En la Recomendación UIT-T G.711.1 se describe un algoritmo de codificación de voz y audio en banda ancha incorporado UIT-T G.711 que funciona a 64, 80 y 96 kbit/s.
La entrada del codificador y las salidas del descodificador están muestreadas por defecto a 16 kHz, pero también se soporta el muestreo a 8 kHz. Con el muestreo a 16 kHz, la salida del codificador UIT-T G.711.1 puede codificar señales con un ancho de banda de 50-7 000 Hz a 80 y 96 kbit/s; mientras que con el muestreo a 8 kHz, la salida puede producir señales con un ancho de banda de entre 50 y 4 000 Hz a 64 y 80 kbit/s (el ancho de banda de la salida de señal de banda estrecha del descodificador se caracteriza por un banco de filtros de banda dividida cuya frecuencia de corte es 4 000 Hz). A 64 kbit/s, la Recomendación UIT-T G.711.1 es compatible con la Recomendación UIT-T G.711, por lo que no se prevén problemas de implantación en las infraestructuras de voz por IP (VoIP) UIT-T G.711 existentes. El codificador funciona con tramas de 5 ms, tiene un retardo algorítmico máximo de 11,875 ms, y su complejidad computacional es de 8,70 millones ponderados de operaciones por segundo (WMOPS).
El codificador produce un tren de bits integrado estructurado en tres capas correspondientes a las tres velocidades binarias disponibles: 64, 80 y 96 kbit/s. El tren de bits puede truncarse en el descodificador o en cualquier componente del sistema de comunicación para ajustar la velocidad binaria al valor deseado, pero al no contener información alguna de dónde se contienen las capas, toda aplicación práctica necesitará señalizar fuera de banda las capas disponibles.
El algoritmo subyacente tiene una estructura de codificación en tres capas: modulación por impulsos codificados (PCM) con compansión logarítmica de la banda inferior con retroalimentación de ruido, extensión PMC integrada con atribución de bit adaptable para mejorar la calidad de la capa base en la banda inferior, y codificación por cuantización del vector ponderado de la banda superior con transformada discreta modificada del coseno (MDCT).
En el Anexo A se define una aplicación alternativa del algoritmo UIT-T G.711.1 utilizando la aritmética de punto flotante para facilitar su utilización en el hardware optimizado para las operaciones de punto flotante. El código C de punto flotante presentado es plenamente compatible con el código C de punto fijo y ofrece una calidad equivalente.
En el Anexo B se presentan el formato de carga útil RTP, los identificadores de capacidad y los parámetros para la señalización de las capacidades UIT-T G.711.1 utilizando la Recomendación UIT-T H.245. El formato de paquetes es plenamente compatible con las correspondientes definiciones de RTP UIT-T G.711.1 a fin de garantizar la compatibilidad sin solución de continuidad.
En el Anexo C se describe un algoritmo que aplica el algoritmo de compresión sin pérdidas UIT-T G.711.0 a UIT-T G.711.1. Como la Recomendación UIT-T G.711.0 es más eficaz cuando se aplica a tramas de gran tamaño, para lograr una velocidad de compresión eficaz, se codifican juntas tantas tramas UIT-T G.711.1 como puede soportar UIT-T G.711.0. La utilización de esta extensión no causa degradaciones de la calidad, en comparación con la Recomendación UIT-T G.711.1, pues es una codificación sin pérdidas de la porción UIT-T G.711 del tren de bits UIT-T G.711.1. Además, no hay retardo algorítmico adicional, pues el retardo será idéntico al de UIT-T G.711.1 más el tamaño de paquete seleccionado menos cinco milisegundos. Se conserva la misma robustez contra la pérdida de paquetes que en la Recomendación UIT-T G.711.1 y no hay propagación de errores en caso de errores en las tramas. El esquema propuesto puede fácilmente transcodificarse a UIT-T G.711.1 o UIT-T G.711.0 con una complejidad mínima.
En el Anexo D se describe un algoritmo de codificación de voz y audio en banda superancha (SWB, 50-14 000 Hz) adaptable que funciona entre 96 y 112 kbit/s para el núcleo UIT-T G.711.1 a 80 kbit/s, y entre 112 y 128 kbit/s para el núcleo UIT-T G.711.1 a 96 kbit/s. El códec de extensión de banda superancha UIT-T G.711.1 es compatible con UIT-T G.711 y UIT-T G.711.1. La salida del codificador SWB UIT-T G.711.1 tiene un ancho de banda de 50-14 000 Hz. El codificador funciona con tramas de 5 ms, tiene un retardo algorítmico de 12,8125 ms y una complejidad en el caso más desfavorable de 21,498 MOPS. Por defecto, la entrada del codificador y la salida del descodificador están muestreadas a 32 kHz. El codificador de banda superancha produce un tren de bits integrado estructurado en dos capas correspondientes a las dos velocidades binarias disponibles entre 96 y 112 kbit/s o entre 112 y 128 kbit/s con un tamaño de paso de 16 kbit/s en función del núcleo UIT-T G.711.1 escogido. El tren de bits puede truncarse en el descodificador o en cualquier componente del sistema de comunicación para ajustar instantáneamente la velocidad binaria al valor deseado sin necesidad de señalización fuera de banda. En los modos UIT-T G.711.1 a 80 kbit/s o a 96 kbit/s, UIT-T G.711.1 SWB es plenamente compatible con UIT-T G.711.1. El algoritmo subyacente tiene tres partes principales: mejoras en la banda superior, extensión de ancho de banda (BWE) y codificación de transformada en el dominio de transformada discreta modificada del coseno (MDCT) basada en la cuantización algebraica del vector (AVQ).
En el Anexo E se presenta un proyecto de aplicación alternativa del Anexo D a UIT-T G.711.1 basada en la aritmética de punto flotante. Si bien el Anexo D ofrece una especificación de punto fijo y exactitud de bits con el código fuente C de punto fijo del UIT-T disponible, la aplicación flotante alternativa es útil para las plataformas equipadas con procesadores de punto flotante. Esta alternativa aritmética de punto flotante es plenamente compatible con el Anexo D en todas las configuraciones, incluidas las cruzadas.
En el Anexo F se describe una extensión estéreo del códec de banda ancha UIT-T G.711.1 y su extensión para banda superancha, Anexo D a UIT-T G.711.1. Está optimizada para la transmisión de señales estereofónicas con velocidad binaria adicional limitada, al tiempo que se mantiene la plena compatibilidad con ambos códecs. El Anexo F funciona entre 96 y 160 kbit/s: cinco velocidades binarias en banda superancha entre 112 y 160 kbit/s y dos velocidades binarias estereofónicas en banda ancha a 96 y 128 kbit/s. Los modos estereofónicos en banda ancha son compatibles con antiguas versiones de UIT-T G.711 y UIT-T G.711.1, mientras que los modos en banda superancha ofrecen compatibilidad con las versiones anteriores de banda estrecha monofónica UIT-T G.711, banda ancha monofónica UIT-T G.711.1 y el Anexo D UIT-T G.711.1 en banda superancha. El códec estereofónico funciona con tramas de 5 ms y un retardo algorítmico de 18,125 ms para el estéreo en banda ancha y 19,0625 ms para el estéreo en banda superancha. La entrada del codificador y la salida del descodificador están muestreadas a 16 kHz y 32 kHz para los modos de funcionamiento en banda ancha y banda superancha, respectivamente. El algoritmo subyacente comprende tres partes principales: análisis de los parámetros estereofónicos y mezclado en el codificador, y síntesis estereofónica en el descodificador. La primera capa de extensión estereofónica es una capa a 16 kbit/s que comprende los parámetros estereofónicos básicos, la totalidad de la diferencia de tiempo intercanal/diferencia de fase intercanal/coherencia intercanal en banda ancha, las diferencias de nivel intercanal subbanda y las diferencias de fase intercanal subbanda de baja frecuencia. La segunda capa estereofónica es una capa a 16 kbit/s. En esta última capa, se transmiten las diferencias de fase intercanal de un ancho de banda superior, lo que permite mejorar aún más la imagen estereofónica. El tren de bits puede truncarse en el descodificador o en cualquiera de los componentes del sistema de comunicación para ajustar instantáneamente la velocidad binaria al valor deseado, incluidas las velocidades binarias UIT-T G.711 en banda estrecha, UIT-T G.711.1 en banda ancha y Anexo D a UIT-T G.711.1 en banda superancha, sin necesidad de señalización fuera de banda.
En el Apéndice I se describe un filtro posterior suplementario para su utilización en el descodificador. Este filtro posterior mejora la calidad de la señal del descodificador cuando sólo se dispone de una versión anterior de UIT-T G.711 o la parte PCM con compansión logarítmica del tren de bits UIT-T G.711.1. Está destinado a los terminales de usuario extremo y se debe evitar su utilización en tándem (en mezcladores de señal o traductores de tren binario, por ejemplo).
En los Apéndices II y III se presenta información sobre la selección del tamaño de trama y sobre la descodificación de la parte del tren de bits UIT-T G.711.0 de los trenes de bits LLC UIT-T G.711.1, respectivamente.
En el Apéndice IV de UIT-T G.711.1 se define un esquema de codificación para estéreo medio-lateral (MS) utilizando el Anexo D a UIT-T G.711.1 (UIT-T G.711.1-SWB). Mediante la introducción de la codificación estéreo medio-lateral en los terminales estereofónicos, se puede lograr la compatibilidad con dispositivos monoaurales con muy poca complejidad. El esquema de codificación básico es el siguiente: dos anales del estéreo izquierdo-superior (LR) se convierten en los del estéreo MS, y entonces las señales de cada canal se codifican independientemente utilizando UIT-T G.711.1-SWB; y en el descodificador, los canales MS del tren de bits del codificador se descodifican respectivamente, y entonces las señales descodificadas de los canales MS se invierten con las de los canales LR. La conversión LR-MS y su inversa se realizan de manera convencional. En el codificador se necesitan dos operaciones aritméticas adicionales por muestra para la conversión LR-MS y un operador para la conversión MS-LR en el descodificador. En STL2009, véase la aplicación de operador básica de la Recomendación UIT-T G.191 (2010), la complejidad de la conversión aumenta en total unos 0,2 WMOPS. El algoritmo de codificación de cada canal es idéntico al del Anexo D a UIT-T G.711.1.
Se facilita el código fuente C ANSI para los algoritmos especificados en el cuerpo principal de esta Recomendación y los Anexos A, C, D, E y F. Estos códigos fuente C ANSI forman parte integrante de esta Recomendación.
También se facilita un conjunto no exhaustivo de señales de prueba para su utilización con estos códigos fuente C ANSI en un adjunto electrónico a la presente Recomendación. Cabe señalar que algunos de los vectores de texto son demasiado voluminosos para su distribución con el código fuente, en particular el Anexo F. Los vectores de prueba pueden descargarse gratuitamente del sitio web de la UIT: http://itu.int/net/itu-t/sigdb/speaudio/Gseries.htm#G.711.1. |
