什麼是 VoIP 編解碼器以及它們如何影響通話質量？

VoIP 通信由一種稱為編解碼器的技術促進，該技術將揚聲器的音頻聲音壓縮為數據以便通過互聯網傳輸。

然而，並非所有互聯網協議語音編解碼器都是相同的 - 有些注重低延遲，有些優先考慮低帶寬，有些則傳輸廣泛的聲音頻率。

在本文中，我們將深入研究 VoIP 編解碼器，討論它們是什麼、它們如何用於語音呼叫和電話會議、編解碼器變體以及如何選擇適合您的業務通信需求的編解碼器。

什麼是 VoIP 編解碼器？

VoIP 編解碼器是一種基於硬件或軟件的技術，可在設備之間壓縮和傳輸音頻信號，從而實現快速、清晰的通信。

“編解碼器”一詞本身結合了該技術的兩個主要操作——將模擬音頻信號編碼為數字音頻信號或將模擬音頻信號解碼為數字音頻信號。

有數百種不同類型的編解碼器可以壓縮各種媒體——視頻、音樂、流媒體等。

VoIP 編解碼器旨在高效傳輸高清、高質量音頻和語音，這是 IP 語音 (VoIP) 電話的關鍵組成部分。

商務 VoIP 電話結合使用了以下兩者：

• 硬件編解碼器：任何記錄、傳輸或播放音頻和視頻的設備中的物理芯片。 計算機、平板電腦、手機、耳機和 VoIP 電話（IP 電話）都包含編解碼器。
• 軟件編解碼器：雲託管的 PBX 提供商提供具有編解碼器的基於軟件的應用程序，可通過提供商的電話網絡傳輸數字音頻信號。 所有基於視頻和音頻的程序都使用內置軟件編解碼器，可在線下載。

為什麼 VoIP 編解碼器很重要？

VoIP 編解碼器很重要，因為它們決定了 VoIP 音頻質量。 基於雲的企業 VoIP 依賴​​於實時數字音頻傳輸，從而實現高清語音音頻質量並消除抖動和延遲等乾擾。

這種瞬時數據傳輸需要編解碼器快速將模擬音頻信號轉換為數字信號，保留盡可能多的原始音頻，同時最大限度地減少對網絡帶寬的需求。 如果編解碼器需要太多帶寬或壓縮模擬信號太慢，您可能會遇到音頻延遲或聲音失真。 （北美和日本的 A-law 算法縮小了語音範圍以確保高效編碼。）

VoIP 編解碼器的工作原理

VoIP 編解碼器的工作原理是接收一個揚聲器的音頻輸入，將該模擬音頻信號編碼為數字音頻信號，通過 VoIP 電話網絡傳輸該數字信號，最後在接收器端將數字信號解碼回模擬信號，然後通過作為清晰的音頻。 值得注意的是，編解碼器可以在幾百毫秒內完成整個過程，從而實現實時 VoIP 對話。

以下是 VoIP 編解碼器在基於雲的電話系統中的工作原理：

1. VoIP編解碼器接收揚聲器的模擬音頻信號

2. VoIP 編解碼器將模擬信號壓縮為數字音頻數據包

3. 呼叫者的 VoIP 提供商通過其 VoIP 網絡傳輸這些數字音頻數據包

4. 接收者的 VoIP 提供商接收數字數據並將其定向到接收者的應用程序和設備

第 1 步：VoIP 編解碼器接收揚聲器的模擬音頻信號

當說話者向其設備發出語音時，設備的硬件編解碼器會將音頻捕獲為模擬信號。

現實生活中的聲音佔據了廣泛的音頻範圍。 大多數語音的頻率範圍在 80 到 300 Hz 之間，而其他噪音（例如音樂聲音）的範圍可以從 20 到超過 15,000 Hz。 常規音頻編解碼器僅捕獲現實生活中音頻的有限部分，這就是為什麼電話交談聽起來不像面對面互動那麼清晰。

更高質量的編解碼器可捕獲更寬的頻率範圍，從而產生模擬現實生活對話的高清音頻。

步驟 2：VoIP 編解碼器將模擬信號壓縮為數字音頻數據包

接下來，VoIP 應用程序的編解碼器將模擬音頻信號壓縮為數字數據包（編碼過程）。 數字數據包需要更少的帶寬，並且更容易通過互聯網傳輸。

壓縮音頻數據的質量取決於三個因素：頻率、採樣率和比特率。

• • 頻率：數字數據捕獲的音頻聲音範圍，以 Hz 為單位。 與窄帶頻率相比，寬帶和超寬帶音頻捕獲的聲音範圍更廣。 然而，寬帶音頻需要更多帶寬，因此速度可能會更慢，並且對 WiFi 或 Internet 網絡的負擔更大。
  • 採樣率：編解碼器拍攝音頻“快照”並傳輸它們的速率。 以每秒採樣數來衡量，更高的採樣率意味著編解碼器可以捕獲更多微秒的音頻，從而向接收者提供更加無縫和類似模擬的產品。
  • 比特率：從模擬轉換而來的每個音頻樣本中包含的數字數據量（壓縮比）。比特率和採樣率密切相關——比特率是壓縮音頻數據的質量，採樣率是數據傳輸的數量或速度。被壓縮並發送。

每種 VoIP 編解碼器格式（例如 G.711、G.722 或 Opus）都提供不同的頻率、採樣率和比特率。

因此， VoIP 軟件的編解碼器決定了通話音頻質量，包括您遇到的抖動量和延遲。

第 3 步：呼叫者的 VoIP 提供商通過網絡傳輸數據

一旦您的 VoIP 編解碼器將模擬數據壓縮為數字數據，您的 VoIP 提供商就會通過其基於 Internet 的電話網絡傳輸該數據。

大多數 VoIP 提供商利用多個全球數據中心，這些數據中心可以在幾毫秒內將音頻數據從呼叫者路由到接收者，從而實現近乎即時的穩定通信流。

步驟 4：接收者的 VoIP 提供商接收數據並將其傳輸到用戶的應用程序或設備

經過互聯網傳輸後，音頻數據到達接收者的 VoIP 提供商網絡，其中 VoIP 軟件的編解碼器將數據解碼回模擬信號（解壓縮過程）。 然後將該未壓縮的信號發送到接收者的設備。

在 VoIP 對話中，各方必須使用相同的編解碼器（例如 G.722、G.711 或 Opus），以便相關 VoIP 提供商協商最高質量的相互支持的編解碼器格式。

如果一方使用移動或 PSTN（兩者都與 G.711 編解碼器兼容），則會發生相同的過程。

VoIP 編解碼器的類型

雖然音頻編解碼器格式有數十種（包括流行的 mp3），但目前常用的 VoIP 編解碼器只有五種：G.711、G.722、G.722.2、G.729 和 Opus。

VoIP 提供商通常支持其中幾種編解碼器，每種格式都具有獨特的優勢：傳輸速度、帶寬使用、音頻信號頻率、採樣率、比特率和整體音頻質量。

根據國際電信聯盟 (ITU) 的統計，最流行的 VoIP 編解碼器是：

• G.711： G.711 格式幾乎受到所有 VoIP 提供商的支持，被認為是與 PSTN 固定網絡交互的最佳編解碼器。 它具有高比特率，可以帶來良好的音質，但需要大量帶寬。 G.711 是一種窄帶編解碼器，支持 300-3,400 Hz 之間的有限頻率。
• G.722：這種寬帶編解碼器提供高比特率和高帶寬要求，支持 50-7000 Hz 的高清語音
• G.722.2 (AMR-WB)：這種寬帶 VoIP 編解碼器能夠在 48、56 或 64 Kbps 比特率之間切換，具體取決於電話網絡可用的帶寬量
• G.729： G.729 提供窄帶音質和低比特率（僅 8 Kbps）。 低比特率意味著該編解碼器消耗的帶寬是該列表中所有編解碼器中最少的，這使其成為擁有許多用戶共享同一網絡的團隊的絕佳選擇。
• Opus： Opus 是一種超寬帶編解碼器，支持 50-20,000 Hz 以及非常高的採樣率。 該編解碼器也很靈活，比特率範圍為 6-510 Kbps，帶寬可適應網絡可用性。 Opus 是一種免版稅的開源編解碼器，無需許可費用。

如何選擇正確的 VoIP 編解碼器

最好的 VoIP 編解碼器是適合您的電信提供商的系統、提供最佳音質並滿足您的帶寬需求的編解碼器。 然而，為了進行 VoIP 呼叫，雙方需要使用相同的編解碼器。

大多數 SIP 和 VoIP 軟件支持多種編解碼器，並自動為每個呼叫選擇最佳的編解碼器，因此您無需選擇一種編解碼器。 選擇 VoIP 提供商時，請尋找提供 G.711、G.722 和 Opus 編解碼器的提供商。 這三種編解碼器將保證您的每次通話都能優化通話質量和連接性。

VoIP 編解碼器常見問題解答

下面，我們回答了最重要的 VoIP 編解碼器常見問題解答。