ITU-T G 723 1 SPANISH-2006 Dual rate speech coder for multimedia communications transmitting at 5 3 and 6 3 kbit s《传输速率在5 3和6 3 kbit s的多媒体通信的双速率语音编码器 16号研究组》.pdf

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1、 Unin Internacional de TelecomunicacionesUIT-T G.723.1SECTOR DE NORMALIZACIN DE LAS TELECOMUNICACIONES DE LA UIT (05/2006) SERIE G: SISTEMAS Y MEDIOS DE TRANSMISIN, SISTEMAS Y REDES DIGITALES Equipos terminales digitales Codificacin de seales analgicas mediante mtodos diferentes de la MIC Cdec de vo

2、z de doble velocidad para la transmisin en comunicaciones multimedia a 5,3 y 6,3 kbit/s Recomendacin UIT-T G.723.1 RECOMENDACIONES UIT-T DE LA SERIE G SISTEMAS Y MEDIOS DE TRANSMISIN, SISTEMAS Y REDES DIGITALES CONEXIONES Y CIRCUITOS TELEFNICOS INTERNACIONALES G.100G.199 CARACTERSTICAS GENERALES COM

3、UNES A TODOS LOS SISTEMAS ANALGICOS DE PORTADORAS G.200G.299 CARACTERSTICAS INDIVIDUALES DE LOS SISTEMAS TELEFNICOS INTERNACIONALES DE PORTADORAS EN LNEAS METLICAS G.300G.399 CARACTERSTICAS GENERALES DE LOS SISTEMAS TELEFNICOS INTERNACIONALES EN RADIOENLACES O POR SATLITE E INTERCONEXIN CON LOS SIST

4、EMAS EN LNEAS METLICAS G.400G.449 COORDINACIN DE LA RADIOTELEFONA Y LA TELEFONA EN LNEA G.450G.499 CARACTERSTICAS DE LOS MEDIOS DE TRANSMISIN G.600G.699 EQUIPOS TERMINALES DIGITALES G.700G.799Generalidades G.700G.709 Codificacin de seales analgicas mediante modulacin por impulsos codificados (MIC) G

5、.710G.719 Codificacin de seales analgicas mediante mtodos diferentes de la MIC G.720G.729 Caractersticas principales de los equipos mltiplex primarios G.730G.739 Caractersticas principales de los equipos mltiplex de segundo orden G.740G.749 Caractersticas principales de los equipos mltiplex de orden

6、 superior G.750G.759 Caractersticas principales de los transcodificadores y de los equipos de multiplicacin de circuitos digitales G.760G.769 Caractersticas de operacin, administracin y mantenimiento de los equipos de transmisin G.770G.779 Caractersticas principales de los equipos mltiplex de la jer

7、arqua digital sncrona G.780G.789 Otros equipos terminales G.790G.799 REDES DIGITALES G.800G.899 SECCIONES DIGITALES Y SISTEMAS DIGITALES DE LNEA G.900G.999 CALIDAD DE SERVICIO Y DE TRANSMISIN ASPECTOS GENRICOS Y ASPECTOS RELACIONADOS AL USUARIO G.1000G.1999 CARACTERSTICAS DE LOS MEDIOS DE TRANSMISIN

8、 G.6000G.6999 DATOS SOBRE CAPA DE TRANSPORTE ASPECTOS GENRICOS G.7000G.7999 ASPECTOS RELATIVOS A LOS PROTOCOLOS EN MODO PAQUETE SOBRE LA CAPA DE TRANSPORTE G.8000G.8999 REDES DE ACCESO G.9000G.9999 Para ms informacin, vase la Lista de Recomendaciones del UIT-T. Rec. UIT-T G.723.1 (05/2006) i Recomen

9、dacin UIT-T G.723.1 Cdec de voz de doble velocidad para la transmisin en comunicaciones multimedia a 5,3 y 6,3 kbit/s Resumen Esta Recomendacin especifica una representacin codificada que se puede utilizar para comprimir la voz u otra seal de audio componente de servicios multimedia a velocidad bina

10、ria muy baja como parte de la familia general de normas H.324. Este cdec tiene dos velocidades binarias asociadas: 5,3 y 6,3 kbit/s. La velocidad ms alta tiene mejor calidad. La velocidad ms baja da una calidad buena y proporciona a los diseadores de sistemas ms flexibilidad. Ambas velocidades son u

11、na parte obligatoria del codificador y del decodificador. Es posible conmutar entre las dos velocidades en cualquier frontera de trama. Tambin es posible una opcin para el funcionamiento con velocidad variable utilizando transmisin discontinua y rellenado de ruido durante los intervalos sin voz. Est

12、e cdec se optimiz para representar la voz con una calidad alta a las velocidades mencionadas mediante una complejidad limitada. Codifica la voz u otras seales audio en tramas mediante la codificacin predictiva lineal de anlisis por sntesis. La seal de excitacin del cdec de alta velocidad es la cuant

13、ificacin multiimpulso de mxima verosimilitud (MP-MLQ) y la del cdec de velocidad baja es la prediccin lineal excitada por tabla de cdigos algebraicos (ACELP). La duracin de la trama es de 30 ms y hay un preanlisis adicional de 7,5 ms, lo que resulta en un retardo algortmico total de 37,5 ms. Todos l

14、os retardos adicionales de este cdec son retardos de procesamiento de la implementacin, retardos de transmisin del enlace de comunicacin y retardos de la memoria intermedia para el protocolo de multiplexacin. La descripcin de esta Recomendacin se efecta en trminos de operaciones matemticas de coma f

15、ija y exactitud de bit. El cdigo C de ANSI que se indica en la clusula 5 es parte integrante de esta Recomendacin y tendr preferencia frente a las descripciones matemticas de este texto en el caso de que aparezcan discrepancias. Un conjunto no exhaustivo de secuencias de prueba que se pueden emplear

16、 junto con el cdigo C, estn disponibles en el fichero electrnico. En la presente revisin se incluyen las correcciones a los defectos identificados tanto en las Guas del implementador como en los informes de las reuniones de la CE 16. Orgenes La Recomendacin UIT-T G.723.1 fue aprobada el 29 de mayo d

17、e 2006 por la Comisin de Estudio 16 (2005-2008) del UIT-T por el procedimiento de la Recomendacin UIT-T A.8. ii Rec. UIT-T G.723.1 (05/2006) PREFACIO La UIT (Unin Internacional de Telecomunicaciones) es el organismo especializado de las Naciones Unidas en el campo de las telecomunicaciones. El UIT-T

18、 (Sector de Normalizacin de las Telecomunicaciones de la UIT) es un rgano permanente de la UIT. Este rgano estudia los aspectos tcnicos, de explotacin y tarifarios y publica Recomendaciones sobre los mismos, con miras a la normalizacin de las telecomunica-ciones en el plano mundial. La Asamblea Mund

19、ial de Normalizacin de las Telecomunicaciones (AMNT), que se celebra cada cuatro aos, establece los temas que han de estudiar las Comisiones de Estudio del UIT-T, que a su vez producen Recomendaciones sobre dichos temas. La aprobacin de Recomendaciones por los Miembros del UIT-T es el objeto del pro

20、cedimiento establecido en la Resolucin 1 de la AMNT. En ciertos sectores de la tecnologa de la informacin que corresponden a la esfera de competencia del UIT-T, se preparan las normas necesarias en colaboracin con la ISO y la CEI. NOTA En esta Recomendacin, la expresin “Administracin“ se utiliza par

21、a designar, en forma abreviada, tanto una administracin de telecomunicaciones como una empresa de explotacin reconocida de telecomunicaciones. La observancia de esta Recomendacin es voluntaria. Ahora bien, la Recomendacin puede contener ciertas disposiciones obligatorias (para asegurar, por ejemplo,

22、 la aplicabilidad o la interoperabilidad), por lo que la observancia se consigue con el cumplimiento exacto y puntual de todas las disposiciones obligatorias. La obligatoriedad de un elemento preceptivo o requisito se expresa mediante las frases “tener que, haber de, hay que + infinitivo“ o el verbo

23、 principal en tiempo futuro simple de mandato, en modo afirmativo o negativo. El hecho de que se utilice esta formulacin no entraa que la observancia se imponga a ninguna de las partes. PROPIEDAD INTELECTUAL La UIT seala a la atencin la posibilidad de que la utilizacin o aplicacin de la presente Rec

24、omendacin suponga el empleo de un derecho de propiedad intelectual reivindicado. La UIT no adopta ninguna posicin en cuanto a la demostracin, validez o aplicabilidad de los derechos de propiedad intelectual reivindicados, ya sea por los miembros de la UIT o por terceros ajenos al proceso de elaborac

25、in de Recomendaciones. En la fecha de aprobacin de la presente Recomendacin, la UIT ha recibido notificacin de propiedad intelectual, protegida por patente, que puede ser necesaria para aplicar esta Recomendacin. Sin embargo, debe sealarse a los usuarios que puede que esta informacin no se encuentre

26、 totalmente actualizada al respecto, por lo que se les insta encarecidamente a consultar la base de datos sobre patentes de la TSB en la direccin http:/www.itu.int/ITU-T/ipr/. UIT 2007 Reservados todos los derechos. Ninguna parte de esta publicacin puede reproducirse por ningn procedimiento sin prev

27、ia autorizacin escrita por parte de la UIT. Rec. UIT-T G.723.1 (05/2006) iii NDICE Pgina 1 Introduccin 1 1.1 Alcance. 1 1.2 Velocidades binarias. 1 1.3 Seales de entrada posibles 1 1.4 Retardo . 1 1.5 Descripcin del cdec de voz . 1 2 Principios del codificador. 2 2.1 Descripcin general 2 2.2 Formado

28、r de trama . 3 2.3 Filtro paso alto 3 2.4 Anlisis LPC. 4 2.5 Cuantificador LSP 4 2.6 Decodificador LSP . 5 2.7 Interpolacin LSP. 6 2.8 Filtro de ponderacin perceptual formante. 6 2.9 Estimacin del tono 7 2.10 Procesamiento de subtrama 7 2.11 Conformacin del ruido armnico 7 2.12 Calculador de la resp

29、uesta de impulso . 8 2.13 Respuesta de entrada cero y substraccin de timbre 8 2.14 Predictor del tono . 9 2.15 Excitacin de velocidad alta (MP-MLQ) . 9 2.16 Excitacin de velocidad baja (ACELP) 11 2.17 Decodificador de excitacin. 13 2.18 Decodificacin de la informacin de tono 14 2.19 Actualizacin de

30、la memoria 14 2.20 Asignacin de bits 15 2.21 Inicializacin del cdec 16 3 Principios del decodificador . 16 3.1 Descripcin general 16 3.2 Decodificador LSP . 17 3.3 Interpolador LSP 17 3.4 Decodificacin de la informacin de tono 17 3.5 Decodificador de excitacin. 17 3.6 Posfiltro de tono . 18 3.7 Filt

31、ro de sntesis LPC . 19 3.8 Posfiltro formante. 20 3.9 Unidad de escalamiento de ganancia 20 iv Rec. UIT-T G.723.1 (05/2006) Pgina 3.10 Tratamiento de la interpolacin de trama. 21 3.11 Inicializacin del decodificador . 22 4 Empaquetamiento del tren de bits. 22 5 Cdigo C de ANSI 23 6 Glosario 24 Anexo

32、 A Esquema de compresin de silencios 27 A.1 Introduccin 27 A.2 Descripcin del VAD . 28 A.3 Descripcin general del CNG. 30 A.4 Descripcin de la parte codificador del CNG. 32 A.5 Descripcin de la parte decodificador 37 A.6 Empaquetamiento del tren de bits 39 A.7 Glosario 40 A.8 Cdigo origen C de coma

33、fija y nmero exacto de bits . 41 Anexo B Especificacin alternativa basada en la aritmtica de coma flotante. 42 B.1 Introduccin 42 B.2 Descripcin del algoritmo 42 B.3 Cdigo C de ANSI 42 Anexo C Esquema de codificacin de canal escalable para aplicaciones sin hilos 43 C.1 Introduccin 43 C.2 Codificador

34、 de canal. 44 C.3 Decodificador de canal. 54 C.4 Cdigo fuente de punto fijo C 57 Fichero electrnico Rec. UIT-T G.723.1 (05/2006) 1 Recomendacin UIT-T G.723.1 Cdec de voz de doble velocidad para la transmisin en comunicaciones multimedia a 5,3 y 6,3 kbit/s 1 Introduccin 1.1 Alcance Esta Recomendacin

35、especifica una representacin de cdec (codificador-decodificador) que se puede utilizar para comprimir la voz u otras seales audio componentes de servicios multimedia a velocidad binaria muy baja. Al disear este cdec, la principal aplicacin considerada fue la telefona visual a velocidad binaria muy b

36、aja como parte de la familia general de normas H.324. 1.2 Velocidades binarias Este cdec tiene asociadas dos velocidades binarias. Se trata de 5,3 y 6,3 kbit/s. La velocidad ms alta tiene mucho mejor calidad. La velocidad ms baja da una buena calidad y proporciona a los diseadores de sistema ms flex

37、ibilidad. Ambas velocidades son una parte obligatoria del codificador y del decodificador. Se puede conmutar entre ambas velocidades en cualquier frontera de trama de 30 ms. Tambin se puede utilizar el funcionamiento con velocidad variable mediante la transmisin discontinua y el relleno de ruido dur

38、ante los intervalos sin voz. 1.3 Seales de entrada posibles El cdec se optimiz de forma que represente la voz con gran calidad a las velocidades mencionadas y con una complejidad restringida. La msica y otras seales audio no se representan con la misma fidelidad que la voz, pero con este cdec se pue

39、den comprimir y descomprimir. 1.4 Retardo Este cdec codifica la voz u otras seales audio en tramas de 30 ms. Adems, tiene un preanlisis de 7,5 ms, lo que resulta en un retardo algortmico total de 37,5 ms. Todos los dems retardos en la implementacin y el funcionamiento de este cdec se deben a: i) el

40、tiempo real del procesamiento de los datos en el codificador y el decodificador; ii) el tiempo de transmisin por el enlace de comunicaciones; iii) el retardo adicional de la memoria intermedia para el protocolo de multiplexacin. 1.5 Descripcin del cdec de voz La descripcin del algoritmo de codificac

41、in de la voz en esta Recomendacin se hace en trminos de operaciones matemticas de coma fija y exactitud de bits. El cdigo C de ANSI que se indica en la clusula 5, y que constituye una parte integrante de esta Recomendacin, refleja este enfoque de descripcin de coma fija y exactitud de bits. Las desc

42、ripciones matemticas del codificador y del decodificador, que aparecen en las clusulas 2 y 3, respectivamente, pueden tener implementaciones diversas, que quiz conduzcan a una realizacin de cdec que no cumple las disposiciones de esta Recomendacin. Por consiguiente, la descripcin del algoritmo del c

43、digo C de la clusula 5 tendr precedencia sobre las descripciones matemticas de las clusulas 2 y 3 en el caso de que se aparezcan discrepancias. Puede solicitarse a la UIT una lista no exhaustiva de secuencias de prueba para utilizar junto con el cdigo C. 2 Rec. UIT-T G.723.1 (05/2006) 2 Principios d

44、el codificador 2.1 Descripcin general Este cdec est diseado para el funcionamiento con una seal digital obtenida filtrando primero la entrada analgica con la anchura de banda de telefona (Rec. UIT-T G.712), muestrendola luego a 8000 Hz y convirtindola a seal MIC lineal de 16 bit para su entrada en e

45、l codificador. Habr que convertir la salida del decodificador a seal analgica mediante medios similares. Otras caractersticas entrada/salida, como las especificadas en la Rec. UIT-T G.711 para los datos MIC a 64 kbit/s, se convertirn a MIC lineal a 16 bit antes de la codificacin o de MIC lineal a 16

46、 bit al formato apropiado despus de la decodificacin. En esta Recomendacin se define el tren de bits que va del codificador hasta el decodificador. El cdec se basa en los principios de la codificacin de prediccin lineal anlisis por sntesis, y trata de hacer mnima una seal de error ponderada perceptu

47、almente. El codificador funciona con bloques (tramas) de 240 muestras cada uno. Ello equivale a 30 ms a una velocidad de muestreo de 8 kHz. Cada bloque se pasa primero por un filtro paso alto para suprimir la componente continua, y luego se divide en cuatro subtramas de 60 muestras cada una. Para ca

48、da subtrama, se calcula un filtro de cdec de prediccin lineal (LPC, linear prediction coder) de dcimo orden utilizando la seal de entrada no procesada. El filtro LPC para la ltima subtrama se cuantifica con un cuantificador vectorial de divisin predictiva (PSVQ, predictive split vector quantizer). Los coeficientes LPC no cuantificados se utilizan para construir el filtro de ponderacin perceptual de corto plazo, que se utiliza para filtrar toda la trama y obtener la seal de voz ponderada perceptualmente. Para cada dos subtramas (120 muestras), se calcula