2019年3月5日星期二

公網對講機關鍵指標之:語音質量



毋庸置疑,這幾年公網對講機以其廣闊的通話距離廣受消費者的青睞,對講機從模擬到數字,主要解決三個問題,提升語音質量、增強保密性和提高頻譜利用率,首當其衝就是要改善語音通信質量,特別是複雜電磁環境和遠距離傳輸時的語音通信質量。公網對講作為「數字對講」技術之一,其語音質量又如何呢?在4G寬頻行動網路支持下,公網對講能帶給我們更好的音質體驗嗎?
衡量語音質量的指標

衡量通信系統語音質量主要有兩個指標:

一是接收端語音的MOS分;

二是端到端語音延時。

MOS分(Mean Opinion Score,平均主觀意見分)用於衡量經過通信系統壓縮編碼傳輸後恢復語音的「還原度」,包括可懂度、清晰度和自然度,採用5分制打分(5優,4良,3尚可,2差,1劣)。傳統PSTN有線電話的語音質量一般定義為MOS 4.0分,2G無線電話的語音質量為MOS 2.5-4分之間,3G行動電話系統採用的語音編解碼算法可以達到4分以上。

端到端語音延時,用於衡量通信系統的實時性,延時過大將極大影響交互溝通的用戶體驗。傳統PSTN電話的端到端語音延時小於16msIP電話系統一般要求端到端語音延時小於300ms;衛星電話端到端語音延時大於500ms。通常我們在打IP電話或衛星電話時,會感覺到對方反應「遲鈍」,造成溝通不暢,就是因為端到端語音延時過大造成的。基於IP網絡協議的公網對講系統,其端到端延時往往大於幾百毫秒,也是影響用戶體驗的重要指標。

影響公網對講音質的主要因素分為兩大部分,一部分是終端硬體因素,包括麥克風、喇叭、聲腔結構和音頻電路等;另一部分是平台系統設計因素,包括語音編解碼算法、音頻增強算法、傳輸策略和伺服器處理機制等。小編重點介紹公網對講平台對用戶音質體驗的幾個因素。

★語音編解碼算法(也稱為聲碼器):是決定公網對講平台所能提供的語音質量的根本因素。換句話說,如果平台所採用的語音編解碼算法所能提供的語音質量就很差,終端硬體的音頻設計再好也無法根本性提高語音質量。現有公網對講平台主要採用三類語音編解碼器,第一類是早期支持2G CDMA網絡的平台,採用EVRC變速率聲碼器的半速率(4Kbps)編碼,其音質較差,MOS分只有 3.0分左右;第二類以支持3G 行動網路為出發點,採用3GPP AMR變速率聲碼器(4.75Kbps-12.2Kbps),其全速率編解碼音質可達到MOS 4.0分以上;第三類是脫胎於VoIP系統,採用ITU G.72x語音編碼標準,可根據終端能力匹配來選擇編解碼算法。

★語音增強:主要包括環境噪聲抑制、自適應聲學回聲消除、自動增益控制、自適應均衡等算法。語音增強技術應用的有無或好壞,很大程度上影響了產品的用戶音質體驗。

★傳輸策略:基於無線IP網絡傳輸的公網對講系統,必須面對丟包、抖動、亂序等網絡傳輸因素對音質的影響,因此必須設計一套有效的傳輸策略來對抗這些網絡特徵對語音質量產生的負面影響。所以說,對於OTT體制的公網對講平台,實現公網對講業務基本功能並不難,在好的網絡環境下「演示」效果也可能會表現不錯,但用戶真正使用的時候就會出各種各樣的音質問題。因此,對公網對講平台而言,難的是如何在不同的網絡環境下提供很好的用戶音質體驗。

4G公網對講的語音質量能不能大幅提升?

使用2G網絡的公網對講用戶已經熟知2G公網對講機音質差、語音延時大的問題,在2G公網對講機向4G公網對講機過渡的過程中,用戶必然會問,4G網絡帶寬大,傳輸速度快,語音質量是不是也能大幅度提高呢?答案是「不一定」,4G公網對講完全有條件大幅度提升語音質量,但並不是採用了4G終端就能提升語音質量,而是取決於平台的系統設計能否有效利用4G網絡的帶寬優勢。

如前所述,公網對講系統音質的好壞的根本因素是採用什麼樣的語音編解碼器,如果平台只能支持低碼率低質量的語音編碼器,也沒有根據4G網絡的優勢調整傳輸控制策略,不能充分利用4G網絡的帶寬優勢,4G公網對講機也就徒有虛名,並不能給用戶帶來大的音質體驗提升。
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