HISTORIA DE LOS CODIFICADORES
Hace
unos cincuenta años que empezó la investigación en el campo de la codificación
de la voz. El pionero fue Homer Dudley, que trabajaba en los laboratorios de la
Bell Telephone. La motivación a esta investigación surgió por la necesidad de
transmitir voz por los cables de telegrafía de pequeño ancho de banda. La idea
del vocoder (VOIce CODER, codificador de voz) de Dudley era analizar la voz
para extraer una serie de características y que el emisor enviase esas
características, cuando éstas le llegasen al receptor reconstruiría la voz
original. Este codificador recibió gran atención durante la Segunda Guerra
Mundial, debido a su potencial en cuanto a eficiencia y posibilidad de
encriptación se refiere.
Las
primeras implementaciones del vocoder eran analógicas, sin embargo, con el
nacimiento de los sistemas digitales y de las posibilidades que éstos ofrecen,
pronto se pasó a las implementaciones digitales. Durante la década de los 40
hubo una gran actividad en la Codificación por Modulación de Impulsos (PCM).
Este tipo de codificación no sigue la filosofía del vocoder de Dudley (y de los
vocoders en general), sino que simplemente muestrea la voz. A partir del PCM se
desarrollaron el DPCM y el ADPCM, que fueron propuestos como estándar por la
CCITT (International Consultative Committee for Telephone and Telegraph).
Gracias
a la flexibilidad de los sistemas digitales, se pudo experimentar con formas
más sofisticadas de representación de la voz. Fant, a finales de los 50,
trabajó en el modelo de producción de voz lineal.
El
surgimiento de la tecnología VLSI, tecnología de muy baja escala de
integración, durante los 60 y 70 permitió nuevas soluciones al problema de la
codificación de la voz. Así, por ejemplo, Flanagan y Golden propusieron una
solución basada en la Transformada de Fourier.
ESTANDARES DE CODIFICACION DE VOZ
Definición.
La
codificación es el proceso de transformación de una señal analógica a una señal
digital que pueda ser transmitida por canales de ancho de banda bajo.
Pasos en el proceso de estándares.
Los
pasos que se siguen en este proceso son:
Filtro pasa banda:
Este limita el rango de frecuencia que se
desea muestrear y reducir así los bits necesarios para digitalizar la señal
analógica. -
Muestreo:
Convierte
la señal analógica en una señal de valores discretos. -
Cuantificación:
Asigna
un valor binario a las muestras obtenidas en la fase de muestreo. -
Codificación:
Existen
diversas técnicas de codificación.
PCM (Pulse Code Modulation)
Es
la modulación por pulsos codificados (básicamente es el proceso de
cuantificación). -
DPCM (Differencia Pulse Code Modulation)
Que
codifica la diferencia entre dos señales consecutivas. -
ADPCM (Adaptive Differencial Code Modulation)
Que
se adapta dinámicamente a los diferentes tipos de señal aumentando o
disminuyendo la resolución.
ESTANDARES ESPEFICIDADOS POR ITU-T
Los estándares especificados por la ITU-T para la codificación de audio
son G.711, G.722, G.723, G.728 y G.729.
G.711
Es
el estándar de codificación de audio para telefonía y videotelefonía. Se basa
en codificar muestras de la señal de audio a 8 KHz y asignar a esas muestras un
código de 8 bits con el que conseguimos tener 256 posibles valores de la
muestra con flujos de 64 Kbps. Es lo que se llama modulación por impulsos
codificados (PCM).
G.722
Este
estándar utiliza la técnica ADCPM, es decir, no codifica el valor de la muestra
sino la diferencia con el valor anterior de la muestra que se puede codificar
con menos bits al ser una diferencia muy pequeña. Así, en este estándar se
muestrea la señal a 16 KHz y se asignan códigos de 4 bits consiguiendo tener 16
posibles valores de la señal y obteniendo así mayor calidad que con el estándar
G.711. Si en el anterior estándar se convertían frecuencias de 3.1 KHz a 64
Kbps, este consigue convertir frecuencias de entre 50 Hz y 7 KHz a 5.3 y 6.3
Kbps reduciendo así el empleo de ancho de banda.
G.723
Al
igual que G.722 comprime frecuencias comprendidas entre 50 Hz y 7KHz pero lo
hace a canales de 48, 56 y 64 Kbps, consiguiendo así mayor disponibilidad y
mayor calidad en la transmisión y recepción.
G.728
Este
estándar se basa en fórmulas matemáticas para reproducir la señal y lo que
codifica son los parámetros predictores utilizados en esas fórmulas para los
que sólo son necesarios 2 bits con los que conseguimos sólo 4 niveles de
cuantificación para la señal con 16 Kbps. Consigue codificar frecuencias de 3.1
KHz a flujos de 16 Kbps.
G.729
Estándar
equivalente a G.728 pero se reduce el régimen binario de 16 Kbps a 8 Kbps
permitiendo comprimir así los 64 Kbps.
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