Что такое кодеки VoIP и как они влияют на качество звука при вызове?

Благодаря протоколу передачи голоса по Интернету (VoIP) современные телефонные звонки становятся кристально чистыми и требуют только подключения к Интернету. Все это возможно благодаря кодекам VoIP.

Продолжайте читать, пока мы обсуждаем, что означает кодек и как выбрать правильный кодек для вашей телефонной системы VoIP .

Что такое кодеки VoIP?

Кодек VoIP — это технология, которая определяет качество звука, полосу пропускания и сжатие телефонных вызовов по протоколу передачи голоса по Интернету (VoIP). Кодеки VoIP используют либо собственные алгоритмы, либо алгоритмы с открытым исходным кодом. Слово «кодек» представляет собой смесь двух терминов: «сжатие» и «декомпрессия».

Кодеки — это причина, по которой вы можете скачать фильм за считанные минуты, а не часы. Практические примеры кодеков включают в себя захват изображений (JPEG), программное обеспечение для шифрования (AES), потоковое мультимедиа (H.264), а также программное обеспечение для записи музыки и звука (MP3).

Например, кодеки определяют качество и пропускную способность, необходимые для просмотра видео на YouTube или Netflix. В случае кодека VoIP он преобразует аналоговые голосовые сигналы в цифровые пакеты или сжатую цифровую форму для передачи, а затем обратно в несжатый аудиосигнал.

Кодеки VoIP определяют качество вызова и задержку разговора, поскольку вызов происходит через Интернет. Вы можете столкнуться с некоторыми проблемами VoIP , поскольку звонки передаются через Интернет.

Если у вашего провайдера VoIP есть несколько центров обработки данных, надежность для подавляющего большинства телефонных звонков не является проблемой.

Ключевые компоненты кодеков VoIP

Хотя общий процесс захвата, преобразования, передачи и воспроизведения голоса включает в себя несколько компонентов системы VoIP, сам кодек имеет несколько ключевых аспектов, которые следует учитывать:

1. Частота дискретизации

Это частота, на которой аналоговый голосовой сигнал дискретизируется и преобразуется в цифровые данные. Более высокие частоты дискретизации захватывают больше деталей и приводят к лучшему качеству звука, но также требуют большей полосы пропускания. Обычные частоты дискретизации в кодеках VoIP составляют 8 кГц, 16 кГц и 48 кГц.

2. Разрядность

Это определяет точность каждого образца, аналогичную разрешению изображения. Более высокая разрядность обеспечивает более детальное представление звуковой волны, но также увеличивает размер данных. Типичная используемая разрядность — 8 и 16 бит.

Битрейт аудио (объем данных, передаваемых в аудио) захватывает больше звуковой информации в секунду. Как правило, более высокий битрейт означает лучшее качество звука.

3. Алгоритм сжатия

Это сердце кодека, которое уменьшает размер данных для эффективной передачи. Различные алгоритмы обеспечивают разные уровни сжатия с компромиссом в качестве звука и сложности обработки.

Общие методы сжатия включают в себя:

• Поддиапазонное кодирование: разлагает сигнал на различные частотные диапазоны и выборочно кодирует их в зависимости от важности.
• Линейное прогнозирующее кодирование (LPC): прогнозирует предстоящие выборки на основе прошлых, уменьшая избыточность.
• Векторное квантование (VQ): группирует схожие по звучанию семплы в «кодовекторы» для эффективного представления.

4. Размер пакета

Сжатые данные разделяются на пакеты для передачи по сети. Этот процесс известен как пакетизация.

Размер пакета влияет на задержку и дрожание, влияя на качество связи в реальном времени. Буферы джиттера сглаживают изменчивость времени прибытия пакетов, буферизуя определенное количество голосовых пакетов перед воспроизведением. Это компенсирует джиттер сети .

Выбор оптимального размера обеспечивает баланс между эффективной передачей и минимизацией задержек.

5. Исправление и сокрытие ошибок

Сети не идеальны, и пакеты могут быть потеряны или повреждены. Кодек может включать механизмы исправления или сокрытия ошибок для устранения этих проблем.

Исправление ошибок пытается восстановить потерянные данные, а маскирование пытается замаскировать недостающую информацию, используя окружающие образцы.

Как работают VoIP-коды?

Кодеки VoIP кодируют и декодируют голосовые сигналы для передачи голоса по IP-сетям. Вот краткий обзор того, как они работают:

Аналого-цифровое преобразование

Кодек сначала оцифровывает аналоговый голосовой сигнал с микрофона в цифровой сигнал. Этот процесс осуществляет выборку голосового сигнала через равные промежутки времени и сохраняет амплитуды голосового сигнала для каждой выборки в цифровом формате.

Обычная частота дискретизации составляет 8000 выборок или 16000 в секунду.

Кодирование

Затем кодек сжимает или кодирует необработанные цифровые голосовые данные, чтобы оптимизировать их для передачи по пакетным сетям.

Многие алгоритмы кодирования/декодирования голоса (кодеки) используют методы сжатия, такие как спектральный анализ звука, прогнозирование и дифференциальное кодирование. Некоторые популярные кодеки: G.711, G.729, Speex и OPUS.

Пакетирование

Закодированные голосовые данные затем измельчаются и упаковываются в небольшие пакеты с прикрепленными к ним адресными и управляющими данными. Эти голосовые пакеты затем могут передаваться по IP-сети.

Декодирование

Когда пакеты достигают устройства-получателя, кодек распаковывает их, объединяет цифровую голосовую информацию в правильном порядке и декодирует сжатые голосовые данные для восстановления исходного цифрового аудиосигнала.

Цифро-аналоговое преобразование

Наконец, цифровой сигнал преобразуется обратно в аналоговый сигнал, чтобы его можно было воспроизводить через динамик. Это делается с помощью ЦАП (цифро-аналогового преобразователя).

Типы кодеков VoIP

Поскольку существует множество вариантов кодеков, выбрать конкретный может быть непросто. Ниже мы перечислили несколько отдельных кодеков, на которые стоит обратить внимание.

1. Узкополосные кодеки

Узкополосные кодеки — это аудиокодеки, предназначенные для работы с низким битрейтом, обычно ниже 16 кбит/с. Они оптимизированы для кодирования речевого звука за счет качества музыки/широкополосного звука и используют относительно узкий диапазон частот человеческой речи (около 300–3400 Гц).

Узкополосные кодеки специально предназначены для сжатия человеческого голоса за счет полосы пропускания и общего качества звука. Их ограничения используются в таких приложениях, как телефонные звонки, программное обеспечение для встреч и колл-центры, где пропускная способность ограничена, но четкая голосовая связь имеет первостепенное значение.

Вот несколько распространенных из них.

• G.711 – Самый распространенный узкополосный кодек. Он имеет полосу пропускания от 300 Гц до 3,4 кГц, которая оптимизирована для качества передачи голоса в традиционной телефонии.
• G.729 – еще один популярный узкополосный кодек. Работает на скорости 8 кбит/с с полосой пропускания до 3,4 кГц. Обеспечивает хорошее качество передачи голоса при низких битрейтах.
• G.726 — узкополосный кодек с переменным битрейтом и полосой пропускания до 3,4 кГц. Может работать со скоростью 16-40 кбит/с.
• G.723 – устаревший узкополосный кодек, работающий с очень низкой скоростью передачи данных 5,3 или 6,3 кбит/с. Качество голоса ниже, но можно использовать.

2. Широкополосные кодеки

Широкополосные кодеки — это аудиокодеки, которые могут кодировать аудиосигналы более высокого качества, выходящие за рамки ограничений традиционных узкополосных телефонных кодеков. Они могут кодировать и декодировать частоты примерно до 7–8 кГц, что вдвое превышает максимальный диапазон частот узкополосных кодеков, таких как G.711 (~ 3,4 кГц).

Каковы некоторые общие?

• G.722 — голосовой кодек HD с улучшенным качеством звука благодаря более широкой полосе пропускания от 50 Гц до 7 кГц по сравнению с узкополосными кодеками.
• AMR-WB – означает адаптивную многоскоростную широкополосную связь. Разработанный для сетей мобильной связи, он кодирует голос высокой четкости в диапазоне от 50 Гц до 7 кГц.
• Opus – один из новейших и наиболее совершенных широкополосных кодеков. Поддерживает диапазон битрейтов от 6 кбит/с до 510 кбит/с и полосу пропускания от узкополосной до 20 кГц. Обеспечивает большую гибкость.

Широкополосные кодеки основаны на узкополосных кодеках и обеспечивают почти высокое качество передачи голоса и звука. Это происходит за счет более высокого битрейта. Но в современных сетях широкополосные кодеки обычно используются для обеспечения более качественной голосовой связи и мультимедийных возможностей.

Как кодеки улучшают качество звонков

VoIP использует аудиокодеки для кодирования и декодирования голосовых сигналов для передачи через Интернет. Эти кодеки сжимают звук, чтобы снизить требования к полосе пропускания, но могут повлиять на качество звонков, если их не оптимизировать должным образом.

Телефонные службы VoIP используют широкополосные кодеки, такие как G.722, для поддержки более высоких звуковых частот до 7 кГц по сравнению с узкополосными кодеками, такими как G.711, которые поддерживают только до 3,4 кГц. Это позволяет широкополосным кодекам более точно передавать человеческий голос в диапазоне от 80 Гц до 14 кГц. Дополнительная высокочастотная информация лучше передает такие нюансы, как эмоции и артикуляция.

Широкополосные кодеки дискретизируют аудиосигнал не менее 16 000 раз в секунду, чтобы в достаточной степени охватить этот более широкий диапазон частот. Усовершенствованные кодеки, такие как Opus, даже способны динамически регулировать битрейт, чтобы сбалансировать эффективность использования полосы пропускания и качество звука.

Кроме того, платформы VoIP используют такие механизмы, как маскирование потери пакетов и подавление акустического эха, чтобы минимизировать фоновый шум и помехи, которые могут еще больше ухудшить качество связи.

Поддерживая более широкий диапазон частот и оптимизируя производительность в режиме реального времени, современные кодеки VoIP могут передавать более четкие и насыщенные голосовые сигналы, что обеспечивает более естественное общение, сравнимое с разговором лицом к лицу.

Связанная статья

Как работает VoIP? Руководство для начинающих по телефонным системам VoIP

Выбор правильного кодека

Облачные телефонные системы VoIP определяют, какие кодеки доступны для вашего оборудования. Кодеки сжимают и распаковывают аудиосигналы для эффективной передачи голосовых данных по IP-сетям.

Поставщики VoIP передают пакеты данных через Интернет, в то время как IP-телефонам необходимо эффективно сжимать и распаковывать звук на конечных точках с помощью кодеков.

Вызывающий и вызываемые телефоны согласовывают правильный кодек при каждой попытке соединения. Телефоны вызывающего и принимающего абонентов имеют приоритетный список поддерживаемых кодеков, позволяющий согласовать оптимальный вариант использования.

Когда придет время выбрать лучший кодек для вашей телефонной системы, выберите тот, который лучше всего соответствует вашим потребностям. Подумайте о реальных возможностях пропускной способности вашей команды и среднем объеме одновременных вызовов.

Если качество связи является главным приоритетом, сначала в списке предпочтений следует поместить широкополосный кодек G.722, а затем G.711. G.722 обеспечивает исключительное качество передачи голоса, но использует большую полосу пропускания. Однако, если из-за ограничений сети вас больше всего беспокоит более низкое использование полосы пропускания, установите кодек с низкой скоростью передачи данных G.729 перед G.711.

Вот таблица сравнения популярных кодеков.

Поскольку почти все телефоны и провайдеры VoIP по-прежнему поддерживают G.711, новый кодек G.722, вероятно, имеет более ограниченную совместимость.

ИТ-специалисты часто предпочитают кодек G.722 для обеспечения исключительно четкой голосовой связи без чрезмерной нагрузки на локальную сеть.

Выберите правильную систему VoIP для лучших кодеков

Телефонные системы VoIP повышают продуктивность вашего бизнеса, обеспечивая бесперебойную голосовую связь между членами вашей команды, партнерами и клиентами.

Усовершенствованные алгоритмы сжатия звука, называемые кодеками, позволяют передавать высококачественную речь по IP-сетям без сложного традиционного телекоммуникационного оборудования.

Вам не нужно беспокоиться о технических деталях кодеков VoIP. Когда вы выбираете ведущего в отрасли поставщика систем облачной телефонии, такого как Nextiva, вы используете его инженерный опыт для незаметной оптимизации.

Компания Nextiva считает, что кристально чистое качество связи имеет решающее значение для вашей деятельности и удовлетворенности клиентов. Мы заранее обеспечиваем оптимальный выбор кодеков и настройку производительности, отдавая приоритет кодекам HD для обеспечения естественного звука и одновременно балансируя ограничения полосы пропускания.

Голосовая инфраструктура и сети Nextiva спроектированы так, чтобы раскрыть весь потенциал аудио VoIP, поэтому вы можете сосредоточиться на бизнес-целях, а не на технических протоколах.

VoIP-кодеки: часто задаваемые вопросы