什麼是 VoIP 編解碼器以及它們如何影響通話音質？
已發表: 2024-02-14由於網際網路協定語音 (VoIP)，如今的電話通話非常清晰，只需要網路連線。 VoIP 編解碼器讓這一切成為可能。
請繼續閱讀，我們將討論編解碼器的含義以及如何為VoIP 電話系統選擇正確的編解碼器。
什麼是 VoIP 編解碼器？
VoIP 編解碼器是一種確定網際網路協定語音 (VoIP) 電話通話的音訊品質、頻寬和壓縮的技術。 VoIP 編解碼器使用專有或開源演算法。 編解碼器一詞是兩個術語的組合：壓縮和解壓縮。
編解碼器是您可以在幾分鐘而不是幾小時內下載電影的原因。 編解碼器的實際範例包括影像擷取 (JPEG)、加密軟體 (AES)、串流媒體 (H.264) 以及音樂和音訊錄製軟體 (MP3)。
例如，編解碼器決定您在 YouTube 或 Netflix 上觀看影片所需的品質和頻寬。 對於 VoIP 編解碼器，它將類比語音訊號轉換為數位資料包或壓縮數位形式以進行傳輸，然後再轉換回未壓縮的音訊訊號。
由於通話是透過網路進行的，VoIP 編解碼器決定通話品質和通話延遲。 由於通話透過 Internet 傳輸，因此您可能會遇到一些VoIP 問題。
如果您的 VoIP 供應商擁有多個資料中心，那麼對於絕大多數電話而言，可靠性不是問題。
VoIP 編解碼器的關鍵元件
雖然捕獲、轉換、傳輸和回放語音的整個過程涉及 VoIP 系統中的多個組件，但編解碼器本身有幾個需要考慮的關鍵方面：
1. 取樣率
它是模擬語音訊號被取樣並轉換為數位資料的頻率。 更高的取樣率可以捕捉更多細節並帶來更好的音訊質量，但也需要更多頻寬。 VoIP 編解碼器中的常見取樣率為 8 kHz、16 kHz 和 48 kHz。
2. 位元深度
這決定了每個樣本的精度，類似於影像的解析度。 較高的位元深度可以提供更細緻的聲波表示，但也會增加資料大小。 使用的典型位元深度是 8 位元和 16 位元。
音訊位元率（傳輸到音訊中的資料量）每秒擷取更多的聲音資訊。 一般來說，比特率越高，音質越好。
3. 壓縮演算法
這是編解碼器的核心，可減少資料大小以實現高效傳輸。 不同的演算法可實現不同層級的壓縮，並在音訊品質和處理複雜性方面進行權衡。
常見的壓縮方法包括：
- 子帶編碼：將訊號分解為不同的頻帶，並根據重要性選擇性地進行編碼。
- 線性預測編碼 (LPC)：根據過去的樣本預測即將到來的樣本，減少冗餘。
- 向量量化 (VQ)：將相似的樣本分組為「碼向量」以實現高效率表示。
4. 資料包大小
壓縮資料被分成資料包以便透過網路傳輸。 此過程稱為打包。
資料包大小影響延遲和抖動，影響即時通訊品質。 抖動緩衝器透過在播放前緩衝一定量的語音資料包來平滑資料包到達時間的變化。 這可以補償網路抖動。
選擇最佳大小可以平衡高效傳輸，同時最大限度地減少延遲。
5. 糾錯與隱藏
網路並不完美，資料包可能會遺失或損壞。 編解碼器可以結合糾錯或隱藏機制來緩解這些問題。
糾錯試圖恢復丟失的數據，而隱藏則試圖透過使用周圍的樣本來掩蓋丟失的資訊。
VoIP 程式碼如何運作？
VoIP 編解碼器對語音訊號進行編碼和解碼，以透過 IP 網路傳輸語音。 以下是它們工作原理的快速概述：
類比數位轉換
編解碼器首先將麥克風的類比語音訊號數位化為數位訊號。 該過程定期對語音訊號進行採樣，並以數位格式儲存每個樣本的語音波形幅度。
常見的採樣率為每秒 8,000 個樣本或 16,000 個。
編碼
然後，編解碼器對原始數位語音資料進行壓縮或編碼，以優化其在分組網路上的傳輸。
許多語音編碼/解碼演算法（編解碼器）使用音訊頻譜分析、預測和差分編碼等壓縮技術。 一些流行的編解碼器有 G.711、G.729、Speex 和 OPUS。
打包
然後，編碼後的語音資料被切碎並打包成小資料包，並附加地址和控制資料。 然後，這些語音資料包可以透過 IP 網路進行傳輸。
解碼
當資料包到達接收設備時，編解碼器將其解包，將數位語音訊息按正確的順序重新組合在一起，並對壓縮的語音資料進行解碼以重建原始數位音訊訊號。
數位類比轉換
最後，數位訊號被轉換回類比波形，以便可以透過揚聲器播放。 這是透過 DAC（數位類比轉換器）完成的。
VoIP 編解碼器的類型
由於有多種編解碼器可供選擇，因此選擇特定的編解碼器可能很棘手。 下面，我們列出了一些需要考慮的單獨編解碼器。
1. 窄頻編解碼器
窄頻編解碼器是設計用於以低位元速率（通常低於 16 kbps）運行的音訊編解碼器。 它們針對語音音訊編碼進行了最佳化，但犧牲了音樂/寬頻音訊質量，並利用了人類語音相對較窄的頻率範圍（約 300-3400 Hz）。
窄頻編解碼器專門致力於以頻寬和一般音訊品質為代價來壓縮人聲。 它們的限制影響了電話、會議軟體和呼叫中心等應用程序，這些應用程式的頻寬有限，但清晰的語音通訊至關重要。
以下是一些常見的。
- G.711 –最常見的窄頻編解碼器。 它的頻寬為 300 Hz 至 3.4 kHz，針對傳統電話語音品質進行了最佳化。
- G.729 –另一種流行的窄頻編解碼器。 運轉速度為 8 kbps，頻寬高達 3.4 kHz。 以低位元率提供良好的語音品質。
- G.726 –可變位元率窄頻編解碼器，頻寬高達 3.4 kHz。 可以在 16-40 kbps 之間運作。
- G.723 –一種傳統窄頻編解碼器，以 5.3 或 6.3 kbps 的極低位元率運作。 語音品質較低但可用。
2. 寬頻編解碼器
寬頻編解碼器是指能夠超越傳統窄頻電話編解碼器的限制對更高保真度音訊訊號進行編碼的音訊編解碼器。 它們可以對高達 7-8 kHz 左右的頻率進行編碼和解碼，是 G.711（~3.4 kHz）等窄頻編解碼器最大頻率範圍的兩倍以上。
有哪些常見的？
- G.722 –一種高清語音編解碼器，與窄帶編解碼器相比，由於具有 50 Hz 至 7 kHz 的更寬頻寬，因此具有更高的音訊品質。
- AMR-WB –代表自適應多速率寬頻。 它專為行動電話網路而開發，可對 50 Hz 至 7 kHz 的高清語音進行編碼。
- Opus –最新、最先進的寬頻編解碼器之一。 支援從 6 kbps 到 510 kbps 的位元速率範圍以及從窄帶到 20 kHz 的頻寬。 提供了極大的靈活性。
寬頻編解碼器建立在窄頻編解碼器的基礎上，支援近乎高保真的語音和音訊品質。 這是以更高的比特率為代價的。 但在現代網路中，寬頻編解碼器通常用於提供更豐富的語音通訊和媒體體驗。
編解碼器如何提升通話品質
VoIP 依靠音訊編解碼器對語音訊號進行編碼和解碼，以便透過網路傳輸。 這些編解碼器會壓縮音訊以降低頻寬要求，但如果沒有適當最佳化，可能會影響通話品質。
VoIP 電話服務使用 G.722 等寬頻編解碼器來支援高達 7 kHz 的更高音訊頻率，而 G.711 等窄頻編解碼器僅支援高達 3.4 kHz。 這使得寬頻編解碼器能夠更準確地表示範圍從 80 Hz 到 14 kHz 的人聲。 額外的高頻訊息可以更好地傳達情感和發音等細微差別。
寬頻編解碼器每秒至少對音訊訊號進行 16,000 次取樣，以充分捕捉此更大的頻率範圍。 Opus 等高階編解碼器甚至能夠動態調整位元率，以平衡頻寬效率和音訊品質。
此外，VoIP 平台還使用丟包隱藏和聲學迴聲消除等機制來最大限度地減少背景噪音和乾擾，從而進一步降低通話品質。
透過支援更寬的頻率範圍和優化即時效能，現代 VoIP 編解碼器可以傳輸更清晰、更豐富的語音訊號，從而帶來與面對面交談相比更自然的對話體驗。
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選擇正確的編解碼器
雲端 VoIP 電話系統可確定哪些編解碼器可用於您的硬體。 編解碼器壓縮和解壓縮音訊訊號，以便透過 IP 網路有效傳輸語音資料。
VoIP 供應商透過網路傳輸封包，而 IP 電話則需要使用編解碼器在端點上有效地壓縮和解壓縮音訊。
每當嘗試進行呼叫連接時，主叫方和被叫電話都會協商正確的編解碼器。 呼叫方和接收方電話都有受支援編解碼器的優先列表，以便就使用的最佳編解碼器達成協議。
當需要為您的電話系統選擇最佳編解碼器時，請根據您的需求選擇最適合的編解碼器。 考慮一下您團隊的實際頻寬能力和平均並發呼叫量。
如果通話品質是重中之重，您應該將寬頻編解碼器 G.722 放在首選清單中，然後是 G.711。 G.722 提供卓越的語音質量，但佔用更多頻寬。 但是，如果由於網路限制，較低的頻寬利用率是您的主要關注點，請將低位元率編解碼器 G.729 設定在 G.711 之前。
這是一個比較流行編解碼器的表格。
| 特徵 | G.711 | G.722 | G.729 | 作品 |
|---|---|---|---|---|
| 比特率（kbps） | 64 | 48/56/64 | 8 | 8-512 |
| 音訊品質 | 高的 | 高（高清） | 好的 | 出色的 |
| 頻寬要求 | 高的 | 高的 | 低的 | 多變的 |
| 潛伏 | 低的 | 低的 | 緩和 | 多變的 |
| 處理能力 | 低的 | 低的 | 緩和 | 緩和 |
| 成本 | 自由的 | 免版稅 | 免版稅 | 開源 |
| 支援的設備 | 使用最廣泛 | 大範圍 | 受歡迎的 | 生長 |
| 優勢 | 簡單、低延遲 | 高清音頻，自然聲音 | 低頻寬、容錯 | 多功能、高品質 |
| 弱點 | 高頻寬，細節少 | 高頻寬，設備有限 | 品質中等，延遲較高 | 品質參差不齊，複雜 |
由於幾乎所有 VoIP 電話和供應商仍然接受 G.711，因此較新的 G.722 編解碼器的兼容性可能更有限。
IT 專業人員通常偏好 G.722 編解碼器來實現非常清晰的語音對話，而不會給區域網路帶來過多的負擔。
選擇正確的 VoIP 系統以獲得更好的編解碼器
VoIP 電話系統可在您的團隊成員、合作夥伴和客戶之間實現無縫語音通信，從而提高您的業務生產力。
稱為編解碼器的高級音訊壓縮演算法使得在 IP 網路上傳輸高品質語音成為可能，而無需傳統電信設備的複雜性。
您無需擔心 VoIP 編解碼器的技術細節。 當您選擇像 Nextiva 這樣領先業界的雲端電話系統供應商時，您可以利用其工程專業知識來處理幕後優化。
Nextiva 認識到清晰的通話品質對於您的營運和客戶滿意度至關重要。 我們主動確保最佳編解碼器選擇和性能調整，優先考慮高清編解碼器以獲得自然聲音，同時平衡頻寬限制。
Nextiva 的語音基礎架構和網路旨在釋放 VoIP 音訊的全部潛力，因此您可以專注於業務目標，而不是底層的技術協定。
一勞永逸地照顧您的電話系統。
VoIP 編解碼器常見問題解答
設備在呼叫建立期間交換有關其支援的編解碼器的信息，並在給定頻寬和其他條件的情況下就最常用的支援的編解碼器達成協議。
資料包遺失和抖動會降低 VoIP 通話的音訊品質。 有些編解碼器（例如 G.711）更敏感，而其他編解碼器（例如 Opus）對這些網路損傷的恢復能力更強。
— 檢查設備之間的編解碼器相容性。 如果 VoIP 電話/網關支援不同的編解碼器，通話可能會失敗或出現品質問題。 確保所有裝置上的編解碼器相容。
— 停用低頻寬編解碼器。 如果您發現音訊斷斷續續或斷線，請停用 G.729 等頻寬密集型編解碼器，而改用 G.711。
— 啟用編解碼器彈性設定。 Opus 等一些編解碼器具有減少封包遺失的機制。 啟用這些設定可以在較差的網路上保持通話品質。
— 重新啟動 VoIP 設備。 編解碼器協商或音訊路徑的問題通常可以透過重新啟動電話、網關和其他 VoIP 設備以重置設定來解決。
— 優先考慮 VoIP 流量。 使用路由器/交換器上的服務品質 ( QoS ) 配置來確定 VoIP/RTP 資料包的優先權，以最大程度地減少延遲、抖動和資料包遺失，從而降低通話品質。
— 監控編解碼器的使用。 檢查 VoIP 伺服器/SBC 上的編解碼器統計資訊，以了解正在使用哪些編解碼器。 這可以幫助確定某個編解碼器是否有問題。
— 更新韌體和軟體。 過時的韌體或軟體，尤其是音訊編解碼器庫，可能會引入編解碼器相容性問題。 更新到目前版本。