什么是 VoIP 编解码器以及它们如何影响通话音质？

得益于互联网协议语音 (VoIP)，如今的电话通话非常清晰，只需要互联网连接。 VoIP 编解码器使这一切成为可能。

请继续阅读，我们将讨论编解码器的含义以及如何为VoIP 电话系统选择正确的编解码器。

什么是 VoIP 编解码器？

VoIP 编解码器是一种确定互联网协议语音 (VoIP) 电话呼叫的音频质量、带宽和压缩的技术。 VoIP 编解码器使用专有或开源算法。 编解码器一词是两个术语的组合：压缩和解压缩。

编解码器是您可以在几分钟而不是几小时内下载电影的原因。 编解码器的实际示例包括图像捕获 (JPEG)、加密软件 (AES)、流媒体 (H.264) 以及音乐和音频录制软件 (MP3)。

例如，编解码器决定您在 YouTube 或 Netflix 上观看视频所需的质量和带宽。 对于 VoIP 编解码器，它将模拟语音信号转换为数字数据包或压缩数字形式以进行传输，然后再转换回未压缩的音频信号。

由于通话是通过互联网进行的，VoIP 编解码器决定通话质量和通话延迟。 由于呼叫通过 Internet 传输，因此您可能会遇到一些VoIP 问题。

如果您的 VoIP 提供商拥有多个数据中心，那么对于绝大多数电话而言，可靠性不是问题。

VoIP 编解码器的关键组件

虽然捕获、转换、传输和回放语音的整个过程涉及 VoIP 系统中的多个组件，但编解码器本身有几个需要考虑的关键方面：

1. 采样率

它是模拟语音信号被采样并转换为数字数据的频率。 更高的采样率可以捕获更多细节并带来更好的音频质量，但也需要更多带宽。 VoIP 编解码器中的常见采样率为 8 kHz、16 kHz 和 48 kHz。

2. 位深度

这决定了每个样本的精度，类似于图像的分辨率。 较高的位深度可以提供更细致的声波表示，但也会增加数据大小。 使用的典型位深度是 8 位和 16 位。

音频比特率（传输到音频中的数据量）每秒捕获更多的声音信息。 一般来说，比特率越高，音质越好。

3. 压缩算法

这是编解码器的核心，可减少数据大小以实现高效传输。 不同的算法可实现不同级别的压缩，并在音频质量和处理复杂性方面进行权衡。

常见的压缩方法包括：

• 子带编码：将信号分解为不同的频带，并根据重要性有选择地进行编码。
• 线性预测编码 (LPC)：根据过去的样本预测即将到来的样本，减少冗余。
• 矢量量化 (VQ)：将相似的样本分组为“码向量”以实现高效表示。

4. 数据包大小

压缩数据被分成数据包以便通过网络传输。 此过程称为打包。

数据包大小影响延迟和抖动，影响实时通信质量。 抖动缓冲器通过在播放前缓冲一定量的语音数据包来平滑数据包到达时间的变化。 这可以补偿网络抖动。

选择最佳大小可以平衡高效传输，同时最大限度地减少延迟。

5. 纠错和隐藏

网络并不完美，数据包可能会丢失或损坏。 编解码器可以结合纠错或隐藏机制来缓解这些问题。

纠错试图恢复丢失的数据，而隐藏则试图通过使用周围的样本来掩盖丢失的信息。

VoIP 代码如何工作？

VoIP 编解码器对语音信号进行编码和解码，以通过 IP 网络传输语音。 以下是它们工作原理的快速概述：

模数转换

编解码器首先将来自麦克风的模拟语音信号数字化为数字信号。 该过程定期对语音信号进行采样，并以数字格式存储每个样本的语音波形幅度。

常见的采样率为每秒 8,000 个样本或 16,000 个。

编码

然后，编解码器对原始数字语音数据进行压缩或编码，以优化其在分组网络上的传输。

许多语音编码/解码算法（编解码器）使用音频频谱分析、预测和差分编码等压缩技术。 一些流行的编解码器有 G.711、G.729、Speex 和 OPUS。

打包

然后，编码后的语音数据被切碎并打包成小数据包，并附加地址和控制数据。 然后，这些语音数据包可以通过 IP 网络进行传输。

解码

当数据包到达接收设备时，编解码器将其解包，将数字语音信息按正确的顺序重新组合在一起，并对压缩的语音数据进行解码以重建原始数字音频信号。

数模转换

最后，数字信号被转换回模拟波形，以便可以通过扬声器播放。 这是通过 DAC（数模转换器）完成的。

VoIP 编解码器的类型

由于有多种编解码器可供选择，因此选择特定的编解码器可能很棘手。 下面，我们列出了一些需要考虑的单独编解码器。

1. 窄带编解码器

窄带编解码器是设计用于以低比特率（通常低于 16 kbps）运行的音频编解码器。 它们针对语音音频编码进行了优化，但牺牲了音乐/宽带音频质量，并利用了人类语音相对较窄的频率范围（约 300-3400 Hz）。

窄带编解码器专门致力于以带宽和一般音频质量为代价来压缩人声。 它们的限制影响了电话、会议软件和呼叫中心等应用程序，这些应用程序的带宽有限，但清晰的语音通信至关重要。

以下是一些常见的。

• G.711 –最常见的窄带编解码器。 它的带宽为 300 Hz 至 3.4 kHz，针对传统电话语音质量进行了优化。
• G.729 –另一种流行的窄带编解码器。 运行速度为 8 kbps，带宽高达 3.4 kHz。 以低比特率提供良好的语音质量。
• G.726 –可变比特率窄带编解码器，带宽高达 3.4 kHz。 可以在 16-40 kbps 之间运行。
• G.723 –一种传统窄带编解码器，以 5.3 或 6.3 kbps 的极低比特率运行。 语音质量较低但可用。

2. 宽带编解码器

宽带编解码器是指能够超越传统窄带电话编解码器的限制对更高保真度音频信号进行编码的音频编解码器。 它们可以对高达 7-8 kHz 左右的频率进行编码和解码，是 G.711（~3.4 kHz）等窄带编解码器最大频率范围的两倍以上。

有哪些常见的？

• G.722 –一种高清语音编解码器，与窄带编解码器相比，由于具有 50 Hz 至 7 kHz 的更宽带宽，因此具有更高的音频质量。
• AMR-WB –代表自适应多速率宽带。 它专为移动电话网络而开发，可对 50 Hz 至 7 kHz 的高清语音进行编码。
• Opus –最新、最先进的宽带编解码器之一。 支持从 6 kbps 到 510 kbps 的比特率范围以及从窄带到 20 kHz 的带宽。 提供了极大的灵活性。

宽带编解码器建立在窄带编解码器的基础上，支持近乎高保真的语音和音频质量。 这是以更高的比特率为代价的。 但在现代网络中，宽带编解码器通常用于提供更丰富的语音通信和媒体体验。

编解码器如何提高通话质量

VoIP 依靠音频编解码器对语音信号进行编码和解码，以便通过互联网传输。 这些编解码器压缩音频以降低带宽要求，但如果没有适当优化，可能会影响通话质量。

VoIP 电话服务使用 G.722 等宽带编解码器来支持高达 7 kHz 的更高音频频率，而 G.711 等窄带编解码器仅支持高达 3.4 kHz。 这使得宽带编解码器能够更准确地表示范围从 80 Hz 到 14 kHz 的人声。 额外的高频信息可以更好地传达情感和发音等细微差别。

宽带编解码器每秒至少对音频信号进行 16,000 次采样，以充分捕获这一更大的频率范围。 Opus 等高级编解码器甚至能够动态调整比特率，以平衡带宽效率和音频质量。

此外，VoIP 平台还使用丢包隐藏和声学回声消除等机制来最大限度地减少背景噪声和干扰，从而进一步降低通话质量。

通过支持更宽的频率范围和优化实时性能，现代 VoIP 编解码器可以传输更清晰、更丰富的语音信号，从而带来与面对面交谈相比更自然的对话体验。

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选择正确的编解码器

云 VoIP 电话系统确定哪些编解码器可用于您的硬件。 编解码器压缩和解压缩音频信号，以便通过 IP 网络高效传输语音数据。

VoIP 提供商通过互联网传输数据包，而 IP 电话需要使用编解码器在端点上有效地压缩和解压缩音频。

每当尝试进行呼叫连接时，主叫方和被叫电话都会协商正确的编解码器。 呼叫方和接收方电话都有受支持编解码器的优先级列表，以便就使用的最佳编解码器达成一致。

当需要为您的电话系统选择最佳编解码器时，请根据您的需求选择最适合的编解码器。 考虑一下您团队的实际带宽能力和平均并发呼叫量。

如果通话质量是重中之重，您应该将宽带编解码器 G.722 放在首选列表中，然后是 G.711。 G.722 提供卓越的语音质量，但占用更多带宽。 但是，如果由于网络限制，较低的带宽利用率是您的主要关注点，请将低比特率编解码器 G.729 设置在 G.711 之前。

这是一个比较流行编解码器的表格。

由于几乎所有 VoIP 电话和提供商仍然接受 G.711，因此较新的 G.722 编解码器的兼容性可能更有限。

IT 专业人员通常更喜欢 G.722 编解码器来实现非常清晰的语音对话，而不会给局域网带来过多的负担。

选择正确的 VoIP 系统以获得更好的编解码器

VoIP 电话系统可在您的团队成员、合作伙伴和客户之间实现无缝语音通信，从而提高您的业务生产力。

称为编解码器的高级音频压缩算法使得在 IP 网络上传输高质量语音成为可能，而无需传统电信设备的复杂性。

您无需担心 VoIP 编解码器的技术细节。 当您选择像 Nextiva 这样行业领先的云电话系统提供商时，您可以利用其工程专业知识来处理幕后优化。

Nextiva 认识到清晰的通话质量对于您的运营和客户满意度至关重要。 我们主动确保最佳编解码器选择和性能调整，优先考虑高清编解码器以获得自然声音，同时平衡带宽限制。

Nextiva 的语音基础设施和网络旨在释放 VoIP 音频的全部潜力，因此您可以专注于业务目标，而不是底层的技术协议。

VoIP 编解码器常见问题解答