Que sont les codecs VoIP et comment affectent-ils la qualité du son des appels ?

Grâce à la voix sur protocole Internet (VoIP), les appels téléphoniques d'aujourd'hui sont d'une clarté cristalline et ne nécessitent qu'une connexion Internet. Tout est possible grâce aux codecs VoIP.

Continuez à lire pendant que nous discutons de ce que signifie un codec et de la manière dont vous pouvez sélectionner le bon codec pour votre système téléphonique VoIP .

Que sont les codecs VoIP ?

Un codec VoIP est une technologie qui détermine la qualité audio, la bande passante et la compression des appels téléphoniques VoIP (Voice over Internet Protocol). Les codecs VoIP utilisent des algorithmes propriétaires ou open source. Le mot codec est un mot-valise de deux termes : Compression et Décompression.

Les codecs sont la raison pour laquelle vous pouvez télécharger un film en quelques minutes, et non en quelques heures. Des exemples pratiques de codecs incluent la capture d'images (JPEG), les logiciels de cryptage (AES), le streaming multimédia (H.264) et les logiciels d'enregistrement de musique et audio (MP3).

Par exemple, les codecs déterminent la qualité et la bande passante dont vous avez besoin pour regarder des vidéos sur YouTube ou Netflix. Dans le cas d'un codec VoIP, il convertit les signaux vocaux analogiques en paquets numériques ou en une forme numérique compressée pour la transmission, puis à nouveau en un signal audio non compressé.

Les codecs VoIP déterminent la qualité de l'appel et la latence d'une conversation puisque l'appel a lieu via Internet. Vous pourriez rencontrer des problèmes de VoIP puisque les appels transitent par Internet.

Si votre fournisseur VoIP dispose de plusieurs centres de données, la fiabilité n'est pas un problème pour la grande majorité des appels téléphoniques.

Composants clés des codecs VoIP

Bien que le processus global de capture, de conversion, de transmission et de lecture de la voix implique plusieurs composants dans un système VoIP, le codec lui-même doit prendre en compte plusieurs aspects clés :

1. Taux d'échantillonnage

C'est la fréquence à laquelle le signal vocal analogique est échantillonné et converti en données numériques. Des taux d'échantillonnage plus élevés capturent plus de détails et conduisent à une meilleure qualité audio, mais nécessitent également plus de bande passante. Les taux d'échantillonnage courants dans les codecs VoIP sont 8 kHz, 16 kHz et 48 kHz.

2. Profondeur de bits

Cela détermine la précision de chaque échantillon, similaire à la résolution d’une image. Une profondeur de bits plus élevée fournit une représentation plus nuancée de l’onde sonore mais augmente également la taille des données. Les profondeurs de bits typiques utilisées sont 8 bits et 16 bits.

Les débits audio (la quantité de données transférées en audio) capturent plus d'informations sonores par seconde. Généralement, un débit binaire plus élevé indique une meilleure qualité sonore.

3. Algorithme de compression

C'est le cœur du codec qui réduit la taille des données pour une transmission efficace. Différents algorithmes atteignent différents niveaux de compression avec des compromis en termes de qualité audio et de complexité de traitement.

Les méthodes de compression courantes incluent :

• Codage de sous-bande : décompose le signal en différentes bandes de fréquences et les code sélectivement en fonction de leur importance.
• Codage prédictif linéaire (LPC) : prédit les échantillons à venir en fonction des échantillons passés, réduisant ainsi la redondance.
• Quantification vectorielle (VQ) : regroupe les échantillons aux sons similaires en « vecteurs de code » pour une représentation efficace.

4. Taille du paquet

Les données compressées sont divisées en paquets pour être transmises sur le réseau. Ce processus est connu sous le nom de mise en paquets.

La taille des paquets affecte le retard et la gigue, influençant ainsi la qualité de la communication en temps réel. Les tampons de gigue atténuent la variabilité des délais d'arrivée des paquets en mettant en mémoire tampon une certaine quantité de paquets vocaux avant leur diffusion. Cela compense la gigue du réseau .

Le choix d'une taille optimale équilibre une transmission efficace tout en minimisant les retards.

5. Correction et dissimulation des erreurs

Les réseaux ne sont pas parfaits et les paquets peuvent être perdus ou corrompus. Le codec peut intégrer des mécanismes de correction d'erreurs ou de masquage pour atténuer ces problèmes.

La correction d'erreur tente de récupérer les données perdues, tandis que la dissimulation tente de masquer les informations manquantes en utilisant des échantillons environnants.

Comment fonctionnent les codes VoIP ?

Les codecs VoIP codent et décodent les signaux vocaux pour transmettre la voix sur les réseaux IP. Voici un bref aperçu de leur fonctionnement :

Conversion analogique-numérique

Un codec numérise d'abord un signal vocal analogique provenant d'un microphone en un signal numérique. Ce processus échantillonne le signal vocal à intervalles réguliers et stocke les amplitudes de la forme d'onde vocale à chaque échantillon dans un format numérique.

Les taux d'échantillonnage courants sont de 8 000 échantillons ou 16 000 par seconde.

Codage

Le codec compresse ou code ensuite les données vocales numériques brutes pour les optimiser pour la transmission sur les réseaux par paquets.

De nombreux algorithmes de codage/décodage vocal (codecs) utilisent des techniques de compression telles que l'analyse spectrale audio, la prédiction et le codage différentiel. Certains codecs populaires sont G.711, G.729, Speex et OPUS.

Mise en paquets

Les données vocales codées sont ensuite découpées et regroupées en petits paquets auxquels sont attachées des données d'adresse et de contrôle. Ces paquets vocaux peuvent ensuite être transmis sur le réseau IP.

Décodage

Lorsque les paquets atteignent l'appareil destinataire, le codec les décompresse, rassemble les informations vocales numériques dans le bon ordre et décode les données vocales compressées pour reconstruire le signal audio numérique d'origine.

Conversion numérique-analogique

Enfin, le signal numérique est reconverti en une forme d’onde analogique afin qu’il puisse être diffusé via un haut-parleur. Cela se fait par un DAC (convertisseur numérique-analogique).

Types de codecs VoIP

Comme il existe de nombreux choix de codecs, en choisir un spécifique peut être délicat. Ci-dessous, nous avons répertorié quelques codecs individuels à prendre en compte.

1. Codecs à bande étroite

Les codecs à bande étroite sont des codecs audio conçus pour fonctionner à de faibles débits, généralement inférieurs à 16 kbps. Ils sont optimisés pour l'encodage de l'audio vocal au détriment de la qualité audio de la musique/large bande et exploitent la plage de fréquences relativement étroite de la parole humaine (environ 300 à 3 400 Hz).

Les codecs à bande étroite se concentrent spécifiquement sur la compression de la voix humaine au détriment de la bande passante et de la qualité audio générale. Leurs contraintes influencent les applications telles que les appels téléphoniques, les logiciels de réunion et les centres d'appels, où la bande passante est limitée mais où une communication vocale claire est primordiale.

En voici quelques-uns courants.

• G.711 – Le codec à bande étroite le plus courant. Il dispose d'une bande passante de 300 Hz à 3,4 kHz, optimisée pour la qualité vocale de la téléphonie traditionnelle.
• G.729 – Un autre codec à bande étroite populaire. Fonctionne à 8 kbps avec une bande passante allant jusqu'à 3,4 kHz. Fournit une bonne qualité vocale à faible débit.
• G.726 – Un codec à bande étroite à débit binaire variable avec une bande passante allant jusqu'à 3,4 kHz. Peut fonctionner entre 16 et 40 kbps.
• G.723 – Un codec à bande étroite existant qui fonctionne à des débits binaires très faibles de 5,3 ou 6,3 kbps. La qualité de la voix est inférieure mais utilisable.

2. Codecs large bande

Les codecs à large bande font référence aux codecs audio capables de coder des signaux audio de plus haute fidélité au-delà des limites des codecs de téléphonie à bande étroite traditionnels. Ils peuvent coder et décoder des fréquences allant jusqu'à environ 7 à 8 kHz, soit plus du double de la plage de fréquences maximale des codecs à bande étroite comme le G.711 (~ 3,4 kHz).

Quels sont les plus courants ?

• G.722 – Un codec vocal HD avec une qualité audio améliorée grâce à une bande passante plus large de 50 Hz à 7 kHz par rapport aux codecs à bande étroite.
• AMR-WB – signifie Adaptive Multi-Rate Wideband. Développé pour les réseaux de téléphonie mobile, il code la voix HD de 50 Hz à 7 kHz.
• Opus – L'un des codecs large bande les plus récents et les plus avancés. Prend en charge une gamme de débits binaires allant de 6 kbps à 510 kbps et une bande passante allant de la bande étroite jusqu'à 20 kHz. Offre une grande flexibilité.

Les codecs à large bande s'appuient sur des codecs à bande étroite pour prendre en charge une qualité vocale et audio proche de la haute fidélité. Cela se fait au prix de débits binaires plus élevés. Mais avec les réseaux modernes, les codecs large bande sont couramment utilisés pour offrir des communications vocales et des expériences multimédias plus riches.

Comment les codecs améliorent la qualité des appels

La VoIP s'appuie sur des codecs audio pour coder et décoder les signaux vocaux à transmettre sur Internet. Ces codecs compressent l'audio pour réduire les besoins en bande passante, mais peuvent avoir un impact sur la qualité des appels s'ils ne sont pas correctement optimisés.

Les services téléphoniques VoIP utilisent des codecs à large bande comme le G.722 pour prendre en charge des fréquences audio plus élevées jusqu'à 7 kHz, par rapport aux codecs à bande étroite comme le G.711, qui ne prennent en charge que jusqu'à 3,4 kHz. Cela permet aux codecs à large bande de représenter plus précisément la voix humaine, qui va de 80 Hz à 14 kHz. Les informations supplémentaires à haute fréquence transmettent mieux les nuances telles que l’émotion et l’articulation.

Les codecs à large bande échantillonnent le signal audio au moins 16 000 fois par seconde pour capturer suffisamment cette plage de fréquences plus large. Les codecs avancés comme Opus sont même capables d'ajuster dynamiquement le débit binaire pour équilibrer l'efficacité de la bande passante et la qualité audio.

De plus, les plates-formes VoIP utilisent des mécanismes tels que la dissimulation des pertes de paquets et l'annulation de l'écho acoustique pour minimiser le bruit de fond et les interférences susceptibles de dégrader davantage la qualité des appels.

En prenant en charge des gammes de fréquences plus larges et en optimisant les performances en temps réel, les codecs VoIP modernes peuvent transmettre des signaux vocaux plus clairs et plus riches, ce qui se traduit par une expérience conversationnelle plus naturelle comparable à une conversation en face à face.

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Choisir le bon codec

Les systèmes téléphoniques Cloud VoIP déterminent quels codecs sont disponibles pour votre matériel. Les codecs compressent et décompressent les signaux audio pour transmettre efficacement les données vocales sur les réseaux IP.

Les fournisseurs VoIP transmettent les paquets de données sur Internet, tandis que les téléphones IP doivent compresser et décompresser efficacement l'audio sur les points finaux à l'aide de codecs.

L'appelant et les téléphones appelés négocient le codec approprié chaque fois qu'il y a une tentative de connexion d'appel. Les téléphones de l'appelant et du destinataire disposent d'une liste prioritaire de codecs pris en charge pour convenir du codec optimal à utiliser.

Lorsque vient le temps de sélectionner le meilleur codec pour votre système téléphonique, optez pour celui qui fonctionne le mieux compte tenu de vos besoins. Pensez aux capacités réelles de bande passante de votre équipe et aux volumes moyens d'appels simultanés.

Si la qualité des appels est une priorité absolue, vous devez placer le codec large bande G.722 en premier dans votre liste de préférences, puis G.711. G.722 offre une qualité vocale exceptionnelle mais utilise plus de bande passante. Toutefois, si une utilisation moindre de la bande passante est votre principale préoccupation en raison de contraintes réseau, définissez le codec à faible débit G.729 avant le G.711.

Voici un tableau comparant les codecs populaires.

Étant donné que presque tous les téléphones et fournisseurs VoIP acceptent toujours le G.711, le nouveau codec G.722 a probablement une compatibilité plus limitée.

Les professionnels de l'informatique préfèrent souvent le codec G.722 pour des conversations vocales remarquablement claires sans imposer une charge excessive au réseau local.

Choisissez le bon système VoIP pour de meilleurs codecs

Les systèmes téléphoniques VoIP améliorent la productivité de votre entreprise en permettant une communication vocale transparente entre les membres de votre équipe, vos partenaires et vos clients.

Des algorithmes avancés de compression audio appelés codecs permettent de transmettre des réseaux voix sur IP de haute qualité sans la complexité des équipements de télécommunications traditionnels.

Vous n'avez pas besoin de vous soucier des détails techniques des codecs VoIP. Lorsque vous sélectionnez un fournisseur de systèmes téléphoniques cloud leader du secteur comme Nextiva, vous tirez parti de son expertise en ingénierie pour gérer les optimisations en coulisses.

Nextiva reconnaît la qualité cristalline des appels comme essentielle à vos opérations et à la satisfaction de vos clients. Nous garantissons de manière proactive une sélection optimale des codecs et un réglage des performances, en donnant la priorité aux codecs HD pour un son naturel tout en équilibrant les contraintes de bande passante.

L'infrastructure vocale et les réseaux de Nextiva sont conçus pour libérer tout le potentiel de l'audio VoIP — afin que vous puissiez vous concentrer sur les objectifs commerciaux plutôt que sur les protocoles techniques sous le capot.

FAQ sur les codecs VoIP