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手机高清语音(HD Voice)技术详解
2011-02-13 09:29 出处:中国手机在线原创 作者:海涛
  移动通信技术,网络方面从九十年代开始推广的 GPRS 到成熟的 HSPA+ 3G 网络,手机的上网速度从不足 10kbps 增长为 20+mbps,翻了上千倍。但手机发明之初最基本的功能——通话,在质量上提升却非常有限。

  有人认为,现在的数字电话标准ITU-T G.711是基于20世纪60年代的数字电路技术和20世纪30年代的麦克风技术而制定。语音通信选择此标准参照是基于过去的数字有线电话的低带宽而设计。而实际上在手机领域,手机通话质量更低于G.711标准的质量。

  就因为当初建设移动网络的时候带宽因素,手机在通话过程中对语音进行了过度的压缩,声音频率只有300-3400hz,而人类声音可以达到80-14000hz。如此的通话质量如果周围比较吵杂,或者信号再差点,通话就会非常痛苦。

  如此一来,对于英文中像“s”“f”之类的摩擦音和区别“m”“n”以及“p”“t”发音就需要更高的频率。

  此外,过去音频质量的较差还有一个重要因素是当时的硬件限制,导致了压缩失真较大。而随着硬件技术的高速发展,同样的带宽在更复杂的压缩算法下可以取得更高的通话质量。因此新的编码技术也就应运而生。


高清语音更大的音频范围和更高的高码率高复杂性低损失的压缩

  由于3G网络的带宽取得了革命性的发展,因此在现有技术上如何提升语音通话就成为考虑的问题。目前很多运营商采取通过 3G 网络辅助传输更高清晰度的音频通话。

  而在语音压缩方面,移动运营商 Orange(法国电信)的标准将宽带语音技术覆盖的声音频率可以达到 50-7000hz 甚至更多。

  Orange于 2009 年 9 月开始在摩尔多瓦推出全世界最早的商用化宽带语音服务——高清语音(HD Voice)。Orange 目前已经在英国、法国、比利时、亚美尼亚、卡塔洛尼亚推出高清语音服务,瑞士和卢森堡紧随其后。

  Orange采用的高清语音服务的压缩技术是WB-AMR(G.722.2)音频编码。

  如何直观感受高清语音和普通语音呢?对比就是在环境噪音大的时候,传统窄带语音通话与高清语音通话之间的差距就是收音机的中短波和调频立体声的区别,在背景噪音低的时候区别就是FM调频和CD音乐之间的区别。

  而目前高清语音方面,取得最大应用的却是网络电话VoIP的商业化服务商。随着高清语音技术的问世,VoIP的通话质量已经大大改善,包括Skype在内的很多运营商推出了高清服务。

  目前,采用该技术的主要是新兴的VoIP业务提供商,大多数传统运营商仍然徘徊犹豫,在投资和回报之间反复权衡。然而,在目前通信市场格局瞬息万变的情况下,运营商的小半步落后可能会带来更大的差距。为此,在市场充分竞争的地区,拥抱高清语音是传统运营商不得已的选择。

  2009年9月高清通信峰会在美国纽约举行,2010年2月份在巴塞罗那召开的移动世界大会上,GSMA协会将“最佳技术突破奖”授予了Orange公司开发的“Mobile HD Voice”,以鼓励它在改善话音质量方面的贡献。Orange成为率先引入该技术的传统电信运营商。

  VoIP运营商的高清技术则更为广泛,Skype公司开发了SILK编解码技术,该技术能够大大改善音频质量,正是拥有了这样的新技术,Skype能够支持更高质量的应用,用户通过iPhone使用VoIP电话可获得“像CD那样的音质”。目前,Skype已经开始在全球推介该技术。

  2010年5月,谷歌收购了挪威一家语音传输技术公司GIPS,谷歌可以在它的Android操作系统上引入GIPS的高清语音模块,以实现高清通话。

  和过去的情况完全相反。在过去,传统运营商的话音业务能凭借质量优势而保持一定的份额,现在,最后的优势不仅正在消失,而且将变为劣势——VoIP正在超越传统电话的音质。

  面对VoIP这些网络电话运营商,欧洲的部分传统运营商采取了积极迎合的态度,不过,大多数传统运营商仍犹豫不决。

  手机方面,首先制约运营商的是终端问题。要获得高清语音,终端就必须支持AMR-WB技术,而目前支持该技术的终端较少,虽然诺基亚宣布在2011年以后推出的所有支持3G技术的手机都会采用AWR-WB技术,但是新的终端达到一定规模可能仍需2-3年。

  网络改造方面,移动网络在网络中的交换节点上都部署了编码转换器,将手机终端和基站之间的16kbit/s编解码转换成64Kbit/s的连接,以适应传统的以PCM语音编码为基础的电路交换网络。如果要引入AMR-WB,那么运营商需要拆除原有的编码转换器,部署新的编解码设施。

  但是如果是在新兴运营商,2006年以后部署的3G网络使用了新的技术,运营商只需要通过软件升级而不用更换网络设备就可以支持高清语音,因此新的运营商和新兴市场可能更容易更换。

  用户基础,由于只有通话双方都支持高清语音时用户才能体验到通话质量的提高,而如果只有一方使用,那么用户感觉不出来质量的差异,因此目前急需的是通信运营商和手机厂商共同推动,其中初期手机厂商的作用尤其重要。

  但是,无论传统运营商同意与否,当VoIP运营商全面采用高清后,传统运营商也会被迫跟进,否则面临流失用户的风险。

  目前,国际电联制定的高清语音的标准G.722,涉及移动3G的AMR-WB(自适应多速率宽带标准)和G.722.2标准,涉及VoIP企业网的G.722.1标准,这些标准是当下高清语音的主流标准。但是还有一些公司推出了自己的标准,例如Skype的SILK标准和微软的RTA等,由于Skype和微软在VoIP领域具有较大的影响力,因此它们的标准也有一定的市场份额。这些不同的技术之间必然存在互操作性问题,而这一问题尚悬而未决。

  此外,高清通信和非高清通信之间还存在着互操作性问题,这在目前也没有得到解决。由于互操作性存在问题,高清通信质量大打折扣,影响了用户的使用体验。

本文地址:http://www.cnonline.org/2011/article/11654.html

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