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手机和蓝牙耳机中如何实现高清语音技术

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明明你也很爱我,没理由爱不到结果。

高清语音也被称为宽带语音是一种能为蜂窝网络移动电话和无线耳机传输高清自然语音质量的音频技术与传统的窄带电话相比高清语音很大程度上提高了语音质量减少了听觉负担

通信产业链上的所有网络和设备都需支持高清语音才能体现出该技术的优点到2011年6月为止18个国家运营的20种蜂窝网络以及33家领先的手机品牌都已支持高清语音通过部署自适应多速率宽带AMR-WB语音编码GSM, WCDMAUMTS和LTE蜂窝网络中已经引入了高清语音此外 通过使用改良的子带编码mSBC语音编解码技术无线蓝牙耳机也开始支持高清语音将免提通话与高语音质量结合在了一起

高清语音的优点同样可以在现有网络中体现出来随着窄带网络和设备向高清语音过渡一种名为带宽扩展BWE的语音处理技术可以用来在接收终端设备上模拟类似于高清语音的通话质量为不支持高清语音的设备提供了一个折中的解决方案

从窄带到高清语音

传统电话系统的带宽被限制在大约300Hz到3.4kHz的音频频率范围内图表1这一范围通常被称为窄带语音尽管现在的电话系统是数字式的但其还是传承了与传统模拟系统相同的带宽从语音质量的角度来看窄带语音缺乏自然语音保真度常常被形容为单薄和模糊不清尽管如此窄带频率范围内完整语句的语音辨别度大概是99%

高清语音在采样频率为16kHz时音频带宽大约为50Hz至7kHz因此与窄带语音相比具有更清晰的语音信号虽然宽带语音并没有显著提高语音清晰度但是窄带范围之外的3.4kHz至7kHz提高了单词中的摩擦音例如fs和th 的识别度宽带语音能够提供更加自然真实的语音在主观音频质量方面比窄带语音有了显著的提高高清语音扩展出的50Hz至300Hz的低频降低了窄带语音尖细的特点而扩展出的高频则提高了发音清晰度

在主观语音质量听力测试中宽带语音在平均意见得分MOS中得到4.5分而窄带语音则为3.2分1分为质量差5分为优秀宽带语音质量的提高减少了听力负担和听者的疲劳特别是当听者处于嘈杂的环境下移动网络运营商Orange在其网站上提供了一个音频样本作为高清语音优点的例证2010年6月Orange公司所做的另一项调查进一步向终端用户证明了高清语音的价值

* 96%的客户对高清语音通话表示满意;

* 86%的测试者表示兼容高清语音将是他们未来购买手机时的一个选择标准;

* 76%的测试者愿意更换手机以获得高清语音功能

此外2006年爱立信和T-Mobile进行的用户试用调查也证实了高清语音的优点在150个抽样用户中超过70%的人认为使用了高清语音手机后通话质量更好在嘈杂的环境中对话质量有所提高

使用高清语音需要语音通信系统中的所有环节都支持宽带语音频率范围采用高清语音技术的关键是在蜂窝网络和手持电话中协同部署AMR-WB编解码做为一种宽带语音编码AMR-WB的有效音频带宽是窄带编码AMR-NB的两倍要完成一个高清语音通话基站和手持电话之间协同传输以AMR-WB编码的语音在这一过程中没有进行语音修改或从终端到终端的转换编码如果高清语音连接无法实现系统就会取而代之使用窄带AMR-NB编码

扩展语音带宽

可以预计在引入高清语音的过程中通信系统中的某些环节会因无法支持而将语音转换为窄带频率这实际上是在降低语音质量增加听力负担人工带宽扩展BWE通过在通信系统的终端环节为窄带语音信号加入人工生成的语音内容弥补在传输过程中损失的高频和低频语音内容通过这种方法BWE将高清语音的优势拓展到了窄带和过渡的混合带宽的语音通信系统中

BWE算法使用产生语音的声源过滤模型来估算和产生扩展频率范围内的语音内容根据该模型语音是由一个声源例如声带再加上一个模拟声道的模型产生的BWE算法根据窄带语音估算出一个宽带声源模型然后利用该模型的参数估算出其丢失的宽带频率内容在实际应用中BWE独立于源编码和发送路径处理过程的因此它可以与传统的窄带和混合带宽的电话网络共存

BWE主要应用于蓝牙耳机和免提设备在这些设备的接收终端上窄带CVSD编码语音信号首先进行解码然后经过BWE的处理产生给受话方的扩展带宽语音信号BWE也可以应用在高清语音电话网络上将语音信号扩展到带宽为14kHz的超宽带SWB频率范围

高清语音和音效增强

将高清语音和音效增强处理方法如噪声抑制NS回声消除AEC 结合在一起可以改善在噪声环境下的语音清晰度并可以提高整体通话质量噪声抑制技术能够分析掺杂了噪音的对话并清除噪音增加语音辨别度噪声抑制算法通过大量频点估算出噪声功率谱密度然后将噪声从对话出抽取出来与窄带的处理相比宽带噪声抑制在计算噪声频谱时包含了更多的频点数据来压缩扩展频率范围内的噪声除噪声抑制外回声消除处理方法能消除发话者和麦克风之间的声音耦合所产生的回音信号回声消除的工作原理是从麦克风接收到的信号中分离出一个经过过滤和延迟的副本回声消除技术能够计算出宽带语音中的自适应过滤系数

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