G.722.1

G.722.1 הוא המלצה של ITU-T (איגוד הטלקומוניקציה הבינלאומי) עבור מְקַוֵּד-מְפַעְנֵחַ (Codec) אודיו בפס רחב המספק איכות צליל גבוהה בקצבי סיביות (Bit Rates) מתונים. הוא משמש לרוב ביישומים כגון ועידות וידאו, ועידות טלפון (טלפוניה) ואודיו בסטרימינג, כאשר נדרשת איכות צליל טובה יותר מאיכות טלפון רגילה (Narrowband) תוך שמירה על יעילות ברוחב הפס.

שמו הרשמי הוא: "קידוד מורכבות נמוכה ב-24 ו-32 קילוביט לשנייה (kbit/s) לתפעול ללא מגע ידיים במערכות עם איבוד פריימים נמוך."

מהו G.722.1?

G.722.1 הוא אלגוריתם דחיסת אודיו המתמקד באספקת אודיו בפס רחב (Wideband). כלומר, הוא קולט טווח רחב יותר של תדרי קול מאשר איכות טלפון מסורתית (המכונה "פס צר" או "איכות אגרה").

• רוחב פס אודיו (סטנדרטי): $50 \text{ הרץ}$ עד $7 \text{ קילו-הרץ}$ ($7,000 \text{ הרץ}$).
  • איכות טלפון מסורתית (G.711) היא בדרך כלל $300 \text{ הרץ}$ עד $3.4 \text{ קילו-הרץ}$. קליטת טווח רחב יותר (עד $7 \text{ קילו-הרץ}$) מניבה צליל ברור וטבעי יותר, משפרת את מובנות הדיבור וגורמת לקולות להישמע פחות "קופסתיים".
• קצבי סיביות (סטנדרטי): $24 \text{ קילוביט לשנייה} ( \text{kbit/s})$ או $32 \text{ קילוביט לשנייה}$.
  • קצבי סיביות אלו נמוכים יחסית לאיכות הניתנת, מה שהופך את הקודק ליעיל בשידור רשתי.
• קצב דגימה: $16 \text{ קילו-דגימות לשנייה} (\text{kHz})$, שהוא כפול מ- $8 \text{ קילו-הרץ}$ המשמש באודיו בפס צר.

דוגמה: דמיין ששיחת טלפון רגילה נשמעת כמו האזנה למישהו דרך מיקרופון זול (פס צר). שיחה המשתמשת ב-G.722.1 נשמעת קרוב יותר לשידור רדיו או לשיחת VoIP באיכות גבוהה, שבה הקולות עשירים וברורים יותר (פס רחב).

כיצד G.722.1 עובד (ה-"התמרת לַאפְּלֶט מוּאֶצֶת")

G.722.1 הוא דוחס מבוסס התמרה (Transform-based compressor). הוא אינו מסתמך על שיטות קידוד חיזוי (Predictive Coding) המשמשות קודקים רבים המתמקדים בדיבור. במקום זאת, הוא משתמש בתהליך הדומה לאופן שבו פועלת דחיסת מוזיקה דיגיטלית (כמו MP3):

1. המרת זמן-לתדר: אות האודיו מחולק לגושים קטנים של $20 \text{ מילי-שניות}$ (פריימים). כלי מתמטי הנקרא התמרת לַאפְּלֶט מוּאֶצֶת (MLT – Modulated Lapped Transform), שהיא סוג של התמרת קוסינוס דיסקרטית משוּנָה (MDCT), ממיר את האודיו מתחום הזמן (איך האות נראה לאורך זמן) לתחום התדר (חוזקם של תדרים שונים בצליל).
2. כימוּת וקידוד: המקודד מנתח את מקדמי התדרים שהתקבלו:
   • הוא קובע מעטפת משרעת (Amplitude Envelope) (צורה ספקטרלית גסה) כדי לייצג את פיזור האנרגיה בין התדרים.
   • לאחר מכן, הוא מבצע כימוּת (Quantization – הפחתת דיוק) של מקדמי התדרים והמעטפת, ומשתמש בקצב הסיביות הזמין ($24 \text{ kbit/s}$ או $32 \text{ kbit/s}$) כדי להחליט כמה סיביות להקצות לאילו טווחי תדרים. תדרים חזקים וחשובים יותר מקבלים בדרך כלל יותר סיביות.
3. שידור: הנתונים הדחוסים (זרם הסיביות) משודרים בפריימים של $20 \text{ מילי-שניות}$.
4. פענוח: המפענח הופך את התהליך, ומשתמש ב-MLT הפוך כדי לשחזר את אות האודיו מנתוני התדר.

גישה מבוססת-התמרה זו הופכת את G.722.1 ליעיל עבור דיבור ומוזיקה כאחד, כיוון שהוא אינו מסתמך על מודלים ספציפיים של הקול האנושי.

סוגים/הרחבות

ל-G.722.1 הסטנדרטי יש הרחבה מרכזית ונפוצה:

• G.722.1 נספח C (או G.722.1C): הרחבה זו מכפילה את רוחב פס האודיו ל- $50 \text{ הרץ}$ עד $14 \text{ קילו-הרץ}$ (נקרא לעיתים "פס רחב במיוחד" – Super-wideband).
  • היא משתמשת בקצב דגימה גבוה יותר של $32 \text{ קילו-הרץ}$.
  • היא תומכת בקצבי סיביות של $24 \text{ kbit/s}$, $32 \text{ kbit/s}$, ו- $48 \text{ kbit/s}$ גבוה יותר.
  • זה מספק איכות קרובה לאיכות תקליטור (CD) עבור דיבור ומוזיקה, ומתאים לוועידות מתקדמות במיוחד.

תחומי שימוש

G.722.1 משמש בעיקר במערכות תקשורת בזמן אמת שבהן איכות גבוהה חשובה:

• ועידות וידאו: כדי להתאים את האיכות המשופרת של הווידאו עם אודיו ברור וטבעי יותר.
• ועידות טלפון / רמקולים: מותאם לפעולה ללא מגע ידיים ולמערכות לביטול הד אקוסטי (Echo Cancellation), כיוון שהשהיית האודיו הנמוכה שלו מסייעת בבקרת הד.
• קול על גבי IP (VoIP): משמש במערכות טלפון VoIP בחדות גבוהה (HD), במיוחד ברשתות ארגוניות.
• אודיו בסטרימינג: נמצא בשימוש ביישומי מולטימדיה וסטרימינג שונים.

יתרונות וחסרונות

✅ יתרונות

❌ חסרונות