Už aj hlas prenášame v HD!

Operátor Orange aj na Slovensku nedávno umožnil vo svojej sieti prenášať hlas v HD kvalite. Funguje ak sa obaja účastníci nachádzajú v 3G sieti operátora a prináša oveľa lepšiu kvalitu prenosu hlasu pri zachovaných parametroch na požiadavky siete. HD Voice, ako sa táto technológia nazýva, je bez poplatkov navyše a automaticky sa prejaví pri telefonáte, ak HD hlas podporuje aj váš telefón.

V spoločnosti Orange Slovensko sme zisťovali, čo sa skrýva za technológiou HD Voice. Dostali sme vysvetlenie od najpovolanejších, ale požičali sme si telefóny i SIM karty a teóriu sme si vyskúšali v praxi. Sami budete teda počuť, aký priepastný rozdiel je medzi komunikáciou prenášanou s podporou technológie HD Voice a bez nej

HD Voice je v praxi marketingový názov na použitie lepšieho hlasového kodeku pri spracovaní hlasu. Aktuálne sa nasadzuje v mobilných sieťach a časom by sme sa ho mali dočkať aj v sieťach fixných. V čom je teda HD Voice lepší ako klasický „voice"?

AMR vs. WBAMR

V bežnej mobilnej prevádzke sa používa na spracovanie hlasu kodek AMR (Adaptive Multi Rate), označovaný aj ako Ide o kodek optimalizovaný na prenos hlasu v telekomunikačných sieťach s frekvenčným rozsahom 200 ÷ 3400 Hz. V praxi váš mobilný telefón zoberie cez mikrofón zaznamenaný analógový hlas a spracuje ho na digitálny. Najskôr sa hlas navzorkuje, teda v pravidelných časových intervaloch sa odoberá informácia o frekvencii hlasu, následne sa váhuje bitovým slovom. Vzorkovacia frekvencia je v prípade narrowbandu 8 kHz a váha 13 bitov. Potom sa hlas zakóduje a prenáša.

Celkové nároky AMR v mobilnej sieti zodpovedajú bitovej rýchlosti kódovania 12,2 kbit/s. HD Voice, ktorý je v praxi použitím lepšieho kodeku WBAMR (Wide Band AMR), sa líši v porovnaní s narrowbandom v lepšom spracovaní signálu - spracováva sa širší frekvenčný rozsah (50 ÷ 7000 Hz), lepšie potláča šum pri vyšších bitových rýchlostiach kódovania, a pri takmer rovnakých bitových rýchlostiach dosahuje lepšie akustické parametre. WBAMR používa 16 kHz vzorkovaciu frekvenciu a váhu 14 bitov. Vo výsledku je jeho bitová rýchlosť kódovania 12,65 kbit/s čomu zodpovedajú aj nároky na sieť, takže ide iba o nepatrné zvýšenie v porovnaní so starším AMR kodekom a pritom je kvalita hlasu značne lepšia. Aj keď štandard hovorí až o troch rôznych konfiguráciách pre bitovú rýchlosť kódovania a nastaveniach WBAMR, väčšina operátorov používajú rýchlosť 12,65 kbit/s. Tá totiž poskytuje akýsi najlepší pomer „ceny a výkonu", keďže pri podobnom dátovom toku nedochádza k negatívnym dopadom na dimenzáciu siete.

Martin Oslej, Core Network Engineering Manager, pri vysvetľovaní rozdielu medzi AMR a WBAMR - základom je využitie širšieho frekvenčného spektra pri kódovaní hlasu

Ľudské ucho a ľudský hlas

Ľudské ucho je schopné zachytiť a rozpoznať zvuky vo frekvenčnom spektre 20 ÷ 20 000 Hz. Mnohí ľudia však majú tento rozsah značne zmenšený, navyše sa prirodzene znižuje vekom. Veľa ľudí už odmlada nepočuje vyššie tóny vo vyššom frekvenčnom spektre. Typický hlasový orgán generuje ľudskú reč s frekvenčným rozsahom od 150 do 3700 Hz. Z tohto pohľadu je práve rozdiel vo využití frekvenčného rozsahu medzi AMR a WBAMR taký rozdielny - 200 ÷ 3400 Hz vs. 50 ÷ 7000 Hz. Nový kodek, a teda HD Voice sa prejaví najviac v outdoorovom prostredí na vernejšom podaní farby hlasu či lepšom potlačení šumu. Na vyskúšanie rozdielu si pustite hudbu a skúste ju preniesť v bežnej sieti a potom s 3G sieti s HD Voice. HD Voice je zatiaľ dostupný iba v 3G sieťach a vždy iba u lokálneho operátora. Na 2G sieťach WBAMR nemá aktuálne veľmi zmysel, pretože sieť by musela byť typu full IP a 2G sieť taká nie je. WBAMR zatiaľ nie je nasadený na interconnectoch a ani vo fixnej sieti v ramci skupiny Orange, takže prenos HD hlasu medzi operátormi ešte nefunguje. No ak zrealizujete hovor v 3G sieti operátora Orange, rozdiel v kvalite hlasu pocítite.

Porovnanie frekvenčných rozsahov - narrowband používaný v bežnej mobilnej sieti, WBAMR v 3G sieti a ľudský hlas

Telefóny s podporou HD Voice

Výrobcovia zariadení pristupujú k podpore WBAMR rozdielne. Po prvé je štandard 3GPP 26.131 písaný menej striktne, takže výrobcovia sa líšia, čo sa týka nasadenia kodeku. To sa prejavuje v rozdielnej kvalite akustiky pri prenášaní HD hlasu. Na strane telefónu je potrebné, aby bola na doske čipová sada, ktorá WBAMR podporuje. Keďže tieto čipové sady vyrába zväčša tretia strana, WBAMR dnes nájdete na čipových súpravách mnohých telefónov. Otázka je, či sa výrobca rozhodol WBAMR vo svojom produkte aktivovať. Keďže použitie kodeku WBAMR je licencované, nie všetci výrobcovia HD Voice štandardne podporujú. Na Slovensku je situácia zhruba nasledujúca:

• Apple podporuje HD Voice od verzie 5
• Nokia má HD hlas vo všetkých Lumiách
• Sony v telefónoch s OS Android okrem radu x10
• HTC v telefónoch s OS Android od verzie ICS vyššie
• ZTE označuje podporu HD hlasu značkou „HD ready"
• BlackBerry podporuje HD Voice od OS BB10 a vyššie

- Samsung mal na telefónoch doteraz dovážaných na Slovensko WBAMR deaktivované, v nových aktualizáciách firmvérov však je už HD Voice aktivovaný, no nie na všetkých telefónoch

Z pohľadu používateľa na displeji väčšiny telefónov nezistíte, či prenášate hlas kódovaný kodekom AMR alebo už WBAMR. Táto negociácia nastáva pri zostavovaní hovoru a telefón túto informáciu bežne nezobrazuje. Keď sme už na strane siete - nasadenie HD Voice nie je komplikovaná, ale ani triviálna úloha. V praxi to znamenalo v prípade Orangeu zmenu desiatok parametrov v sieti. Po prvé musí prístupová rádiová časť siete (RAN) podporovať WBAMR a rovnako musí podporovať tento kodek aj sama sieť (core network). Switching centrum, čo je hlavný mozog celej siete a jej signalizačná časť, musí byť už vo full IP režime, čo Orange stihol v novembri minulého roka. A poslednou podmienkou je tzv. TrFO (Transoder Free operation), to značí, že hlas sa celou cestou od jednej vykrývacej stanice cez jadro siete až po poslednú vykrývaciu stanicu nesmie nijako transformovať alebo prekódovať. To operátor dosiahol v marci tohto roka a dnes už máme k dispozícii v Orangei HD Voice.

HD Voice je, v jednoduchosti povedané, lepšie spracovanie vášho hlasu pri najbežnejšom hlasovom telefonáte, ktorých cez deň robíte desiatky. Pri vyšších bitových rýchlostiach lepšie potláča šum, poskytuje lepšiu farbu hlasu, širší frekvenčný rozsah a vo výsledku teda aj kvalitnejší prenos hlasu. Ak si chcete HD Voice vyskúšať, nezabudnite, že obaja účastníci hovoru musia mať mobilné telefóny podporujúce WBAMR a obaja účastníci musia byť v 3G sieti toho istého operátora, teda Orange-Orange.