视频会议中的各种音频技术

视频系统术语---音频技术

音频技术

视频通讯过程是视频和音频的实时双向完整通讯过程。在这个过程中我们为了获得高清晰视频图像，有时却忽略了另外一个重要的过程——音频通讯过程。如果我们在观看高清晰视频图像的时候，不能得到一个更清晰、连续的音频效果。那么这个过程实际上就没有任何意义，所以其重要性甚至超过视频。在传统的视频会议系统中音频技术发展极其缓慢，原因在于目前应用于视频通讯的音频编解码压缩标准都是为了保持传输时的低带宽占用和较高的编解码效率，从而将音频信号的采样频率、采样精度和采样范围指标做了极大的降低，使得所能提供的音频清晰度和还原性都有很大程度上的衰减。与用于存储和回放非实时压缩协议的标准（如OGG、MP3等）相比，音频的保真度非常低。这样就在某种程度上对现场声音的还原达不到要求。目前传统视频通讯过程中主要采用的是G.711、G.722、G.721、G.728等音频标准，音频宽度仅有50Hz－7KHz单声道，而人耳所能感知的自然界的频响能力可以达到20Hz－20KHz，因此，在对现场环境音的还原过程中过多的音频信息的丢失造成了无法真实表现现场情况。所以在高清晰视频通讯过程中我们势必要有一种相辅助的音频处理方式解决此问题。使整个高清晰通讯过程更去近于完美。

目前国际上对音频处理技术上标准较多，在对下一代实时交互音频处理上可以采用MPEG-1 Layer 2或AAC 系列音频，对选用标准的原则是，音频频响范围要达到22KHz，这样就几乎可以覆盖了人耳听觉的全部范围，甚至在高频方面还有所超越，能够使现场音频得到真实自然的还原，并且在还原时可以采用双声道立体声回放，使整个视频通讯的声音有更强的临近感，达到CD级音质。同时在对链路带宽的适应和编解码效率上达到最佳。下面是各种音频编码标准的说明：

1G.711

类型：Audio

制定者：ITU-T

所需频宽：64Kbps

特性：算法复杂度小，音质一般

优点：算法复杂度低，压缩比小（CD音质>400kbps），编解码延时最短（相对其它技术）

缺点：占用的带宽较高

备注：70年代CCITT公布的G.711 64kb/s脉冲编码调制PCM。

2G.721

制定者：ITU-T

所需带宽：32Kbps

音频频宽：3.4KHZ

特性：相对于PCMA和PCMU，其压缩比较高，可以提供2：1的压缩比。

优点：压缩比大

缺点：声音质量一般

备注：子带ADPCM（SB-ADPCM）技术。G.721标准是一个代码转换系统。它使用ADPCM转换技术，实现64 kb/s A律或μ律PCM速率和32 kb/s速率之间的相互转换。

3G.722

制定者：ITU-T

所需带宽：64Kbps

音频宽度：7KHZ

特性：G722能提供高保真的语音质量

优点：音质好

缺点：带宽要求高

备注：子带ADPCM（SB-ADPCM）技术

4G.721

制定者：ITU-T

所需带宽：32Kbps/24Kbps

音频宽度：7KHZ

特性：可实现比G.722 编解码器更低的比特率以及更大的压缩。目标是以大约一半的比特率实现 G.722 大致相当的质量。

优点：音质好

缺点：带宽要求高

备注：目前大多用于电视会议系统。

5G.721附录C

制定者：ITU-T

所需带宽：48Kbps/32Kbps/4Kbps

音频宽度：14KHZ

特性：采用自Polycom 的Siren™14 专利算法，与早先的宽频带音频技术相比具有突破性的优势，提供了低时延的14 kHz 超宽频带音频，而码率不到MPEG4 AAC-LD 替代编解码器的一半，同时要求的运算能力仅为十分之一到二十分之一，这样就留出了更多的处理器周期来提高视频质量或者运行因特网应用程序，并且移动设备上的电池续航时间也可延长。

优点：音质更为清晰，几乎可与CD 音质媲美，在视频会议等应用中可以降低听者的疲劳程度。

缺点：是Polycom的专利技术。

备注：目前大多用于电视会议系统

6G.723(低码率语音编码算法)

制定者：ITU-T

所需带宽：5.3Kbps/6.3Kbps

音频宽度：3.4KHZ

特性：语音质量接近良，带宽要求低，高效实现，便于多路扩展，可利用C5402片内16kRAM实现53coder。达到ITU-TG723要求的语音质量，性能稳定。可用于IP电话语音信源编码或高效语音压缩存储。

优点：码率低，带宽要求较小。并达到ITU-TG723要求的语音质量，性能稳定。

缺点：声音质量一般

备注：G.723语音编码器是一种用于多媒体通信，编码速率为5.3kbits/s和6.3kbit/s的双码率编码方案。

G.723标准是国际电信联盟（ITU）制定的多媒体通信标准中的一个组成部分，可以应用于IP电话等系统中。其中，5.3kbits/s码率编码器采用多脉冲最大似然量化技术（MP－MLQ），6.3kbits/s码率编码器采用代数码激励线性预测技术。

7G.723.1(双速率语音编码算法)

制定者：ITU-T

所需带宽：5.3Kbps(29)

音频宽度：3.4KHZ

特性：能够对音乐和其他音频信号进行压缩和解压缩，但它对语音信号来说是最优的。G.723.1采用了执行不连续传输的静音压缩，这就意味着在静音期间的比特流中加入了人为的噪声。除了预留带宽之外，这种技术使发信机的调制解调器保持连续工作，并且避免了载波信号的时通时断。

优点：码率低，带宽要求较小。并达到ITU-TG723要求的语音质量，性能稳定,避免了载波信号的时通时断。缺点：语音质量一般

备注：G.723.1算法是ITU-T建议的应用于低速率多媒体服务中语音或其它音频信号的压缩算法，其目标应用系统包括H.323、H.324等多媒体通信系统。目前该算法已成为IP电话系统中的必选算法之一。

8G.728

制定者：ITU-T

所需带宽：16Kbps/8Kbps

音频宽度：3.4KHZ

特性：用于IP电话、卫星通信、语音存储等多个领域。G.728是一种低时延编码器，但它比其它的编码器都复杂，这是因为在编码器中必须重复做50阶LPC分析。G.728还采用了自适应后置滤波器来提高其性能。优点：后向自适应，采用自适应后置滤波器来提高其性能

缺点：比其它的编码器都复杂