся библиотеке и имеет небольшую задержку 3-6 мс. Работает в основном на скорости 16 кбит/с. Используется в IP-телефонии (в основном конференцсвязь).
* G.729 гибридный кодек CS-ACELP. Скорость кодирования 8 кбит/с (в основном). Используется в VoIP.
* GSM кодек – высоко помехозащищенный вариант кодека G.729. способен обеспечить удовлетворительную связь при 20%-30% потерь пакетов. Имеет большой объем оперативной памяти и соответственно повышение стоимости оборудования (недостаток). Полоса 13,2 кбит/с (со служебной инфой – 15 кбит/с).
Характеристики голосовых кодеков
Кодек |
Тип кодека |
cкорость передачи, кбит/с |
Время наполнения кодера, мс |
Задержка кодека, мс |
Оценка MOS |
Поток, IP-пакеты |
Ethernet фреймы, кбит/с |
G.711 |
ИКМ |
64 |
0,125 |
20 |
4,1 |
64,8 |
80 |
G.723.1 (6,3) |
MP-MLQ |
6,3 |
30 |
37,5 |
3,9 |
6,9 |
17,1 |
G.723.1 (5,3) |
ACELP |
5,3 |
30 |
37,5 |
3,65 |
5,9 |
16 |
G.726-32 |
АДИКМ |
32 |
0,125 |
20 |
3,85 |
32,8 |
42,7 |
G.726-24 |
АДИКМ |
24 |
0,125 |
20 |
3,85 |
24,8 |
34,7 |
G.726-16 |
АДИКМ |
16 |
0,125 |
20 |
3,85 |
16,8 |
26,7 |
G.729 (8) |
CS-ACELP |
8 |
10 |
25 |
3,92 |
8,8 |
18,7 |
G.729 (6,4) |
CS-ACELP |
6,4 |
10 |
25 |
3,7 |
7,2 |
17,1 |