47370 (665778), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Задачи кодирования речевых сигналов. Важным фактором ощущаемого качества кодера является полоса звуковых частот, в которой передается кодируемый сигнал. До настоящего времени большинство кодеков, испо­льзуемых в современной телефонной связи, занимают полосу 300...3400 Гц (так называемая узкополосная речь). Это огра­ничение существует почти 100 лет, причем сами сети полосу частот не ограничивают (ограничение обусловлено характери­стиками применяемых преобразователей). Именно частота 3,4 кГц была принята в качестве верхней граничной для комму­тируемой телефонной сети общего пользования в стандарте цифровой передачи G.711. Хотя большая часть энергии чаше всего содержится в гласных звуках, которые занимают полосу частот ниже 3 кГц, согласные, несущие критическую информацию, часто требуют полосы частот выше 3 кГц. Поэтому узкополосные системы могут ухудшить разборчи­вость, например, звуки "с" и "ф" различаются только за счет частот выше 3 кГц. С другой стороны, увеличение полосы частот сигнала до 50...7000 Гц (так называемой широкой полосы), улучшает разборчивость, что требует от слушателя меньшей концентрации внимания, а следовательно, значите­льно снижает усталость.

Сегодня в эксплуатации много узкополосных речевых кодеров - начиная с G.711, который применяется в КТСОП со скоростью передачи 64 кбит/с, до G.729 (8 кбит/с) и G.723.1 (6,4 и 5,3 кбит/с), которые используются в услугах мультимедиа. Одним из кодеров, разработанных для мобиль­ных сетей и работы с разными скоростями передачи вплоть до 43 кбит/с, является адаптивный многоскоростной кодек AMR (Adaptive Multi-Rate). В настоящее время мало работ по новым узкополосным кодерам - может быть, потому, что уже существуют кодеры для большинства применений. Един­ственная область, в которой появляются новые узкополосные кодеры - это специальные разработки для пакетных систем Интернет-телефонии. В них созданы более робастные к потерям пакетов кодеры, чем предыдущие кодеры, разрабо­танные для сетей с коммутацией каналов. Это кодеры iLBC (предложенные комиссией IETF) и Enhanced G.711J про­изводства Global IP Sound, Steex.

Рассмотрим их основные характеристики и применение.

iLBC (internet Low Bitrate Codec) – это свободный от лицензионных отчислений кодек для голосовой связи через интернет. Кодек предназначен для узкополосных интернет каналов, со скоростью передачи аудио сигнала (человеческой речи) 13.33 кбит/с при длине кадра в 30 мс или 15.20 кбит/с при 20 мс. Кодек iLBC позволяет добиться хорошего качества передачи аудио сигнала даже при некоторых искажениях, которые происходят в связи с потерей или задержкой пакетов.

iLBC описан в стандарте в RFC 3951. Это один из кодеков, который используется в Gizmo Project, Ekiga, OpenWengo, Google Talk, Skype и Yahoo! Messenger.

• Частота дискретизации 8 кГц/16 бит (160 отсчетов для 20-мс кадров, 240 отсчетов для 30-мс кадров)

• Управляемая реакция на потерю пакетов, задержки и джиттер

• Фиксированный битрейт (15.2 кбит/с для 20-мс кадров, 13.33 кбит/с для 30-мс кадров)

• Фиксированный размер кадра (304 бита в кадре для 20-мс кадров, 400 бит в кадре для 30-мс кадров)

• Обеспечивается устойчивость к потерям пакетов на уровне ИКМ со скрытием потерь пакетов, как в ITU-T G.711

• Загрузка процессора на уровне G.729a при более высоком качестве и лучшей реакции на потерю пакетов

• Лицензионная чистота и свобода от лицензионных отчислений

• Коммерческое использование исходного кода, предлагаемого GIPS, требует лицензирования

• Тестирование PSQM при идеальных условиях приводит к усредненной субъективной оценке (MOS) в 4.14 для iLBC (15.2 кбит/с), сравнимой с оценкой 4.45 для G.711 (Мю-закон)

Speex – это свободный кодек для сжатия речевого сигнала, который может использоваться в VoIP приложениях и подкастах. Он не имеет никаких патентных ограничений и лицензирован под последней версией лицензии BSD (без третьей статьи). Speex может быть использован совместно с медиа-контейнером Ogg или передаваться напрямую через UDP/RTP.

Разработчики позиционируют их проект как дополнение к Vorbis, формату сжатия звука общего назначения.

В отличие от многих других кодеков речи, Speex в основном предназначается не для сотовых телефонов, а для использования в Voice over IP (VoIP) и создания файлов со сжатым звуком. Speex оптимизирован для получения высококачественного речевого сигнала при низких битрейтах. Для достижения этой цели кодек использует переменный битрейт и поддерживает разные диапазоны частот: сверхширокий (англ. ultra-wideband, частота дискретизации 32 КГц), широкий (англ. wideband, 16 КГц) и узкий (англ. narrowband, качество телефонной линии, 8 КГц). Направленность на Voice over IP (VoIP) вместо сотовой связи означает, что Speex должен быть устойчив к потерям пакетов данных, но не к повреждению их, так как UDP (протокол неподтверждаемой доставки сообщений) предоставляет информацию лишь двух видов — данные прибыли неповрежденными или же потеряны. Эта особенность определяет выбор для Speex техники кодирования Code Excited Linear Prediction (CELP).

Основные характеристики кодека:

• Свободное и открытое программное обеспечение, не имеет патентных ограничений

• Интеграция широко- и узкополосного канала в одном потоке данных

• Динамическое переключение битрейта и переменный битрейт (англ. Variable bit-rate, VBR)

• Детектор речевой активности (англ. Voice Activity Detection, VAD, интегрирован с VBR)

• Variable complexity

• Опция декодера — интенсивное стерео (англ. Intensity stereo)

Однако наряду с разработками узкополосных речевых кодеков большое внимание специалистов привлекают широ­кополосные речевые кодеки, рассчитанные на полосу частот речевого сигнала 50...7000 Гц. Первые широкополосные кодеры G.722 (48. 56 и 64 кбит, с) были стандартизированы МСЭ в 1988 г. Первоначально предполагалось, что они заменят кодеры G.711, когда ЦСИО получат более широкое распространение. Это кодеры со сложной формой сигнала, которые работают с двумя поддиапазонами и имеют хорошие характеристики, но невысокий коэффициент сжатия. Затем последовала рекомендация G.722.1 (24 и 32 кбит/с) на кодер, широко используемый в настоящее время в терминалах конференц-связи.

В 2000 г. проектом 3GPP был стандартизирован кодер AMR-WB (Adaptive Multi-Rate Wide Band) для применения в мобильных системах третьего поколения. В 2001 г. он был стандартизирован МСЭ в качестве последнего широкополос­ного кодера G.722.2. Кодер работает с разными скоростями передачи от 6,6 до 23,85 кбит/с, но его вычислительная сложность может быть ограничена возможностями реализа­ции. Очень важно, что обе организации (МСЭ и 3GPP) приняли один и тот же кодер, так как это устраняет необходимость перекодирования при работе между провод­ными и беспроводными сервисами. В конечном счете это снизит стоимость и улучшит характеристики передачи "из конца в конец". По проекту 3GPP также реализована версия AMR-WB+ (в 2004 г.). Она позволяет улучшить характери­стики при передаче неречевых сигналов и является обратно совместимым расширением стандарта AMR-WB. Цель версии возможность применения в системах передачи с коммута­цией пакетов также услуг мультимедиа. В Интернете можно найти сведения и о многих других разработках широкополос­ных кодеков. Расширен для широкополосного применения и кодек G.729 путем создания возможности многоскоростной передачи (рекомендация G.729EV 2006 г.).

Обзор развития достижений в области техники кодирования речевых сигналов дает основания считать, что в настоящее время существуют все предпосылки для постепенного повсе­местного перевода телефонной связи на полосу 50-7000 Гц. Этот вывод относится не только к сети Интернет и пакетной передаче, но и к традиционным цифровым телефонным сетям общего пользования. Скорость передачи 64 кбит/с в таких сетях вполне достаточна для существенного повышения качества передачи и разборчивости речи за счет изменения системы кодирования в оконечных пунктах.

Список литературы.

1. Шелухин О.И., Лукьянцев Н.Ф. «Цифровая обработка и передача речи». М., «Радио и связь», 2000.

2. А.М. Меккель. «Влияние переходов «аналог-цифра и «цифра-аналог» при построении сетей на основе перспективных технологий». «Электросвязь».–2008. –№6. –с. 41-48.

3. М.И. Максимов, Н.А. Сидорова, О.В. Чернояров. «Проектирование низкоскоростных речепреобразующих устройств для каналов с высоким процентом ошибок». «Электросвязь». –2008. – №7. –с. 48-50.

4. А.А. Иванов, О.И. Фаерберг, К.Ю. Никашев. «Концепция модернизация сети общего пользования». «Электросвязь». –2008. –№8. –с. 18-23.

5. В.И. Нейман, Д.А. Селезнев. «Интернет-телефония и перспективы ее развития». «Электросвязь». –2008. –№1. –с. 6-9.

6. http://ru.wikipedia.org/wiki/Speex

7. http://ru.wikipedia.org/wiki/ILBC

30

Характеристики

Список файлов реферата