HD-Voice для стільникового зв'язку - Хуан, Дмитро, Володимир, Олег, Ірина, Слава!

    
 
 В основі режиму HD-voice лежить технологія AMR-WB (Adaptive Multi Rate Wadeband) — широкосмугове адаптивне кодування зі змінною швидкістю), також даний кодек відомий як стандарт G.722.22. У теорії людина може почути звуки в діапазоні 20Гц — 20кГц, але на практиці досить передавати звук в істотно більш вузькому діапазоні. При кодуванні мови в AMR-WB використовується діапазон частот 50Гц-7кГц, цього абсолютно достатньо для повноцінної передачі голосу. Для прикладу, в кодеку AMR використовується діапазон 300-3кГц. Метод може використовуватися в мережах 2G і 3G.
 
 Простіше кажучи, тепер людський голос буде звучати природніше , тому що перестане «ужиматься» в досить вузьку смугу, необхідність якої була колись продиктована обмеженнями інфраструктури. Крім того, при HD-кодуванні, зовнішні шуми роблять менший вплив на розбірливість мови.
 
 

Як ми дійшли до HD-Voice, і як це працює?

Мова людини займає деяку смугу звукових частот, зазвичай її приймають рівною 20Гц-20кГц. Передати весь спектр по бездротових каналах зв'язку без стиснення складно, тому голос без урізання смуги передається тільки в провідних системах. Для цілей стиснення мови використовуються голосові кодеки або вокодер. Їх побічною дією є спотворення переданого голосу за рахунок обмеження смуги частот голосового повідомлення.
 
Найпершим голосовим кодеком, що використовувалися в мобільних мережах, був «Full Rate» — FR. Одночасно з FR, був введений і кодек «Half Rate», єдине призначення якого — збільшення кількості одночасно обслуговуваних абонентів, і, як зрозуміло з його назви, він займає в радіоканалі половину смуги кодека FR. Проте якість голосу після перекодування в FR, було не дуже високим, а для деяких країн (наприклад, арабських, де швидкість мови висока і багато височастотних звуків), і зовсім неприйнятним. Тому кодек FR був перероблений, і з'явився «Enhanced Full Rate», що забезпечує істотно кращу якість голосу, при меншому створюваному бітрейті.
 
Зі зростанням проникнення мобільних мереж, вимоги до якості голосових послуг стали рости, і проявилася проблема з погіршенням якості голосу, при низькому рівні радіосигналу від базової станції. Для вирішення цього завдання, був розроблений новий кодек — «Adaptive Multi Rate», який використовував той же діапазон частот для аналізу і стиснення, але алгоритм був реалізований таким чином, що бітрейт кодека динамічно змінювався, залежно від якості прийнятого сигналу. Завдяки цьому, з'явилася можливість при хороших радіоусловіях надати відмінну якість голосу, а при поганих — зберігати розмова навіть там, де кодеки FR / EFR не змогли б працювати зовсім.
 
Всі мережі 3G працюють тільки з використанням кодека AMR або наступних його реалізацій, наприклад AMR-WB. Але оскільки в мережі залишається велика кількість абонентів використовують телефони підтримують тільки роботу з кодеками EFR / HR, мережа 2G продовжує працювати з усіма кодеками (FR / EFR / HR / AMR FR / AMR HR) відразу, забезпечуючи голосовим зв'язком будь-який телефон.
 
В даний час вимоги до якості голосу в мобільних мережах продовжують рости, і настав час для використання технології AMR-WB. Всі кодеки, описані вище, використовують для стиснення діапазон частот до 200Гц-3.4кГц, в той час як AMR-WB для кодування використовує смугу голосового повідомлення на рівні 50Гц-7кГц., Тобто AMR-WB дозволяє передавати в два рази більшу смугу частот, що й дає збільшення якості і насиченості високими і низькими частотами переданого голосу.
 
Деякі характеристики кодеків наведені в таблиці:
    
     
       
       
       
       
       
       
  
  Кодек
  
  Стандарт
  
  Рік створення
  
  Діапазон стискуваних частот
  
  Створюваний бітрейт
  
  Full Rate — FR
  
 GSM 06.10
  
 1990
  
  200-3400 Hz
  
 13 kbit / s
  
  Half Rate — HR
  
 GSM 06.20
  
 1990
  
  200-3400 Hz
  
 5.6 kbit / s
  
  Enhanced Full Rate — EFR
  
 GSM 06.60
  
 1995
  
  200-3400 Hz
  
 12.2 kbit / s
  
  Adaptive Multi Rate — AMR
  
 3GPP TS 26.071
  
 1999
  
  200-3400 Hz
  
 4.75 — 12.20 kbit / s
  
  Adaptive Multi Rate — WideBand — AMR-WB
  
 3GPP TS 26.190
  
 2001
  
  50-7000 Hz
  
 6.60 — 23.85 kbit / s
  
  Adaptive Multi Rate-WideBand + — AMR-WB +
  
 3GPP TS 26.290
  
 2004
  
  50-7000 Hz
  
 6 — 36 kbit / s (mono)
7 — 48 kbit / s (stereo)
  
  
 
 Hint для допитливих програмістів: зразок реалізації кодека AMR мовою Сі мається на стандарті 3GPP TS 26.073 (його можна легко знайти, скачати і спробувати реалізувати).
 
На діаграмі нижче можна побачити порівняння якості голосу, за шкалою MOS (Mean Opinion Score), залежно від використовуваного кодека. Шкала MOS — суб'єктивна оцінка якості голоси від 0 до 5, де 0 — повна відсутність чутності, а 5 — жива мова. Кодек G.711 — застосовується в дротяної телефонії, тобто це якість яке ви повинні чути зі свого міського телефону (якщо він, звичайно, не переведений на IP канал, але це тема зовсім іншої розмови).
 
 
 
Як видно з діаграми, кодек AMR-WB, забезпечує, при хороших радіоусловіях, якість голосу вище, ніж провідний домашній телефон.
 
Для прикладу — два фрагменти музичної композиції, які стискалися кодеками AMR і AMR-WB, можете самі порівняти якість звуку, і візуально оцінити різницю у звуковій картині, створюваної різними кодеками.
 
 Верхній трек, кодований в AMR
 
 Нижній трек, кодований в AMR-WB
 
 

Тести

Ми не перші, хто запускає цю технологію в Росії, тому деякі напрацювання вже були. Наш перший ділянку мережі з HD-Voice був побудований в межах МКАД, на обладнанні Ericsson. Активування AMR-WB зайняло тривалий час: спочатку проходило тестування на одному контролері (з численними драйв-тестами з вимірювання якості мови). І навіть після того як на одному контролері все було протестовано, подальша активація проходила поетапно, контролер за контролером. Весь процес активування зайняв майже півроку.
 
Ось еталонні семпли з фіналу тестів , які оцінювалися апаратно за допомогою точних вимірів в різні моменти.
 
 

Це вже працює?

Так, зараз технологія реалізована в мережі 3G для Москви. Для того, щоб скористатися режимом, не потрібно виробляти додаткових налаштувань, він активізується сам, якщо обидва абонента знаходяться в мережі 3G і обидва їх телефони підтримують роботу кодека.
 
 
  
На схемі зображені умови, які потрібні для функціонування AMR-WB. Зараз як говорилося вище, кодек запущений в мережі 3G, наступний етап забезпечити роботу кодека між мережею 2G і 3G, далі — між мережами і між операторами.
 
 

Які пристрої підтримуються?

 Список. Обережно, під спойлером багато букв. Alcatel One Touch 903
Alcatel One Touch 916/916D
Alcatel One Touch 918
Alcatel One Touch 983
Alcatel One Touch 985/985D
Alcatel One Touch 991/991D/991T
Alcatel One Touch 992D
Alcatel One Touch 993/993D
Alcatel One Touch 995/996
Alcatel One Touch Idol
Alcatel One Touch Idol Ultra
Alcatel One Touch Scribe Easy
Alcatel One Touch Scribe HD
Alcatel One Touch Star
Alcatel One Touch Tribe
Alcatel One X'POP
Apple iPhone 5
Apple iPhone 5S
Apple iPhone 5C
BlackBerry Q10
BlackBerry Q5
BlackBerry Torch 9810
BlackBerry Z10
BlackBerry Z30
HTC Desire 500
HTC ChaCha
HTC Desire C
HTC Desire HD
HTC Desire S
HTC Desire X
HTC Desire Z
HTC EVO 3D
HTC Incredible
HTC One
HTC One mini
HTC One S
HTC One SV
HTC One V
HTC One X
HTC One X +
HTC One XL
HTC One ® (M8)
HTC Radar
HTC Raider
HTC Rhyme
HTC Sensation
HTC Sensation XE
HTC Sensation XL
HTC Titan
HTC Touch HD
HTC Wildfire S
HTC Windows Phone 8X
HTC Windows Phone 8S
Huawei Ascend D Quad
Huawei Ascend D2 LTE (VoLTE)
Huawei Ascend G510
Huawei Ascend G740
Huawei Ascend P1 U9200
Huawei Ascend P2
Huawei Ascend P6
Huawei Boulder U8350
LG A310
LG Nexus 4 E960
LG Nexus 5
LG Optimus 3D
LG Optimus G
LG Optimus G Pro
LG Optimus L4 II
LG Optimus L5
LG Optimus L5 II
LG Optimus L7
LG Optimus L7 II
LG Optimus L9
LG Optimus LTE2 F160LV (VoLTE)
LG Optimus F7
LG Optimus F180S (VoLTE)
LG Optimus Vu2 F200 (K, L, S) (VoLTE)
LG Optimus Vu3 F300 (K, L, S) (VoLTE)
LG Optimus GX F310L (VoLTE)
LG Optimus G2 F320S (VoLTE)
LG Optimus G Pro F240S (VoLTE)
LG Optimus LTE III F260S (VoLTE)
LG Optimus G Flex F340S (VoLTE)
LG Optimus 3D Max (P720)
LG Optimus 3D (P920)
LG Optimus 4X HD (P880)
LG Prada (P940)
LG Prada 3.0
Motorola Quench
Motorola RAZR (XT910)
Motorola RAZR i (XT890)
Motorola Moto G
Nokia 300
Nokia 301
Nokia 302
Nokia 500
Nokia 515
Nokia 600
Nokia 603
Nokia 700
Nokia 701
Nokia 808 PureView
Nokia 5230
Nokia 5330 Mobile TV Edition
Nokia 5530 XpressMusic
Nokia 5630 XpressMusic
Nokia 5730 XpressMusic
Nokia 6260 Slide
Nokia 6600i slide
Nokia 6700 classic
Nokia 6700 slide
Nokia 6710 Navigator
Nokia 6720 classic
Nokia 6760 slide
Nokia 6790 slide
Nokia 7230
Nokia Asha 300
Nokia Asha 301
Nokia Asha 302
Nokia Asha 303
Nokia Asha 311
Nokia C2-01
Nokia C3-01 Touch and Type
Nokia C5-03
Nokia C5-04
Nokia C6-00
Nokia C6-01
Nokia C7-00
Nokia E5-00
Nokia E52
Nokia E55
Nokia E6-00
Nokia E63
Nokia E7 Communicator
Nokia E7-00
Nokia E71x
Nokia E72
Nokia E73 Mode
Nokia Lumia 510
Nokia Lumia 520
Nokia Lumia 520.2
Nokia Lumia 521
Nokia Lumia 610
Nokia Lumia 610 NFC
Nokia Lumia 620
Nokia Lumia 625
Nokia Lumia 710
Nokia Lumia 720
Nokia Lumia 800
Nokia Lumia 810
Nokia Lumia 820
Nokia Lumia 822
Nokia Lumia 900
Nokia Lumia 920
Nokia Lumia 920T
Nokia Lumia 925
Nokia Lumia 925 Superman Edition
Nokia Lumia 925T
Nokia Lumia 928
Nokia Lumia 929 LTE-A (Cat 4)
Nokia Lumia 1020.2
Nokia Lumia 1020 3G
Nokia Lumia 1020 LTE
Nokia Lumia 1520
Nokia N7
Nokia N8
Nokia N86 8MP
Nokia N9
Nokia N97
Nokia N97 mini
Nokia X3-02
Nokia X5
Nokia X6-00
Nokia X7-00
Samsung Galaxy Star
Samsung Galaxy Light
Samsung Ativ S
Samsung Galaxy Ace
Samsung Galaxy Ace 2
Samsung Galaxy Express
Samsung Galaxy Fame
Samsung Galaxy Mini
Samsung Galaxy Mini 2
Samsung Galaxy Nexus
Samsung Galaxy Note
Samsung Galaxy Note II
Samsung Galaxy Note 3
Samsung Galaxy Note 10.1
Samsung Galaxy S II
Samsung Galaxy S III
Samsung Galaxy S4
Samsung Galaxy S4 Mini
Samsung Galaxy S5
Samsung Galaxy S Advance
Samsung Galaxy S Plus
Samsung Galaxy W
Samsung Galaxy Y
Samsung Omnia 7
Samsung Omnia Pro B7350
Samsung S5610
Samsung Wave 3
Samsung Trend Plus
Sony Ericsson Elm
Sony Ericsson Hazel
Sony Ericsson Live with Walkman
Sony Ericsson Xperia X8
Sony Ericsson Xperia X10 Mini
Sony Ericsson Xperia X10 mini pro
Sony Ericsson Xperia acro
Sony Ericsson Xperia active
Sony Ericsson Xperia Arc
Sony Ericsson Xperia arc S
Sony Ericsson Xperia mini
Sony Ericsson Xperia Mini Pro
Sony Ericsson Xperia neo
Sony Ericsson Xperia neo V
Sony Ericsson Xperia Play
Sony Ericsson Xperia ray
Sony Ericsson W995
Sony Xperia A SO-04E
Sony Xperia acro S
Sony Xperia E
Sony Xperia E dual C1605
Sony Xperia Go (ST27i)
Sony Xperia i1 HSPA + C6902
Sony Xperia i1 LTE
Sony Xperia ion
Sony Xperia J
Sony Xperia L
Sony Xperia M
Sony Xperia M35t (VoLTE)
Sony Xperia miro
Sony Xperia P
Sony Xperia S
Sony Xperia Sola
Sony Xperia SP
Sony Xperia T
Sony Xperia Tipo
Sony Xperia Tipo Dual
Sony Xperia U
Sony Xperia V
Sony Xperia Z
Sony Xperia ZL
Sony Xperia ZR
Sony Xperia Z1
Sony Xperia Z1S (T Mobile US only)
Sony Xperia Z1 Compact LTE-A D5503
Sony Xperia Z2 LTE-A D6543/D6503
TechFaith Wildfire 80
ZTE Blade V880
ZTE Crescent (San Francisco 2 on Orange)
ZTE Era
ZTE F160 Atlanta
ZTE Grand X
ZTE Grand X IN
ZTE Orbit
ZTE R252 / Orange Tara
ZTE Kis Pro / Orange Zali
ZTE Skate (Monte Carlo on Orange)
ZTE Smart Netphone 701
ZTE Tania
ZTE TMN smart A15
 
 

Проблеми розпізнавання

Людська мова така, що в радіоефірі і на вузькій смузі аудіоспектра погано розрізняються звуки «С» і «Ф». Також страждають пари «Т» і «П», «М» і «Н». Звідси мнемоніческій системи з іменами: «Диктую, номер два-нуль-нуль три Ольги, як зрозумів, прийом?». Звідси ж ростуть речі на зразок призначення найбільш відповідальним частинам позовних з «р» — наприклад, снайпер, який у жодному разі не повинен переплутати свій позивний, швидше за все, буде «тридцять третій», тому що в ефірі це дуже добре помітно в умовах вузької смуги.
 
Також з HD-Voice зростає впізнаваність голосу. Це важливо і для особистого спілкування, і для набирає популярність додаткової аутентифікації по голосу, наприклад, в банках.
    
Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.