VoIP コーデックとは何ですか? VoIP コーデックは通話音質にどのような影響を与えますか?

ボイス オーバー インターネット プロトコル (VoIP) のおかげで、今日の通話は非常にクリアで、インターネット接続のみが必要です。 VoIP コーデックのおかげですべてが可能になります。

コーデックの意味と、 VoIP 電話システムに適切なコーデックを選択する方法について説明しますので、読み進めてください。

VoIP コーデックとは何ですか?

VoIP コーデックは、Voice over Internet Protocol (VoIP) 通話の音声品質、帯域幅、および圧縮を決定するテクノロジーです。 VoIP コーデックは、独自のアルゴリズムまたはオープンソースのアルゴリズムを使用します。 コーデックという言葉は、圧縮と解凍という 2 つの用語のかばん語です。

映画を数時間ではなく数分でダウンロードできるのは、コーデックのおかげです。 コーデックの具体的な例としては、画像キャプチャ (JPEG)、暗号化ソフトウェア (AES)、ストリーミング メディア (H.264)、音楽および音声録音ソフトウェア (MP3) などがあります。

たとえば、コーデックによって、YouTube や Netflix でビデオを視聴するために必要な品質と帯域幅が決まります。 VoIP コーデックの場合、アナログ音声信号をデジタル パケットまたは送信用の圧縮デジタル形式に変換し、非圧縮オーディオ信号に戻します。

通話はインターネット経由で行われるため、VoIP コーデックによって通話の品質と遅延が決まります。 通話はインターネット経由で行われるため、 VoIP の問題が発生する可能性があります。

VoIP プロバイダーに複数のデータ センターがある場合、ほとんどの通話において信頼性は問題になりません。

VoIP コーデックの主要コンポーネント

音声のキャプチャ、変換、送信、再生のプロセス全体には VoIP システムの複数のコンポーネントが関係しますが、コーデック自体には考慮すべき重要な側面がいくつかあります。

1. サンプリングレート

アナログ音声信号がサンプリングされてデジタル データに変換される周波数です。 サンプリング レートが高くなると、より多くの詳細がキャプチャされ、オーディオ品質が向上しますが、より多くの帯域幅が必要になります。 VoIP コーデックの一般的なサンプリング レートは、8 kHz、16 kHz、および 48 kHz です。

2. ビット深度

これにより、画像の解像度と同様に、各サンプルの精度が決まります。 ビット深度が高くなると、音波のより微妙な表現が可能になりますが、データ サイズも増加します。 使用される一般的なビット深度は 8 ビットと 16 ビットです。

オーディオ ビットレート (オーディオに転送されるデータ量) は、1 秒あたりにより多くのサウンド情報をキャプチャします。 一般に、ビットレートが高いほど音質が良いことを示します。

3. 圧縮アルゴリズム

これは、効率的な伝送のためにデータ サイズを削減するコーデックの中心です。 さまざまなアルゴリズムにより、オーディオ品質と処理の複雑さのトレードオフを伴いながら、さまざまなレベルの圧縮が実現されます。

一般的な圧縮方法には次のものがあります。

• サブバンドコーディング:信号をさまざまな周波数帯域に分解し、重要性に基づいて選択的にエンコードします。
• 線形予測コーディング (LPC):過去のサンプルに基づいて今後のサンプルを予測し、冗長性を削減します。
• ベクトル量子化 (VQ):効率的に表現するために、類似したサウンドのサンプルを「コードベクトル」にグループ化します。

4. パケットサイズ

圧縮されたデータは、ネットワーク上で送信するためにパケットに分割されます。 このプロセスはパケット化として知られています。

パケット サイズは遅延とジッターに影響を与え、リアルタイム通信の品質に影響を与えます。 ジッター バッファーは、再生前に一定量の音声パケットをバッファリングすることで、パケット到着時間の変動を平滑化します。 これにより、ネットワーク ジッターが補正されます。

最適なサイズを選択すると、遅延を最小限に抑えながら効率的な伝送のバランスが取れます。

5. エラー修正と隠蔽

ネットワークは完璧ではないため、パケットが失われたり破損したりする可能性があります。 コーデックには、エラー修正または隠蔽メカニズムを組み込んで、これらの問題を軽減できます。

エラー訂正は失われたデータを回復しようとするのに対し、隠蔽は周囲のサンプルを使用して欠落した情報を隠蔽しようとします。

VoIP コードはどのように機能しますか?

VoIP コーデックは音声信号をエンコードおよびデコードして、IP ネットワーク上で音声を送信します。 これらの仕組みの概要を次に示します。

アナログからデジタルへの変換

コーデックはまず、マイクからのアナログ音声信号をデジタル信号にデジタル化します。 このプロセスでは、音声信号を一定の間隔でサンプリングし、各サンプルの音声波形の振幅をデジタル形式で保存します。

一般的なサンプリング レートは 8,000 サンプル、つまり 1 秒あたり 16,000 サンプルです。

エンコーディング

次に、コーデックは生のデジタル音声データを圧縮またはエンコードして、パケット ネットワーク経由の送信用に最適化します。

多くの音声コーディング/デコーディング アルゴリズム (コーデック) は、オーディオ スペクトル分析、予測、差分コーディングなどの圧縮技術を使用します。 一般的なコーデックには、G.711、G.729、Speex、OPUS などがあります。

パケット化

次に、エンコードされた音声データが切り刻まれ、アドレスと制御データが付加された小さなパケットにパッケージ化されます。 これらの音声パケットは、IP ネットワーク経由で送信できます。

デコード

パケットが受信側デバイスに到着すると、コーデックはパケットを解凍し、デジタル音声情報を正しい順序に戻し、圧縮された音声データをデコードして元のデジタル オーディオ信号を再構築します。

デジタルからアナログへの変換

最後に、デジタル信号はスピーカーから再生できるようにアナログ波形に変換されます。 これは DAC (デジタル - アナログ コンバーター) によって行われます。

VoIP コーデックの種類

コーデックの選択肢はたくさんあるため、特定のコーデックを選択するのは難しい場合があります。 以下に、考慮すべき個別のコーデックをいくつかリストします。

1. 狭帯域コーデック

ナローバンド コーデックは、通常 16 kbps 未満の低ビットレートで動作するように設計されたオーディオ コーデックです。 これらは、音楽/広帯域オーディオ品質を犠牲にして音声オーディオをエンコードするように最適化されており、人間の音声の比較的狭い周波数範囲 (約 300 ～ 3400 Hz) を利用します。

狭帯域コーデックは、帯域幅と一般的なオーディオ品質を犠牲にして、人間の音声を圧縮することに特に重点を置いています。 これらの制約は、帯域幅が制限されているものの、クリアな音声通信が最も重要である電話、会議ソフトウェア、コールセンターなどのアプリケーションに影響を与えます。

一般的なものをいくつか紹介します。

• G.711 –最も一般的な狭帯域コーデック。 帯域幅は 300 Hz ～ 3.4 kHz で、従来の電話の音声品質に合わせて最適化されています。
• G.729 –もう 1 つの人気のある狭帯域コーデック。 最大 3.4 kHz の帯域幅で 8 kbps で動作します。 低ビットレートでも良好な音声品質を提供します。
• G.726 –最大 3.4 kHz の帯域幅を持つ可変ビットレートの狭帯域コーデック。 16 ～ 40 kbps で動作できます。
• G.723 – 5.3 または 6.3 kbps という非常に低いビットレートで動作する従来の狭帯域コーデック。 音声品質は低下しますが、使用可能です。

2. 広帯域コーデック

ワイドバンド コーデックとは、従来の狭帯域電話コーデックの制限を超えて、より忠実度の高いオーディオ信号をエンコードできるオーディオ コーデックを指します。 最大約 7 ～ 8 kHz の周波数をエンコードおよびデコードできます。これは、G.711 などの狭帯域コーデックの最大周波数範囲 (約 3.4 kHz) の 2 倍を超えています。

一般的なものにはどのようなものがありますか?

• G.722 –狭帯域コーデックと比較して 50 Hz ～ 7 kHz の広い帯域幅により、オーディオ品質が向上した HD 音声コーデック。
• AMR-WB –アダプティブ マルチレート ワイドバンドの略。 携帯電話ネットワーク用に開発され、50 Hz から最大 7 kHz までの HD 音声をエンコードします。
• Opus –最新かつ最先端のワイドバンド コーデックの 1 つ。 6 kbps ～ 510 kbps の範囲のビットレートと、最大 20 kHz の狭帯域の帯域幅をサポートします。 優れた柔軟性を提供します。

ワイドバンド コーデックはナローバンド コーデックに基づいて構築され、ほぼ高忠実度の音声とオーディオ品質をサポートします。 これにはビットレートが高くなります。 しかし、最新のネットワークでは、より豊かな音声通信とメディア エクスペリエンスを提供するために、ワイドバンド コーデックが一般的に採用されています。

コーデックが通話品質を向上させる仕組み

VoIP は、インターネット経由で送信する音声信号をエンコードおよびデコードするオーディオ コーデックに依存します。 これらのコーデックは音声を圧縮して帯域幅要件を削減しますが、適切に最適化されていない場合は通話品質に影響を与える可能性があります。

VoIP 電話サービスは、最大 3.4 kHz までしかサポートしない G.711 などの狭帯域コーデックと比較して、G.722 などの広帯域コーデックを使用して最大 7 kHz までのより高い音声周波数をサポートします。 これにより、広帯域コーデックが 80 Hz ～ 14 kHz の範囲の人間の音声をより正確に表現できるようになります。 追加の高周波情報により、感情や明瞭度などのニュアンスがよりよく伝わります。

広帯域コーデックは、このより広い周波数範囲を十分にキャプチャするために、オーディオ信号を 1 秒あたり少なくとも 16,000 回サンプリングします。 Opus のような高度なコーデックは、ビットレートを動的に調整して、帯域幅効率とオーディオ品質のバランスを取ることもできます。

さらに、VoIP プラットフォームは、パケット損失隠蔽や音響エコー キャンセルなどのメカニズムを使用して、通話品質をさらに低下させる可能性があるバックグラウンド ノイズや干渉を最小限に抑えます。

最新の VoIP コーデックは、より広い周波数範囲をサポートし、リアルタイム パフォーマンスを最適化することで、よりクリアで豊かな音声信号を送信でき、その結果、対面で話すのと同等のより自然な会話体験が得られます。

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適切なコーデックの選択

クラウド VoIP 電話システムは、ハードウェアで使用できるコーデックを決定します。 コーデックは音声信号を圧縮および解凍して、IP ネットワーク上で音声データを効率的に送信します。

VoIP プロバイダーはインターネット経由でデータ パケットを送信しますが、IP 電話はコーデックを使用してエンドポイントで音声を効果的に圧縮および解凍する必要があります。

発信者と着信先の電話機は、通話接続が試行されるたびに適切なコーデックをネゴシエートします。 発信側電話機と受信側電話機の両方には、使用する最適なコーデックについて合意するための、サポートされるコーデックの優先順位付きリストがあります。

電話システムに最適なコーデックを選択するときは、ニーズを考慮して最適に機能するものを選択してください。 チームの実際の帯域幅能力と平均同時通話量について考えてください。

通話品質が最優先の場合は、ワイドバンド コーデック G.722 を優先リストの最初に配置し、次に G.711 を配置する必要があります。 G.722 は優れた音声品質を提供しますが、より多くの帯域幅を使用します。 ただし、ネットワークの制約により帯域幅使用率の低下が主な懸念事項である場合は、低ビットレート コーデック G.729 を G.711 よりも先に設定します。

以下は、一般的なコーデックを比較した表です。

ほとんどすべての VoIP 電話とプロバイダーは依然として G.711 を受け入れているため、新しい G.722 コーデックの互換性はさらに制限されている可能性があります。

IT プロフェッショナルは、ローカル エリア ネットワークに過度の負担をかけることなく、非常にクリアな音声会話を実現するために G.722 コーデックを好むことがよくあります。

より良いコーデックを実現するために適切な VoIP システムを選択する

VoIP 電話システムは、チーム メンバー、パートナー、顧客間のシームレスな音声コミュニケーションを可能にし、ビジネスの生産性を向上させます。

コーデックと呼ばれる高度な音声圧縮アルゴリズムにより、従来の通信機器のような複雑さを感じることなく、IP ネットワーク上で高品質の音声を送信できるようになります。

VoIP コーデックの技術的な詳細について強調する必要はありません。 Nextiva のような業界をリードするクラウド電話システム プロバイダーを選択すると、そのエンジニアリングの専門知識を活用して舞台裏で最適化を処理できます。

Nextiva は、非常にクリアな通話品質が業務と顧客満足度にとって不可欠であると認識しています。 最適なコーデックの選択とパフォーマンスのチューニングを積極的に確保し、帯域幅の制約のバランスをとりながら自然なサウンドを実現する HD コーデックを優先します。

Nextiva の音声インフラストラクチャとネットワークは、VoIP オーディオの可能性を最大限に引き出すように設計されているため、内部の技術的なプロトコルではなくビジネス目標に集中できます。

VoIP コーデックに関するよくある質問