¿Qué son los códecs VoIP y cómo afectan la calidad del sonido de las llamadas?

Gracias al Protocolo de Voz sobre Internet (VoIP), las llamadas telefónicas actuales son nítidas y solo necesitan una conexión a Internet. Todo es posible gracias a los códecs VoIP.

Siga leyendo mientras analizamos qué significa un códec y cómo puede seleccionar el códec adecuado para su sistema telefónico VoIP .

¿Qué son los códecs VoIP?

Un códec VoIP es una tecnología que determina la calidad del audio, el ancho de banda y la compresión de las llamadas telefónicas de Voz sobre Protocolo de Internet (VoIP). Los códecs VoIP utilizan algoritmos propietarios o de código abierto. La palabra códec es una combinación de dos términos: compresión y descompresión.

Los códecs son la razón por la que puedes descargar una película en minutos, no en horas. Ejemplos prácticos de códecs incluyen captura de imágenes (JPEG), software de cifrado (AES), transmisión de medios (H.264) y software de grabación de música y audio (MP3).

Por ejemplo, los códecs determinan la calidad y el ancho de banda que necesitas para ver vídeos en YouTube o Netflix. En el caso de un códec VoIP, convierte señales de voz analógicas en paquetes digitales o en una forma digital comprimida para su transmisión y luego nuevamente en una señal de audio sin comprimir.

Los códecs VoIP determinan la calidad de la llamada y la latencia en una conversación, ya que la llamada se realiza a través de Internet. Es posible que encuentre algunos problemas de VoIP ya que las llamadas viajan a través de Internet.

Si su proveedor de VoIP tiene varios centros de datos, la confiabilidad no es un problema para la gran mayoría de las llamadas telefónicas.

Componentes clave de los códecs VoIP

Si bien el proceso general de captura, conversión, transmisión y reproducción de voz involucra múltiples componentes en un sistema VoIP, el códec en sí tiene varios aspectos clave a considerar:

1. Tasa de muestreo

Es la frecuencia a la que se muestrea la señal de voz analógica y se convierte en datos digitales. Las frecuencias de muestreo más altas capturan más detalles y conducen a una mejor calidad de audio, pero también requieren más ancho de banda. Las frecuencias de muestreo comunes en los códecs VoIP son 8 kHz, 16 kHz y 48 kHz.

2. Profundidad de bits

Esto determina la precisión de cada muestra, similar a la resolución de una imagen. Una mayor profundidad de bits proporciona una representación más matizada de la onda sonora pero también aumenta el tamaño de los datos. Las profundidades de bits típicas utilizadas son 8 bits y 16 bits.

Las tasas de bits de audio (la cantidad de datos transferidos al audio) capturan más información de sonido por segundo. Generalmente, una tasa de bits más alta indica una mejor calidad de sonido.

3. Algoritmo de compresión

Este es el corazón del códec que reduce el tamaño de los datos para una transmisión eficiente. Diferentes algoritmos logran distintos niveles de compresión con compensaciones en la calidad del audio y la complejidad del procesamiento.

Los métodos de compresión comunes incluyen:

• Codificación de subbanda: descompone la señal en diferentes bandas de frecuencia y las codifica selectivamente según su importancia.
• Codificación predictiva lineal (LPC): predice las próximas muestras basándose en las anteriores, lo que reduce la redundancia.
• Cuantización vectorial (VQ): agrupa muestras que suenan similares en "vectores de código" para una representación eficiente.

4. Tamaño del paquete

Los datos comprimidos se dividen en paquetes para su transmisión a través de la red. Este proceso se conoce como paquetización.

El tamaño del paquete afecta el retraso y la fluctuación, lo que influye en la calidad de la comunicación en tiempo real. Los buffers de fluctuación suavizan la variabilidad en los tiempos de llegada de los paquetes al almacenar en buffer una cierta cantidad de paquetes de voz antes de su reproducción. Esto compensa la fluctuación de la red .

La elección de un tamaño óptimo equilibra la transmisión eficiente y minimiza los retrasos.

5. Corrección y ocultación de errores

Las redes no son perfectas y los paquetes pueden perderse o dañarse. El códec puede incorporar mecanismos de corrección u ocultación de errores para mitigar estos problemas.

La corrección de errores intenta recuperar datos perdidos, mientras que la ocultación intenta enmascarar la información faltante mediante el uso de muestras circundantes.

¿Cómo funcionan los códigos VoIP?

Los códecs VoIP codifican y decodifican señales de voz para transmitir voz a través de redes IP. A continuación se ofrece una descripción general rápida de cómo funcionan:

Conversión analógica a digital

Un códec primero digitaliza una señal de voz analógica de un micrófono en una señal digital. Este proceso muestrea la señal de voz a intervalos regulares y almacena las amplitudes de la forma de onda de voz en cada muestra en un formato digital.

Las tasas de muestreo comunes son 8.000 muestras o 16.000 por segundo.

Codificación

Luego, el códec comprime o codifica los datos de voz digitales sin procesar para optimizarlos para la transmisión a través de redes de paquetes.

Muchos algoritmos (códecs) de codificación/decodificación de voz utilizan técnicas de compresión como análisis espectral de audio, predicción y codificación diferencial. Algunos códecs populares son G.711, G.729, Speex y OPUS.

paquetizar

Los datos de voz codificados luego se dividen y empaquetan en pequeños paquetes con datos de dirección y control adjuntos. Estos paquetes de voz pueden luego transmitirse a través de la red IP.

Descodificación

Cuando los paquetes llegan al dispositivo destinatario, el códec los descomprime, reúne la información de voz digital en el orden correcto y decodifica los datos de voz comprimidos para reconstruir la señal de audio digital original.

Conversión digital a analógica

Finalmente, la señal digital se convierte nuevamente en una forma de onda analógica para que pueda reproducirse a través de un altavoz. Esto se hace mediante un DAC (convertidor de digital a analógico).

Tipos de códecs VoIP

Como hay muchas opciones de códecs, elegir uno específico puede resultar complicado. A continuación, enumeramos algunos códecs individuales a considerar.

1. Códecs de banda estrecha

Los códecs de banda estrecha son códecs de audio diseñados para funcionar a velocidades de bits bajas, normalmente por debajo de 16 kbps. Están optimizados para codificar audio de voz a expensas de la calidad de la música/audio de banda ancha y explotan el rango de frecuencia relativamente estrecho del habla humana (alrededor de 300-3400 Hz).

Los códecs de banda estrecha se centran específicamente en comprimir la voz humana a costa del ancho de banda y la calidad general del audio. Sus limitaciones influyen en aplicaciones como llamadas telefónicas, software para reuniones y centros de llamadas, donde el ancho de banda es limitado pero la comunicación de voz clara es primordial.

Éstos son algunos de los más comunes.

• G.711: el códec de banda estrecha más común. Tiene un ancho de banda de 300 Hz a 3,4 kHz, que está optimizado para la calidad de voz de la telefonía tradicional.
• G.729: otro códec de banda estrecha popular. Opera a 8 kbps con un ancho de banda de hasta 3,4 kHz. Proporciona buena calidad de voz a velocidades de bits bajas.
• G.726: códec de banda estrecha con velocidad de bits variable y ancho de banda de hasta 3,4 kHz. Puede operar entre 16 y 40 kbps.
• G.723: un códec de banda estrecha heredado que funciona a velocidades de bits muy bajas de 5,3 o 6,3 kbps. La calidad de la voz es inferior pero utilizable.

2. Códecs de banda ancha

Los códecs de banda ancha se refieren a códecs de audio que pueden codificar señales de audio de mayor fidelidad más allá de las limitaciones de los códecs tradicionales de telefonía de banda estrecha. Pueden codificar y decodificar frecuencias de hasta aproximadamente 7-8 kHz, más del doble del rango de frecuencia máximo de códecs de banda estrecha como G.711 (~3,4 kHz).

¿Cuáles son algunos de los más comunes?

• G.722: un códec de voz HD con calidad de audio mejorada debido a un ancho de banda más amplio de 50 Hz a 7 kHz en comparación con los códecs de banda estrecha.
• AMR-WB: significa banda ancha adaptativa de múltiples velocidades. Desarrollado para redes de telefonía móvil, codifica voz HD desde 50 Hz hasta 7 kHz.
• Opus: uno de los códecs de banda ancha más nuevos y avanzados. Admite una variedad de velocidades de bits de 6 kbps a 510 kbps y ancho de banda desde banda estrecha hasta 20 kHz. Proporciona una gran flexibilidad.

Los códecs de banda ancha se basan en códecs de banda estrecha para admitir una calidad de audio y voz cercana a la alta fidelidad. Esto tiene el costo de tasas de bits más altas. Pero en las redes modernas, los códecs de banda ancha se emplean comúnmente para ofrecer comunicaciones de voz y experiencias multimedia más ricas.

Cómo los códecs mejoran la calidad de las llamadas

VoIP se basa en códecs de audio para codificar y decodificar señales de voz para su transmisión a través de Internet. Estos códecs comprimen el audio para reducir los requisitos de ancho de banda, pero pueden afectar la calidad de la llamada si no se optimizan adecuadamente.

Los servicios telefónicos VoIP utilizan códecs de banda ancha como G.722 para admitir frecuencias de audio más altas, de hasta 7 kHz, en comparación con códecs de banda estrecha como G.711, que solo admiten hasta 3,4 kHz. Esto permite que los códecs de banda ancha representen con mayor precisión la voz humana, que oscila entre 80 Hz y 14 kHz. La información adicional de alta frecuencia transmite mejor matices como la emoción y la articulación.

Los códecs de banda ancha muestrean la señal de audio al menos 16.000 veces por segundo para capturar suficientemente este rango de frecuencia más amplio. Los códecs avanzados como Opus incluso pueden ajustar dinámicamente la tasa de bits para equilibrar la eficiencia del ancho de banda con la calidad del audio.

Además, las plataformas VoIP utilizan mecanismos como ocultación de pérdida de paquetes y cancelación de eco acústico para minimizar el ruido de fondo y las interferencias que pueden degradar aún más la calidad de las llamadas.

Al admitir rangos de frecuencia más amplios y optimizar el rendimiento en tiempo real, los códecs VoIP modernos pueden transmitir señales de voz más claras y ricas, lo que da como resultado una experiencia conversacional más natural comparable a hablar cara a cara.

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Elegir el códec adecuado

Los sistemas telefónicos VoIP en la nube determinan qué códecs están disponibles para su hardware. Los códecs comprimen y descomprimen señales de audio para transmitir datos de voz de manera eficiente a través de redes IP.

Los proveedores de VoIP transmiten los paquetes de datos a través de Internet, mientras que los teléfonos IP necesitan comprimir y descomprimir el audio de manera efectiva en los puntos finales mediante códecs.

La persona que llama y los teléfonos llamados negocian el códec adecuado cada vez que hay un intento de conexión de llamada. Tanto el teléfono de la persona que llama como el del receptor tienen una lista priorizada de códecs compatibles para acordar cuál es el óptimo a utilizar.

Cuando llegue el momento de seleccionar el mejor códec para su sistema telefónico, opte por el que mejor funcione según sus necesidades. Piense en las capacidades de ancho de banda del mundo real de su equipo y en los volúmenes promedio de llamadas simultáneas.

Si la calidad de la llamada es una prioridad máxima, debe colocar el códec de banda ancha G.722 primero en su lista de preferencias y luego el G.711. G.722 proporciona una calidad de voz excepcional pero utiliza más ancho de banda. Sin embargo, si su principal preocupación es una menor utilización del ancho de banda debido a limitaciones de la red, configure el códec de baja velocidad de bits G.729 antes que el G.711.

Aquí hay una tabla que compara los códecs populares.

Dado que casi todos los teléfonos y proveedores de VoIP todavía aceptan G.711, es probable que el códec G.722 más nuevo tenga una compatibilidad más limitada.

Los profesionales de TI suelen preferir el códec G.722 para conversaciones de voz notablemente claras sin suponer una carga excesiva para la red de área local.

Elija el sistema VoIP adecuado para obtener mejores códecs

Los sistemas telefónicos VoIP mejoran la productividad de su empresa al permitir una comunicación de voz fluida entre los miembros de su equipo, socios y clientes.

Los algoritmos avanzados de compresión de audio, llamados códecs, permiten transmitir voz de alta calidad a través de redes IP sin la complejidad de los equipos de telecomunicaciones tradicionales.

No necesita preocuparse por los detalles técnicos de los códecs VoIP. Cuando selecciona un proveedor de sistemas telefónicos en la nube líder en la industria como Nextiva, aprovecha su experiencia en ingeniería para manejar las optimizaciones entre bastidores.

Nextiva reconoce que una calidad de llamadas nítida es esencial para sus operaciones y la satisfacción del cliente. Garantizamos de forma proactiva la selección óptima de códecs y el ajuste del rendimiento, priorizando los códecs HD para un sonido natural y equilibrando las limitaciones de ancho de banda.

La infraestructura de voz y las redes de Nextiva están diseñadas para desbloquear todo el potencial del audio VoIP, para que pueda concentrarse en los objetivos comerciales en lugar de en los protocolos técnicos ocultos.

Preguntas frecuentes sobre códecs VoIP