高清語音技術騰飛之路在何方？

Andrew Garcia 2007/10/24

　　高清晰度VoIP將為更有效的通訊鋪平道路

　　正如Polycom公司舉例說明的高清晰度語音技術那樣，高清晰度VoIP為企業(yè)內部電話提供了出色的質量和清晰的聲音，并且將成為未來各種應用中的一個重要構件。然而，公共交換電話網絡(PSTN)和電信行業(yè)的整體狀況的缺陷限制了這種技術目前在企業(yè)網絡以外的應用。

　　在加州圣何塞舉行的春季VON展會上Polycom公司孤立的展臺前，本文作者Andrew Garcia清楚地感受到了這一點。他立即被Polycom公司的SoundPoint IP 550和IP 650高清晰度語音電弧的聲音質量打動了。當與其它產品比較長途電話的質量時，高清晰度語音傳輸的信號特別豐富、豐滿和清晰。

　　高清晰度VoIP以幾種方式獲得豐滿的聲音。首先，高清晰度VoIP在端點之間使用寬帶多媒體數字信號編解碼器。

　　正常的電信通訊抽取從300Hz至3,400Hz頻率范圍內的聲音頻率在PSTN網絡能夠提供的有限帶寬中進行傳輸。早期的IP電話也采用這種方法，因為與VoIP最常在一起使用的多媒體數字信號編解碼器(如，g.711)根據設計僅能滿足收費質量的語音要求，而不能超過這個標準。另一方面，Polycom公司的高清晰度語音電話能夠抽取150Hz至7,000Hz頻率之間的聲音。然后，通過寬帶多媒體數字信號編解碼器(在這個例子中是g.722)把這個聲音發(fā)送出去。這種編解碼器支持更寬的帶寬。

　　由于人類的語音是從大約100Hz基本頻率開始的并且最多可擴展到8000Hz，高清晰度技術中改善的抽樣有許多潛在的好處。

　　例如，用戶能夠擴展能量不大的聲音，特別是容易混淆的輔音，如字母“f”和“s”。這將使人們更好地理解通話內容，減少每天花幾個小時打電話的人的疲勞。更輕松地分辨外國口音或者方言，培養(yǎng)更好地國際對話。

　　除了壓縮和編碼算法之外，高清晰度VoIP需要在物理電話機上采用一些高級的工程技術。改善的音頻組件和增強的消除回聲或者減少噪聲技術可提供更高的聲音質量(無論使用什么編解碼器)，但是，這些功能還有助于避免寬帶編解碼器出現的低頻噪聲或者高頻聲反饋。

　　局限性

　　就像Garcia剛看到Polycom公司的高清晰度語音設備的聲音質量演示和在eWeek實驗室的測試期間得到很深的印象一樣，這種技術的巨大局限性也給Garcia很深的印象。

　　對于寬帶多媒體數字信號編解碼器的依賴意味著高清晰度語音技術是一種時髦的事情。端點設備要獲得全面的好處必須要支持適當的多媒體數字信號編解碼器，但是，Polycom提供的高清晰度語音設備只有價格高和功能齊全的型號。Polycom高清晰度語音設備的路線圖上有為小企業(yè)工作人員設計的低端型號產品。

　　更讓人心煩的是高清晰度VoIP缺少可擴展性：如果一個電話接觸到PSTN網絡，高清晰度VoIP在任何情況下都不能保持其全面的語音質量。無論任何時候，只要一個電話通過PSTN網絡轉接，無論是通過一個企業(yè)網關還是在服務提供商之間轉接，這個電話的語音質量都要立即下降到收費電話質量，從而失去寬帶流攜帶的全部額外信息。

　　在SIP(會話起始協議)中繼線路可能緩解這個問題的同時，對于高清晰度VoIP的支持很可能擴展到運營商自己的客戶，因為美國的服務提供商一般都支持PSTN連接，而不支持運營商之間對等的IP通訊。

　　Polycom官員承認，他們的高清晰度語音設備的最大吸引力來自于擁有1萬個坐席以上并且通常擁有國際辦公室的特大型公司。這種公司能夠從安裝在自己的網絡和分支機構(或者不同國家)之間的高清晰度語音電話中獲得最大的好處。這些公司依靠公司的網絡連接打電話，避免使用PSTN網絡。

　　公司的PBX需要支持高清晰度語音設備所需要的多媒體數字信號編解碼器。Polycom官員通知Garcia說，高清晰度語音設備已經表明能夠兼容Asterisk計劃、BroadSoft、Cilantro和互動智能系統(tǒng)。然而，正如Garcia在測試中看到的那樣，效益是不同的。

　　Garcia使用Asterisk經過幾處簡單的修改就可以啟用高清晰度語音設備。但是，在使用Asterisk 1.4發(fā)布版的主要分支的時候，這個步驟會妨礙高清晰度電話連接老式的非高清晰度設備的能力。正如Garcia后來從位于阿拉斯加州Huntsville的Digium公司軟件開發(fā)經理Kevin Fleming那里聽說的那樣，“Asterisk”軟件的代碼協商目前是獨立處理呼叫線路(call-leg)的，因此從來不會根據第二個呼叫線路的請求重新協商最初的呼叫線路。然而，Fleming繼續(xù)說，在Asterisk SVN干線中，我們有一個G.722代碼模塊，因此不會發(fā)生這種問題。我們還把這個模塊放到了Asterisk商業(yè)版中。

　　高清晰度語音的潛力

　　高清晰度VoIP技術的潛力肯定是非常大的。電話系統(tǒng)一般都是長期的投資。未來幾年IP電信領域技術進步的希望將使這種技術成為值得考慮的東西，特別是設計優(yōu)良的設備將增強標準的窄帶通訊。

　　數字信號處理器廠商德州儀器把高清晰度VoIP技術看作是未來強大的應用的基礎。

　　首先，高清晰度VoIP改善的語音清晰度將導致更準確的語音識別。

　　德州儀器技術戰(zhàn)略經理Tom Flanagan說，如果我有一個高分辨率的樣本，高質量的音頻，我就會把語音識別技術制作到系統(tǒng)、產品或者服務中。最主要的問題是我們什么時候有足夠的帶寬和高清晰度語音什么時候能夠廣泛應用。到那個時候，我會給法國的某個人打電話并且伴隨著實時的翻譯。

　　不過，目前距離這種實時翻譯還有很長的路要走。處理能力需要繼續(xù)改善，使翻譯能力不是處理單個的詞匯而是處理短語，以便保持上下文的含義連貫，避免翻譯在電話流中延遲太長的時間。

　　改善的高清晰度語音對于企業(yè)來說最直接的興趣也許是推出固定移動融合解決方案，把手機的使用與企業(yè)Wi-Fi網絡連接起來。高清晰度語音會使用G.722標準以外的許多寬帶多媒體數字信號編解碼器，包括G.722.2或者AMR-WB(自適應多速率寬帶編碼標準)。

　　自適應多速率寬帶編碼標準已經獲得批準與基于MUTS(通用移動電信系統(tǒng))的3G蜂窩傳輸一起使用。這個多媒體數字信號編解碼器支持寬帶音頻取樣，但是，具有向下支持有限連接的靈活性。在企業(yè)PBX和桌面電話內部的這種編解碼器的支持下，移動工作人員和辦公室后臺工作人員之間有可能實現豐富的、高清晰度語音電話。

　　實驗室測試

　　Garcia把Polycom公司的高清晰度語音設備帶到實驗室，看看這種設備使用我們的Asterisk IP PBX安裝環(huán)境是如何實現高清晰度語音功能的。

　　從1.4版本開始，Asterisk支持的G.722編解碼器僅采用通過模式。這就意味著Asterisk能夠在支持這種編解碼器的兩個端點建立具有G.722功能的電話，然后再斷開。但是，這個服務器不能為相互不支持的設備轉換不同的代碼。雖然Polycom官員正在調研為其它寬帶多媒體數字信號編解碼器增加支持，但是，G.722是目前唯一提供支持的編解碼標準。

　　要在Asterisk(我們的服務器是基于1.4.9版的)中實現G.722功能，Garcia只需要在sip.conf配置文件(allow=g722)中增加一行。然后，Garcia首先必須要設置每一部Polycom電話，把G.722作為編解碼器。在完成這些改變之后，Garcia就可以在他的SoundPoint IP 550和650設備之間打電話，體驗Garcia指望高清晰度語音設備能夠提供的全部音頻質量。

　　然而，與老式設備的兼容性也是一個問題。雖然Garcia能夠使用G.711編解碼器從一個非高清晰度Polycom SoundStation會議電話給一部高清晰度語音電話打電話，但是，他不能從相反的方向打電話。Asterisk服務器會顯示一個錯誤，指出服務器阻塞。參加測試的打電話者會遇到忙音信號。

　　原來，Asterisk 1.4不能處理以G.722為首選的呼叫方與采用另一種編解碼器的受話方之間的電話所需要的編解碼協商。Digium公司的Fleming稱，Asterisk的編解碼協商目前獨立處理這個呼叫線路，因此從來不根據第二個呼叫線路的要求協商最初的呼叫線路。

　　Asterisk用戶能夠尋求高級的解決方案。Fleming稱，在Asterisk SVN干線中，我們有一個G.722編解碼模塊，因此，不會發(fā)生這種問題。我們將把這個模塊添加到Asterisk商業(yè)版中。我們還將把這個模塊添加到未來的s800i(Asterisk設備)中。

　　本文作者Andrew Garcia在與Polycom公司官員就這個問題進行溝通時了解到，該公司在使用一個Asterisk的SVN干線的時候已經取得了預期的編解碼協商效果。隨著即將推出的Asterisk 1.4版還不會有這個功能，但是，用戶應該可以指望在1.6版本中獲得全面的支持。

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