Cosa sono i codec VoIP e in che modo influiscono sulla qualità del suono delle chiamate?

Grazie al Voice over Internet Protocol (VoIP), le telefonate di oggi sono cristalline e richiedono solo una connessione Internet. Tutto è possibile grazie ai codec VoIP.

Continua a leggere mentre discutiamo cosa significa un codec e come puoi selezionare il codec giusto per il tuo sistema telefonico VoIP .

Cosa sono i codec VoIP?

Un codec VoIP è una tecnologia che determina la qualità audio, la larghezza di banda e la compressione delle chiamate telefoniche VoIP (Voice over Internet Protocol). I codec VoIP utilizzano algoritmi proprietari o open source. La parola codec è una combinazione di due termini: compressione e decompressione.

I codec sono la ragione per cui puoi scaricare un film in pochi minuti, non in ore. Esempi pratici di codec includono l'acquisizione di immagini (JPEG), il software di crittografia (AES), lo streaming multimediale (H.264) e il software di registrazione di musica e audio (MP3).

Ad esempio, i codec determinano la qualità e la larghezza di banda necessarie per guardare i video su YouTube o Netflix. Nel caso di un codec VoIP, converte i segnali vocali analogici in pacchetti digitali o in una forma digitale compressa per la trasmissione e quindi nuovamente in un segnale audio non compresso.

I codec VoIP determinano la qualità della chiamata e la latenza in una conversazione poiché la chiamata avviene tramite Internet. Potresti riscontrare alcuni problemi VoIP poiché le chiamate viaggiano su Internet.

Se il tuo provider VoIP dispone di più data center, l'affidabilità non è un problema per la stragrande maggioranza delle telefonate.

Componenti chiave dei codec VoIP

Sebbene il processo complessivo di acquisizione, conversione, trasmissione e riproduzione della voce coinvolga più componenti in un sistema VoIP, il codec stesso ha diversi aspetti chiave da considerare:

1. Frequenza di campionamento

È la frequenza alla quale il segnale vocale analogico viene campionato e convertito in dati digitali. Frequenze di campionamento più elevate catturano più dettagli e portano a una migliore qualità audio, ma richiedono anche una maggiore larghezza di banda. Le frequenze di campionamento comuni nei codec VoIP sono 8 kHz, 16 kHz e 48 kHz.

2. Profondità di bit

Ciò determina la precisione di ciascun campione, simile alla risoluzione di un'immagine. Una profondità di bit più elevata fornisce una rappresentazione più sfumata dell'onda sonora ma aumenta anche la dimensione dei dati. Le profondità di bit tipiche utilizzate sono 8 bit e 16 bit.

I bitrate audio (la quantità di dati trasferiti nell'audio) catturano più informazioni audio al secondo. Generalmente, un bitrate più elevato indica una migliore qualità del suono.

3. Algoritmo di compressione

Questo è il cuore del codec che riduce la dimensione dei dati per una trasmissione efficiente. Diversi algoritmi raggiungono diversi livelli di compressione con compromessi in termini di qualità audio e complessità di elaborazione.

I metodi di compressione comuni includono:

• Codifica sottobanda: scompone il segnale in diverse bande di frequenza e le codifica selettivamente in base all'importanza.
• Codifica predittiva lineare (LPC): prevede i campioni futuri sulla base di quelli passati, riducendo la ridondanza.
• Quantizzazione vettoriale (VQ): raggruppa campioni dal suono simile in "codici" per una rappresentazione efficiente.

4. Dimensioni del pacchetto

I dati compressi vengono suddivisi in pacchetti per la trasmissione sulla rete. Questo processo è noto come pacchettizzazione.

La dimensione del pacchetto influisce sul ritardo e sul jitter, influenzando la qualità della comunicazione in tempo reale. I buffer jitter attenuano la variabilità dei tempi di arrivo dei pacchetti memorizzando nel buffer una certa quantità di pacchetti vocali prima della riproduzione. Ciò compensa il jitter della rete .

La scelta di una dimensione ottimale bilancia l'efficienza della trasmissione riducendo al minimo i ritardi.

5. Correzione e occultamento degli errori

Le reti non sono perfette e i pacchetti possono andare persi o danneggiati. Il codec può incorporare meccanismi di correzione o occultamento degli errori per mitigare questi problemi.

La correzione degli errori tenta di recuperare i dati persi, mentre l'occultamento tenta di mascherare le informazioni mancanti utilizzando campioni circostanti.

Come funzionano i codici VoIP?

I codec VoIP codificano e decodificano i segnali vocali per trasmettere la voce su reti IP. Ecco una rapida panoramica di come funzionano:

Conversione da analogico a digitale

Un codec digitalizza innanzitutto un segnale vocale analogico proveniente da un microfono in un segnale digitale. Questo processo campiona il segnale vocale a intervalli regolari e memorizza le ampiezze della forma d'onda vocale in ciascun campione in un formato digitale.

Le frequenze di campionamento comuni sono 8.000 campioni o 16.000 al secondo.

Codifica

Il codec quindi comprime o codifica i dati vocali digitali grezzi per ottimizzarli per la trasmissione su reti a pacchetto.

Molti algoritmi di codifica/decodifica vocale (codec) utilizzano tecniche di compressione come l'analisi spettrale audio, la previsione e la codifica differenziale. Alcuni codec popolari sono G.711, G.729, Speex e OPUS.

Pacchettizzazione

I dati vocali codificati vengono quindi spezzettati e confezionati in piccoli pacchetti con allegati i dati di indirizzo e controllo. Questi pacchetti vocali possono quindi essere trasmessi sulla rete IP.

Decodifica

Quando i pacchetti raggiungono il dispositivo ricevente, il codec li scompatta, rimette insieme le informazioni vocali digitali nell'ordine corretto e decodifica i dati vocali compressi per ricostruire il segnale audio digitale originale.

Conversione da digitale ad analogico

Infine, il segnale digitale viene riconvertito in una forma d'onda analogica in modo che possa essere riprodotto attraverso un altoparlante. Questo viene fatto da un DAC (convertitore digitale-analogico).

Tipi di codec VoIP

Poiché ci sono molte scelte di codec, sceglierne uno specifico può essere complicato. Di seguito, abbiamo elencato alcuni codec individuali da considerare.

1. Codec a banda stretta

I codec a banda stretta sono codec audio progettati per funzionare a bitrate bassi, in genere inferiori a 16 kbps. Sono ottimizzati per la codifica dell'audio vocale a scapito della qualità audio musicale/a banda larga e sfruttano la gamma di frequenze relativamente ristretta del parlato umano (circa 300-3400 Hz).

I codec a banda stretta si concentrano specificamente sulla compressione della voce umana a scapito della larghezza di banda e della qualità audio generale. I loro vincoli informano applicazioni come telefonate, software per riunioni e call center, dove la larghezza di banda è limitata ma una comunicazione vocale chiara è fondamentale.

Eccone alcuni comuni.

• G.711 – Il codec a banda stretta più comune. Ha una larghezza di banda compresa tra 300 Hz e 3,4 kHz, ottimizzata per la qualità vocale della telefonia tradizionale.
• G.729 – Un altro popolare codec a banda stretta. Funziona a 8 kbps con una larghezza di banda fino a 3,4 kHz. Fornisce una buona qualità vocale a bitrate bassi.
• G.726 – Un codec a banda stretta a bitrate variabile con larghezza di banda fino a 3,4 kHz. Può funzionare tra 16 e 40 kbps.
• G.723 – Un codec legacy a banda stretta che funziona a bitrate molto bassi di 5,3 o 6,3 kbps. La qualità della voce è inferiore ma utilizzabile.

2. Codec a banda larga

I codec a banda larga si riferiscono a codec audio in grado di codificare segnali audio ad alta fedeltà oltre i limiti dei tradizionali codec di telefonia a banda stretta. Possono codificare e decodificare frequenze fino a circa 7-8 kHz, oltre il doppio della gamma di frequenza massima dei codec a banda stretta come G.711 (~3,4 kHz).

Quali sono alcuni comuni?

• G.722 – Un codec vocale HD con qualità audio migliorata grazie a una larghezza di banda più ampia da 50 Hz a 7 kHz rispetto ai codec a banda stretta.
• AMR-WB – Sta per Adaptive Multi-Rate Wideband. Sviluppato per le reti di telefonia mobile, codifica la voce HD da 50 Hz fino a 7 kHz.
• Opus – Uno dei codec a banda larga più nuovi e avanzati. Supporta una gamma di bitrate da 6 kbps a 510 kbps e larghezza di banda da banda stretta fino a 20 kHz. Fornisce grande flessibilità.

I codec a banda larga si basano su codec a banda stretta per supportare una qualità vocale e audio quasi ad alta fedeltà. Ciò avviene a scapito di bitrate più elevati. Ma con le reti moderne, i codec a banda larga vengono comunemente utilizzati per offrire comunicazioni vocali ed esperienze multimediali più ricche.

In che modo i codec migliorano la qualità delle chiamate

VoIP si basa su codec audio per codificare e decodificare i segnali vocali per la trasmissione su Internet. Questi codec comprimono l'audio per ridurre i requisiti di larghezza di banda ma possono influire sulla qualità delle chiamate se non ottimizzati correttamente.

I servizi telefonici VoIP utilizzano codec a banda larga come G.722 per supportare frequenze audio più elevate fino a 7 kHz, rispetto ai codec a banda stretta come G.711, che supportano solo fino a 3,4 kHz. Ciò consente ai codec a banda larga di rappresentare in modo più accurato la voce umana, che varia da 80 Hz a 14 kHz. Le informazioni aggiuntive ad alta frequenza trasmettono meglio sfumature come emozioni e articolazione.

I codec a banda larga campionano il segnale audio almeno 16.000 volte al secondo per catturare sufficientemente questa gamma di frequenze più ampia. I codec avanzati come Opus sono persino in grado di regolare dinamicamente il bitrate per bilanciare l'efficienza della larghezza di banda con la qualità audio.

Inoltre, le piattaforme VoIP utilizzano meccanismi come l’occultamento della perdita di pacchetti e la cancellazione dell’eco acustico per ridurre al minimo il rumore di fondo e le interferenze che possono peggiorare ulteriormente la qualità delle chiamate.

Supportando gamme di frequenza più ampie e ottimizzando le prestazioni in tempo reale, i moderni codec VoIP possono trasmettere segnali vocali più chiari e ricchi, offrendo un'esperienza di conversazione più naturale, paragonabile al parlare faccia a faccia.

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Scegliere il codec giusto

I sistemi telefonici Cloud VoIP determinano quali codec sono disponibili per il tuo hardware. I codec comprimono e decomprimono i segnali audio per trasmettere i dati vocali in modo efficiente su reti IP.

I provider VoIP trasmettono i pacchetti di dati su Internet, mentre i telefoni IP devono comprimere e decomprimere l'audio in modo efficace sugli endpoint utilizzando i codec.

Il chiamante e i telefoni chiamati negoziano il codec corretto ogni volta che si tenta di connettere una chiamata. Sia il telefono chiamante che quello ricevente dispongono di un elenco prioritario di codec supportati per concordare quello ottimale da utilizzare.

Quando arriva il momento di selezionare il miglior codec per il tuo sistema telefonico, scegli quello che funziona meglio in base alle tue esigenze. Pensa alle capacità di larghezza di banda reali del tuo team e ai volumi medi di chiamate simultanee.

Se la qualità della chiamata è una priorità assoluta, dovresti inserire prima nell'elenco delle preferenze il codec a banda larga G.722 e poi G.711. G.722 fornisce una qualità vocale eccezionale ma utilizza una maggiore larghezza di banda. Tuttavia, se la tua preoccupazione principale è un utilizzo inferiore della larghezza di banda a causa dei vincoli della rete, imposta il codec a bitrate basso G.729 prima di G.711.

Ecco una tabella che confronta i codec più diffusi.

Poiché quasi tutti i telefoni e i provider VoIP accettano ancora G.711, il nuovo codec G.722 probabilmente ha una compatibilità più limitata.

I professionisti IT spesso preferiscono il codec G.722 per conversazioni vocali straordinariamente chiare senza gravare eccessivamente sulla rete locale.

Scegli il sistema VoIP giusto per codec migliori

I sistemi telefonici VoIP migliorano la produttività aziendale consentendo una comunicazione vocale continua tra i membri del team, i partner e i clienti.

Algoritmi avanzati di compressione audio chiamati codec consentono di trasmettere voce su reti IP di alta qualità senza la complessità delle apparecchiature di telecomunicazione tradizionali.

Non è necessario preoccuparsi dei dettagli tecnici dei codec VoIP. Quando selezioni un fornitore di sistemi telefonici cloud leader del settore come Nextiva, sfrutti la sua esperienza ingegneristica per gestire le ottimizzazioni dietro le quinte.

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Domande frequenti sui codec VoIP