高清語音技術(shù)在手機(jī)和藍(lán)牙耳機(jī)中的應(yīng)用
高清語音也被稱為寬帶語音,是一種能為蜂窩網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)電話和無線耳機(jī)傳輸高清、自然語音質(zhì)量的音頻技術(shù)。與傳統(tǒng)的窄帶電話相比,高清語音很大程度上提高了語音質(zhì)量,減少了聽覺負(fù)擔(dān)。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/265774.htm通信產(chǎn)業(yè)鏈上的所有網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備都需支持高清語音才能體現(xiàn)出該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。到2011年6月為止,18個(gè)國家運(yùn)營的20種蜂窩網(wǎng)絡(luò),以及33家領(lǐng)先的手機(jī)品牌都已支持高清語音。通過部署自適應(yīng)多速率寬帶(AMR-WB)語音編碼,GSM, WCDMA(UMTS)和LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)引入了高清語音。此外, 通過使用改良的子帶編碼(mSBC)語音編解碼技術(shù),無線藍(lán)牙耳機(jī)也開始支持高清語音,將免提通話與高語音質(zhì)量結(jié)合在了一起。
高清語音的優(yōu)點(diǎn)同樣可以在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中體現(xiàn)出來。隨著窄帶網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備向高清語音過渡,一種名為帶寬擴(kuò)展(BWE)的語音處理技術(shù)可以用來在接收終端設(shè)備上模擬類似于高清語音的通話質(zhì)量,為不支持高清語音的設(shè)備提供了一個(gè)折中的解決方案。
從窄帶到高清語音
傳統(tǒng)電話系統(tǒng)的帶寬被限制在大約300Hz到3.4kHz的音頻頻率范圍內(nèi)(圖表1),這一范圍通常被稱為窄帶語音。盡管現(xiàn)在的電話系統(tǒng)是數(shù)字式的,但其還是傳承了與傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)相同的帶寬。從語音質(zhì)量的角度來看,窄帶語音缺乏自然語音保真度,常常被形容為單薄和模糊不清。盡管如此,窄帶頻率范圍內(nèi)完整語句的語音辨別度大概是99%。
圖1:窄帶和寬帶語音的帶寬特點(diǎn)
高清語音在采樣頻率為16kHz時(shí)音頻帶寬大約為50Hz至7kHz,因此與窄帶語音相比具有更清晰的語音信號。雖然寬帶語音并沒有顯著提高語音清晰度,但是窄帶范圍之外的3.4kHz至7kHz提高了單詞中的摩擦音(例如f、s和th) 的識別度。寬帶語音能夠提供更加自然真實(shí)的語音,在主觀音頻質(zhì)量方面比窄帶語音有了顯著的提高。高清語音擴(kuò)展出的50Hz至300Hz的低頻降低了窄帶語音尖細(xì)的特點(diǎn),而擴(kuò)展出的高頻則提高了發(fā)音清晰度。
在主觀語音質(zhì)量聽力測試中,寬帶語音在平均意見得分(MOS)中得到4.5分,而窄帶語音則為3.2分(1分為質(zhì)量差,5分為優(yōu)秀)。寬帶語音質(zhì)量的提高減少了聽力負(fù)擔(dān)和聽者的疲勞,特別是當(dāng)聽者處于嘈雜的環(huán)境下。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商Orange在其網(wǎng)站上提供了一個(gè)音頻樣本作為高清語音優(yōu)點(diǎn)的例證。2010年6月Orange公司所做的另一項(xiàng)調(diào)查進(jìn)一步向終端用戶證明了高清語音的價(jià)值:
* 96%的客戶對高清語音通話表示滿意;
* 86%的測試者表示,兼容高清語音將是他們未來購買手機(jī)時(shí)的一個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn);
* 76%的測試者愿意更換手機(jī)以獲得高清語音功能。
此外,2006年愛立信和T-Mobile進(jìn)行的用戶試用調(diào)查也證實(shí)了高清語音的優(yōu)點(diǎn)。在150個(gè)抽樣用戶中,超過70%的人認(rèn)為使用了高清語音手機(jī)后通話質(zhì)量更好,在嘈雜的環(huán)境中對話質(zhì)量有所提高。
使用高清語音需要語音通信系統(tǒng)中的所有環(huán)節(jié)都支持寬帶語音頻率范圍。采用高清語音技術(shù)的關(guān)鍵是在蜂窩網(wǎng)絡(luò)和手持電話中協(xié)同部署AMR-WB編解碼。做為一種寬帶語音編碼,AMR-WB的有效音頻帶寬是窄帶編碼AMR-NB的兩倍。要完成一個(gè)高清語音通話,基站和手持電話之間協(xié)同傳輸以AMR-WB編碼的語音,在這一過程中沒有進(jìn)行語音修改或從終端到終端的轉(zhuǎn)換編碼。如果高清語音連接無法實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)就會取而代之使用窄帶AMR-NB編碼。
擴(kuò)展語音帶寬
可以預(yù)計(jì),在引入高清語音的過程中,通信系統(tǒng)中的某些環(huán)節(jié)會因無法支持而將語音轉(zhuǎn)換為窄帶頻率,這實(shí)際上是在降低語音質(zhì)量,增加聽力負(fù)擔(dān)。人工帶寬擴(kuò)展(BWE)通過在通信系統(tǒng)的終端環(huán)節(jié)為窄帶語音信號加入人工生成的語音內(nèi)容,彌補(bǔ)在傳輸過程中損失的高頻和低頻語音內(nèi)容。通過這種方法,BWE將高清語音的優(yōu)勢拓展到了窄帶和過渡的混合帶寬的語音通信系統(tǒng)中。
BWE算法使用產(chǎn)生語音的聲源過濾模型來估算和產(chǎn)生擴(kuò)展頻率范圍內(nèi)的語音內(nèi)容。根據(jù)該模型,語音是由一個(gè)聲源(例如聲帶)再加上一個(gè)模擬聲道的模型產(chǎn)生的。BWE算法根據(jù)窄帶語音估算出一個(gè)寬帶聲源模型,然后利用該模型的參數(shù)估算出其丟失的寬帶頻率內(nèi)容。在實(shí)際應(yīng)用中,BWE獨(dú)立于源編碼和發(fā)送路徑處理過程的,因此它可以與傳統(tǒng)的窄帶和混合帶寬的電話網(wǎng)絡(luò)共存。
BWE主要應(yīng)用于藍(lán)牙耳機(jī)和免提設(shè)備。在這些設(shè)備的接收終端上,窄帶CVSD編碼語音信號首先進(jìn)行解碼,然后經(jīng)過BWE的處理產(chǎn)生給受話方的擴(kuò)展帶寬語音信號。BWE也可以應(yīng)用在高清語音電話網(wǎng)絡(luò)上,將語音信號擴(kuò)展到帶寬為14kHz的超寬帶(SWB)頻率范圍。
高清語音和音效增強(qiáng)
將高清語音和音效增強(qiáng)處理方法(如噪聲抑制(NS),回聲消除(AEC) )結(jié)合在一起可以改善在噪聲環(huán)境下的語音清晰度,并可以提高整體通話質(zhì)量。噪聲抑制技術(shù)能夠分析摻雜了噪音的對話,并清除噪音,增加語音辨別度。噪聲抑制算法通過大量頻點(diǎn)估算出噪聲功率譜密度,然后將噪聲從對話出抽取出來。與窄帶的處理相比,寬帶噪聲抑制在計(jì)算噪聲頻譜時(shí)包含了更多的頻點(diǎn)數(shù)據(jù)來壓縮擴(kuò)展頻率范圍內(nèi)的噪聲。除噪聲抑制外,回聲消除處理方法能消除發(fā)話者和麥克風(fēng)之間的聲音耦合所產(chǎn)生的回音信號?;芈曄墓ぷ髟硎菑柠溈孙L(fēng)接收到的信號中分離出一個(gè)經(jīng)過過濾和延遲的副本?;芈曄夹g(shù)能夠計(jì)算出寬帶語音中的自適應(yīng)過濾系數(shù)。
手機(jī)電池相關(guān)文章:手機(jī)電池修復(fù)
藍(lán)牙技術(shù)相關(guān)文章:藍(lán)牙技術(shù)原理
評論