モスクワのBeelineネットワークでHD-Voiceをオンにしました。 以下は、前後のサウンドレコーディングと技術的な詳細です。
HD-voiceモードは、AMR-WBテクノロジー （Adaptive Multi Rate Wadeband）-可変速度の適応ブロードバンドコーディングに基づいています。このコーデックはG.722.22規格としても知られています。 理論的には、人は20Hz〜20kHzの範囲の音を聞くことができますが、実際には、はるかに狭い範囲で音を送信するのに十分です。 AMR-WBで音声をエンコードする場合、50Hz〜7kHzの周波数範囲が使用されますが、これは完全な音声伝送には絶対に十分です。 たとえば、AMRコーデックは300-3 kHzの範囲を使用します。 この方法は、2Gおよび3Gネットワークで使用できます。
簡単に言えば、人間の声はより自然に聞こえるようになります。これは、インフラストラクチャの制限によってその必要性が決定されていたかなり狭い帯域に「絞る」のをやめるためです。 さらに、HDコーディングでは、外部ノイズが音声明瞭度に与える影響が少なくなります。
どのようにしてHD-Voiceに到達し、どのように機能しますか？
人は、特定の帯域の音の周波数を聞くことができます。通常は、20Hz〜20kHzに相当します。 圧縮せずに無線通信チャネルを介してスペクトル全体を送信することは困難であるため、帯域カットなしの音声は有線システムでのみ送信されます。 音声の圧縮には、音声コーデックまたはボコーダーが使用されます。 それらの副作用は、音声メッセージの周波数帯域を制限することによる送信音声の歪みです。
モバイルネットワークで使用された最初の音声コーデックは「フルレート」-FRです。 FRと同時に、ハーフレートコーデックも導入されました。その唯一の目的は、同時にサービスを提供する加入者の数を増やすことであり、その名前が示すように、無線チャネルでFRコーデックの半分の帯域を占有します。 ただし、FRへのトランスコーディング後の音声品質はそれほど高くなく、一部の国（たとえば、スピーチ速度が高く、多くの高周波音が聞こえるアラブ諸国）では、まったく受け入れられませんでした。 そのため、FRコーデックが再設計され、拡張フルレートが表示され、ビットレートが低くなり、音声品質が大幅に向上しました。
モバイルネットワークの普及に伴い、音声サービスの品質に対する要件が増大し始め、基地局からの無線信号のレベルが低いため、音声品質の低下に問題がありました。 この問題を解決するために、分析と圧縮に同じ周波数範囲を使用する「適応型マルチレート」という新しいコーデックが開発されましたが、アルゴリズムは、受信信号の品質に応じてコーデックのビットレートが動的に変化するように実装されました。 これにより、良好な無線条件で優れた音声品質を提供し、悪い条件で-FR / EFRコーデックがまったく機能しなかった場合でも会話を続けることが可能になりました。
すべての3Gネットワークは、AMRコーデックまたはその後の実装（AMR-WBなど）を使用してのみ機能します。 ただし、EFR / HRコーデックのみをサポートする電話を使用しているサブスクライバーが多数残っているため、2Gネットワークはすべてのコーデック（FR / EFR / HR / AMR FR / AMR HR）で直ちに動作し続け、あらゆる電話に音声通信を提供します。
現在、モバイルネットワークの音声品質要件は拡大を続けており、AMR-WBテクノロジーを使用する時期です。 上記のすべてのコーデックは、圧縮に最大200Hz-3.4kHzの周波数範囲を使用し、AMR-WBはエンコードに50Hz-7kHzの音声メッセージ帯域幅を使用します。 AMR-WBを使用すると、2倍の大きな周波数帯域を送信できるため、送信される音声の高周波数と低周波数の品質と彩度が向上します。
いくつかのコーデック仕様が表にリストされています：
|
コーデック |
標準 |
創作年 |
圧縮可能な周波数の範囲 |
作成されたビットレート |
|
フルレート-FR |
GSM 06.10 |
1990 |
|
13 kビット/秒 |
|
ハーフレート-HR |
GSM 06.20 |
1990 |
|
5.6 kbit / s |
|
エンハンストフルレート-EFR |
GSM 06.60 |
1995 |
|
12.2 kbit / s |
|
適応型マルチレート-AMR |
3GPP TS 26.071 |
1999 |
|
4.75-12.20 kbit / s |
|
適応マルチレート-ワイドバンド-AMR-WB |
3GPP TS 26.190 |
2001 |
|
6.60-23.85 kbit / s |
|
適応型マルチレートワイドバンド+-AMR-WB + |
3GPP TS 26.290 |
2004 |
|
6-36 kbit / s（モノ） 7-48 kbit / s（ステレオ） |
好奇心programmer盛なプログラマ向けのヒント： CでのAMRコーデックのサンプル実装は、3GPP TS 26.073標準で利用可能です（簡単に見つけて、ダウンロードして実装できます）。
次の図では、使用されているコーデックに応じて、MOS（Mean Opinion Score）スケールで音声品質の比較を確認できます。 MOSスケールは、0〜5の音声品質の主観的評価であり、0は可聴性がまったくないこと、5は生の音声です。 G.711コーデック-固定電話で使用されます。つまり、これは固定電話から聞こえる品質です（もちろん、IPチャネルに転送されている場合を除きますが、これはまったく異なる会話のトピックです）。
更新：コメントは、G.711コーデックの平均MOSスコアが約4.1であると正しく指摘しました。この図は現実をわずかに歪めます。
図からわかるように（およびUpdateからの情報を考慮に入れると）、AMR-WBコーデックは、良好な無線状態で、有線の自宅電話を使用する場合に使用されるのと同様の音声品質を提供します。
たとえば、AMRコーデックとAMR-WBコーデックで圧縮された楽曲の2つのフラグメントは、音質を自分で比較し、異なるコーデックで作成されたサウンド画像の違いを視覚的に評価できます。
AMRエンコードされたトップトラック
AMR-WBでエンコードされたボトムトラック
テスト
この技術をロシアで最初に発売したのは当社ではないため、すでにいくつかの開発が行われています。 HD-Voiceを使用した最初のネットワークセグメントは、モスクワの環状道路内にエリクソンの機器を使用して構築されました。 AMR-WBのアクティベーションには長い時間がかかりました。最初は1台のコントローラーでテストされました（音声品質を測定するための多数のドライブテストが行われました）。 そして、すべてが1つのコントローラーでテストされた後でも、その後のアクティベーションは、コントローラーごとに段階的に行われました。 アクティベーションプロセス全体はほぼ6か月かかりました。
以下に、さまざまな時点での正確な測定を使用してハードウェアで評価された最終テストの参照サンプルを示します 。
すでに機能していますか？
はい。現在、この技術はモスクワの3Gネットワークに実装されています。 このモードを使用するために、追加の設定を行う必要はありません。両方のサブスクライバーが3Gネットワーク上にあり、両方の電話がコーデックをサポートしている場合、それ自体がアクティブになります。
この図は、AMR-WBの動作に必要な条件を示しています。 さて、前述のように、コーデックは3Gネットワークで起動されます。次のステップは、コーデックが2Gネットワークと3Gネットワーク間、次にネットワーク間とオペレーター間で機能することを確認することです。
どのデバイスがサポートされていますか？
リスト。 注意、ネタバレの下にはたくさんの手紙があります。
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認識の問題
人間のスピーチは、「C」と「F」の音がラジオや音声スペクトルの狭い帯域で区別されにくいようなものです。 ペア「T」と「P」、「M」と「H」も被害を受けます。 それゆえ、「私はそれを理解しているように、私はレセプション？ コールサインの最も重要な部分に「p」を割り当てるなど、物事はここから成長します。たとえば、コールサインを混同してはならないスナイパーは、おそらく「3/3」になります。ストライプ。
また、HD-Voice音声認識も増えています。 これは、個人的なコミュニケーションにとって重要であり、たとえば銀行での音声による追加認証の人気が高まっているためです。