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Asterisk課堂-語音編碼介紹

2017-01-16 16:26:33   作者:james.zhu   來源:asterisk   評論:0  點擊:


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  Asterisk系統(tǒng)支持了多種語音編碼來適應市場的需求,例如WebRTC中的Opus 語音編碼。但是目前,大部分的使用場景還是G.711和G.729等幾個主要的編碼。我們需要首先說明的是,語音編碼研究領域是一個非常復雜的領域,筆者不是這方面的專家,僅對此有一定的應用經驗。如果用戶需要了解語音編碼的算法,請參考相關的科學文獻資料來學習。這里,筆者目前僅對Asterisk當前使用的幾種編碼進行一個基本介紹。
  視頻中介紹了幾種編碼的特點和各自的特點:
  本章節(jié)主要介紹幾個在Asterisk環(huán)境中關于語音編碼的相關問題。它們包括:語音編碼的基本屬性,使用語音編碼原因,幾種語音編碼的各自的特點。
  語音編碼包括四個基本的屬性,它們是:Sampling rate,Packet size,Complexity,Bandwidth。 語音首先經過空氣傳播,并且通過一定的設備采集了語音以后,經過設備的處理,完成數(shù)字轉換,最后轉化成一定的數(shù)據(jù)形式,通過網(wǎng)絡或者其他設備發(fā)送到相應的目的地。對于語音電話系統(tǒng)來說,根據(jù)數(shù)字通信之父Nyquist的采樣定律,8kHz是可以滿足窄帶采樣率的要求。這個過程就涉及了以上這四個屬性。因為要適應不同的環(huán)境和設備的要求,采樣律可能有所不同。Packet size 是語音的打包時長,顧名思義就是在一定時間內語音文件在傳輸之前打包幀數(shù)據(jù)需要的時間。因為不同編碼的傳輸帶寬要求不同,語音數(shù)據(jù)以幀的方式來測試,這樣需要要求在一定時間內對每個幀數(shù)據(jù)進行打包,以便穩(wěn)定地發(fā)送到對端。一般都限定在20毫秒內完成,有的語音編碼可支持靈活配置。語音編碼算法的計算復雜度和帶寬,CPU有著非常緊密的聯(lián)系,采用不同算法會消耗不同的系統(tǒng)資源,例如需要高壓縮比的編碼還是低壓縮比的編碼。這樣就會導致網(wǎng)絡帶寬占用的不同。Bandwidth 是一個核心的考慮因素,為了節(jié)省帶寬,很多用戶考慮使用G.729 編碼。但是,G.729 會提高部署成本。
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  為什么在asterisk中使用語音編碼? 根據(jù)上面的介紹,因為網(wǎng)絡的不同和終端的不同,導致通話使用的語音編碼不同,雙方不同的語音編碼不會實現(xiàn)正常的通話。這時,需要Asterisk來進行一個語音編碼的轉換功能,這樣會導致系統(tǒng)CPU負載增加,可能影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
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  Asterisk環(huán)境中常用編碼的特點。在目前經常使用的幾種語音編碼中,大部分用戶需要使用G.711 或者G.729 編碼。G.711 使用在傳統(tǒng)的PSTN語音接入環(huán)境中,G.729 則使用在IP測定語音編碼環(huán)境,例如現(xiàn)在的SIP中繼或者IMS。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,選擇語音編碼時管理員需要考慮幾個方面的因素,例如語音質量,帶寬占用比,CPU消耗情況,部署費用的問題。當然管理員也只能在這幾個因素之間做一個平衡和妥協(xié)。圖例中列出了它們各自的特點。如果采用了G.729編碼,在系統(tǒng)部署時要考慮編碼轉換的問題。編碼轉化的成本大約一路差不多10美金左右。編碼轉換的解決方案包括通過IMS設備或者語音編碼卡來解決,也可以購買Digium官方的軟件許可證來支持。另外,還有免費的編碼解決方案,但是這里提醒大家,這種解決方案不能使用在商業(yè)的環(huán)境中,以免引起法律方面的糾紛,同時語音質量也得不到保障。管理員在部署Asterisk服務器時,筆者建議用戶使用計算工具來計算出不同編碼的帶寬占用比,這樣可以獲得一個大概部署預算費用。
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  本章節(jié)簡單討論了語音編碼的基本概念和相關的幾個參數(shù),也討論了為什么使用不同的語音編碼,還有幾個不同語音編碼的特點。另外,我們這里沒有討論寬帶的編碼和其他高清編碼,還有最新的Opus 和其他編碼類型。當然,這些編碼也逐漸支持了Asterisk環(huán)境。因為網(wǎng)絡環(huán)境不同,終端不同,筆者建議用戶需要根據(jù)自己的網(wǎng)絡環(huán)境做進一步的測試來保證系統(tǒng)的語音質量。

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