IP網(wǎng)絡(luò)電話中常用的語音壓縮編碼技術(shù)性能解析

盧小龍 張帥 王瀛

摘 要 隨著時(shí)代的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在不斷進(jìn)步。近幾年在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了一種全新的技術(shù)——IP網(wǎng)絡(luò)電話業(yè)務(wù)。該技術(shù)的出現(xiàn)能夠有效降低用戶的通信費(fèi)用，同時(shí)還能更加高效的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)資源。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，IP會(huì)逐漸成為一種十分重要的技術(shù)，并且被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。IP網(wǎng)絡(luò)電話技術(shù)的出現(xiàn)是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢，對(duì)新技術(shù)進(jìn)行探索和發(fā)現(xiàn)具有十分重要的意義。本文在研究過程中主要分析了IP網(wǎng)絡(luò)電話中常用語音壓縮編碼技術(shù)的性能。

關(guān)鍵詞 IP網(wǎng)絡(luò)電話;語音壓縮;編碼;技術(shù);性能解析

從當(dāng)前的實(shí)際發(fā)展情況來看，基于IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅能夠被廣泛地應(yīng)用在數(shù)據(jù)信息領(lǐng)域，同時(shí)還能夠被應(yīng)用在電信領(lǐng)域，在將其應(yīng)用在電信領(lǐng)域時(shí)，突破口就在于電話業(yè)務(wù)。IP電話的呼叫成本是當(dāng)?shù)氐脑捹M(fèi)，在使用IP電話進(jìn)行呼叫的過程中所使用的話費(fèi)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的長途昂貴話費(fèi)，正因?yàn)槠渚邆溥@樣的優(yōu)勢，才具有研究意義。

1IP網(wǎng)絡(luò)電話的概述

在對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)電話進(jìn)行深入研究的過程中能夠發(fā)現(xiàn)，其實(shí)一項(xiàng)綜合性的技術(shù)，其中包含許多不同的技術(shù)，最為主要的有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信令協(xié)議以及數(shù)字信號(hào)等。IP網(wǎng)絡(luò)電話技術(shù)具有許多優(yōu)勢，不僅價(jià)格較低，而且能夠根據(jù)實(shí)際情況提供各種不同的增值服務(wù)，因此其服務(wù)范圍非常廣泛。相關(guān)企業(yè)在應(yīng)用該技術(shù)的過程中，可以充分結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況的建立高效的綜合服務(wù)網(wǎng)，通過這樣的方式有利于企業(yè)更好的擴(kuò)寬市場。IP網(wǎng)絡(luò)電話技術(shù)之所價(jià)格低廉，是因?yàn)樵摷夹g(shù)都是采用語音分組技術(shù)、語音壓縮編碼技術(shù)，在應(yīng)用上述技術(shù)時(shí)，能夠從根本上減低成本。雖然IP網(wǎng)絡(luò)電話技術(shù)已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，但是在具體的應(yīng)用過程中仍然存在一些問題，想要將IP網(wǎng)絡(luò)電話的作用更好地發(fā)揮出來，則需要解決兩方面的問題，首先是要降低編碼比特率，在降低的過程中要保證話音的質(zhì)量，第二個(gè)則是需要解決通話質(zhì)量的問題[1]。

2IP網(wǎng)絡(luò)電話中常用的語音壓縮編碼技術(shù)的性能分析

2.1 G723協(xié)議

G723協(xié)議從本質(zhì)上來講是一個(gè)雙速率的語音編碼建議，其速率可以分為兩種，G723協(xié)議是一個(gè)數(shù)字傳輸系統(tǒng)的概況協(xié)議，在具體的應(yīng)用過程中比較適用于低速率的多媒體服務(wù)中。G723協(xié)議中的兩種速率編解碼原理基本上是一樣的，但是也存在一些細(xì)節(jié)方面的區(qū)別，最大的一個(gè)區(qū)別就是激勵(lì)信號(hào)的量化方法存在區(qū)別。在對(duì)高速率編碼器進(jìn)行量化的過程中采用MP-MLQ的方法進(jìn)行量化，在對(duì)低速率編碼器進(jìn)行量化的過程中主要采用代數(shù)碼激勵(lì)線的性預(yù)測法。

在進(jìn)行具體編碼過程中首先需要將PCM語音信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后的PCM信號(hào)必須是均量化的，當(dāng)轉(zhuǎn)化完成后需要將語音信號(hào)組成幀，每個(gè)幀長為30ms。?為了能夠更好地進(jìn)行矢量化，則需要將預(yù)測系數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性的轉(zhuǎn)化，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的預(yù)測系數(shù)應(yīng)該是線性頻譜，然后對(duì)其進(jìn)行矢量量化。在經(jīng)過量化前原始語音信號(hào)會(huì)經(jīng)過濾波器感覺到加權(quán)語音信號(hào)，然后需要對(duì)每兩個(gè)子幀編碼器用感覺加權(quán)語音信號(hào)來求得相應(yīng)的開環(huán)基因周期。基因周期的范圍可以根據(jù)實(shí)際情況而定，但必須要保證在18個(gè)樣點(diǎn)到142個(gè)樣點(diǎn)之間。在完成上述操作后，編碼器在進(jìn)行運(yùn)作的過程中都是在60個(gè)樣點(diǎn)上進(jìn)行的。最后，激勵(lì)信號(hào)會(huì)被進(jìn)行量化出，然后將處理后的信號(hào)傳送到解碼器中能夠，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)一些延遲的情況[2]。

2.2 G728協(xié)議

G728協(xié)議所采用的算法是LD—CELP，該種協(xié)議與CELP編碼器有很多共同之處，都會(huì)應(yīng)用加權(quán)、矢量量化以及線性預(yù)測技術(shù)。在具體的運(yùn)行過程中，從會(huì)碼本中搜最為合理的矢量，然后在此基礎(chǔ)上乘以最佳的增益，通過這樣的方式來代替余量信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)。二者存在的不同之處在于：CELP編碼器采用的是前向自適應(yīng)的預(yù)測器，應(yīng)用該種預(yù)測器的作用是為了對(duì)語音信號(hào)的冗余度進(jìn)行去除。LD-CELP采用的是向后自適應(yīng)預(yù)測器，應(yīng)用該種預(yù)測器的目的是為了對(duì)短時(shí)譜包絡(luò)和增益進(jìn)行及時(shí)有效的預(yù)測。在對(duì)編碼器的濾波參數(shù)和增益參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的過程中，都是在解碼端完成的計(jì)算，在絕大多數(shù)的編碼系統(tǒng)中，這一部分的參數(shù)都是在編碼端計(jì)算求得的，當(dāng)?shù)玫接?jì)算結(jié)果后再傳輸?shù)浇獯a端。

2.3 G729協(xié)議

G729協(xié)議是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量語音編碼的建議。在IP電話網(wǎng)關(guān)中，G729一般都會(huì)被用來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的語音編解碼處理。在對(duì)G729進(jìn)行深入分析的過程中能夠發(fā)現(xiàn)，其采用的是CS—ACELP，CS—ACELP是在CELP編碼模型上衍生而來的，并且會(huì)將語音分成幀，每幀是10ms，一共為80個(gè)采樣點(diǎn)。在對(duì)每個(gè)語音進(jìn)行處理的過程中，編碼器都會(huì)從中分析出一個(gè)模型，該模型為CELP模型參數(shù)，其中包含線性預(yù)測系數(shù)、自適應(yīng)碼本等。解碼器在進(jìn)行運(yùn)作的過程中會(huì)與所產(chǎn)生的參數(shù)構(gòu)成激勵(lì)源， 通過這樣的方式能夠?qū)⒃间浺暨M(jìn)行重現(xiàn)。

G729的整個(gè)編碼過程中首先是對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，然后通過高通濾波器將語音信號(hào)的每80個(gè)樣點(diǎn)組成一個(gè)幀，每個(gè)幀的幀長為10ms。為了能夠更好地進(jìn)行矢量量化，需要將預(yù)測系數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為線譜對(duì)，然后再進(jìn)行矢量量化處理[3]。

3結(jié)束語

綜上所述，時(shí)代在不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)在未來的發(fā)展過程中會(huì)朝著更加智能的方向進(jìn)行發(fā)展。IP網(wǎng)絡(luò)電話技術(shù)的出現(xiàn)能夠大大降低用戶的使用費(fèi)用。除此之外，還能對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行更加高效的利用。對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)電話技術(shù)進(jìn)行深入細(xì)致的研究具有很大的積極意義，能夠促進(jìn)我國科學(xué)技術(shù)得到更加快速的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 李麗.IP電話語音加密技術(shù)研究[J].中國新通信，2018，20（19）：175.

[2] 徐春秀，武穆清.IP網(wǎng)絡(luò)電話中常用的語音壓縮編碼技術(shù)的性能分析[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2001（10）：6-9.

[3] 徐春秀.IP網(wǎng)絡(luò)電話中常用的語音壓縮編碼技術(shù)的性能分析[C].中國通信學(xué)會(huì).開創(chuàng)新世紀(jì)的通信技術(shù)——第七屆全國青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.中國通信學(xué)會(huì)：中國通信學(xué)會(huì)，2001：33-39.