ITU-T G 722 1 SPANISH-2005 Low-complexity coding at 24 and 32 kbit s for hands-free operation in systems with low frame loss《低帧丢失系统中的在24和32 kbit s的免费操作的低复杂度编码 16号研究组》.pdf

1、 Unin Internacional de TelecomunicacionesUIT-T G.722.1SECTOR DE NORMALIZACIN DE LAS TELECOMUNICACIONES DE LA UIT (05/2005) SERIE G: SISTEMAS Y MEDIOS DE TRANSMISIN, SISTEMAS Y REDES DIGITALES Equipos terminales digitales Codificacin de seales analgicas mediante mtodos diferentes de la MIC Codificaci

2、n de baja complejidad a 24 y 32 kbit/s para el funcionamiento manos libres en los sistemas con baja prdida de tramas Recomendacin UIT-T G.722.1 RECOMENDACIONES UIT-T DE LA SERIE G SISTEMAS Y MEDIOS DE TRANSMISIN, SISTEMAS Y REDES DIGITALES CONEXIONES Y CIRCUITOS TELEFNICOS INTERNACIONALES G.100G.199

3、 CARACTERSTICAS GENERALES COMUNES 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 SATLIT

4、E E INTERCONEXIN CON LOS SISTEMAS 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

5、 impulsos codificados (MIC) G.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

6、los equipos mltiplex de orden 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 l

7、os equipos mltiplex de la jerarqua 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 CARACTERSTICA

8、S DE LOS MEDIOS DE TRANSMISIN G.6000G.6999 DATOS SOBRE CAPA DE TRANSPORTE ASPECTOS GENRICOS G.7000G.7999 ASPECTOS RELATIVOS AL PROTOCOLO ETHERNET 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.722.1 (

9、05/2005) i Recomendacin UIT-T G.722.1 Codificacin de baja complejidad a 24 y 32 kbit/s para el funcionamiento manos libres en los sistemas con baja prdida de tramas Resumen Esta Recomendacin describe un codificador y decodificador de baja complejidad que puede utilizarse con seales de audio de 7 kHz

10、 de anchura de banda a 24 kbit/s o 32 kbit/s. Adems, se recomienda este algoritmo en aplicaciones manos libres tales como las conferencias, en las que hay una baja probabilidad de prdida de tramas. Puede utilizarse con contenidos vocales o musicales. La velocidad binaria puede cambiarse en cualquier

11、 frontera de trama de 20 ms. En el nuevo anexo C se describe un modo de ampliacin de baja complejidad de la Rec. UIT-T G.722.1, en el que se duplica el algoritmo con el fin de permitir su utilizacin con seales de audio de 14 kHz de anchura de banda, utilizando una velocidad de muestreo de audio de 3

12、2 kHz, a 24, 32 y 48 kbit/s. Este modo conviene para la videoconferencia, la teleconferencia y las aplicaciones en flujo continuo por Internet, y utiliza la misma longitud de trama de 20 ms, el mismo retardo algortmico de 40 ms y los mismos pasos en el algoritmo que el modo de 7 kHz. Se necesitan me

13、nos de 5,5 WMOPS para la codificacin y decodificacin en el modo bsico de 7 kHz y menos de 11 WMOPS en el modo de 14 kHz del anexo C. Esta Recomendacin incluye un lote de soporte lgico con el cdigo fuente del codificador y del decodificador y un conjunto de vectores de prueba para los desarrolladores

14、. Estos vectores son una herramienta que proporciona una indicacin del xito en la implementacin de este cdigo. Mientras el cdigo en coma fija implemente el modo de 7 kHz (cuerpo principal de la Recomendacin) y el modo de 14 kHz (anexo C), el cdigo en coma flotante se adapta solamente al modo de 7 kH

15、z La presente edicin incluye el Corrigendum 1 (06/2008) que corrije el cdigo fuente del fichero decoder.c en el anexo B. Ninguna modificacin ha sido introducida al texto de la recomendacin. El cdigo fuente de la edicin integrada est numerada como Versin 2.1 para homogeneizar. Orgenes La Recomendacin

16、 UIT-T G.722.1 fue aprobada el 14 de mayo de 2005 por la Comisin de Estudio 16 (2005-2008) del UIT-T por el procedimiento de la Recomendacin UIT-T A.8. El Corrigendum 1 fue aprobado el 13 de Junio 2008 por la Commisin de Estudio 16 del UIT-T (2005-2008) segn el procedimiento definido en la Rec. UIT-

17、T A.8. ii Rec. UIT-T G.722.1 (05/2005) PREFACIO La UIT (Unin Internacional de Telecomunicaciones) es el organismo especializado de las Naciones Unidas en el campo de las telecomunicaciones. El UIT-T (Sector de Normalizacin de las Telecomunicaciones de la UIT) es un rgano permanente de la UIT. Este r

18、gano 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 Mundial de Normalizacin de las Telecomunicaciones (AMNT), que se celebra cada cuatro aos, establece los te

19、mas 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 procedimiento establecido en la Resolucin 1 de la AMNT. En ciertos sectores de la tecnologa de la informa

20、cin 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 para designar, en forma abreviada, tanto una administracin de telecomunicaciones como una empresa de expl

21、otacin reconocida de telecomunicaciones. La observancia de esta Recomendacin es voluntaria. Ahora bien, la Recomendacin puede contener ciertas disposiciones obligatorias (para asegurar, por ejemplo, la aplicabilidad o la interoperabilidad), por lo que la observancia se consigue con el cumplimiento e

22、xacto 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 principal en tiempo futuro simple de mandato, en modo afirmativo o negativo. El hecho de que se utili

23、ce 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 Recomendacin suponga el empleo de un derecho de propiedad intelectual reivindicado. La UIT no adopta ning

24、una 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 elaboracin de Recomendaciones. En la fecha de aprobacin de la presente Recomendacin, la UIT ha recibido notifi

25、cacin 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 totalmente actualizada al respecto, por lo que se les insta encarecidamente a consultar la base de da

26、tos sobre patentes de la TSB. UIT 2006 Reservados todos los derechos. Ninguna parte de esta publicacin puede reproducirse por ningn procedimiento sin previa autorizacin escrita por parte de la UIT. Rec. UIT-T G.722.1 (05/2005) iii NDICE Pgina 1 Alcance . 1 2 Referencias normativas. 2 3 El codificado

27、r . 3 3.1 La transformada de modulacin superpuesta (MLT) . 5 3.2 Clculo y cuantificacin de la envolvente de amplitud 6 3.3 Codificacin de la envolvente de amplitud 6 3.4 Procedimiento de categorizacin 7 3.5 Codificacin Huffman de vectores con cuantificacin escalar (SQVH, scalar quantized vector Huff

28、man coding) 9 3.6 Control de velocidad. 12 3.7 Transmisin de los ndices de vectores MLT. 12 3.8 Tren de bits. 12 4 El decodificador 13 4.1 Decodificacin de la envolvente de amplitud 13 4.2 Determinacin de la categorizacin . 13 4.3 Decodificacin de los coeficientes MLT 14 4.4 Relleno de ruido . 14 4.

29、5 Bits insuficientes 14 4.6 Borrado de trama 15 4.7 La MLT inversa (IMLT, inverse MLT) 15 5 Cdigo C. 15 6 Diagrama de flujo del procedimiento de categorizacin 17 Anexo A Formato de paquetes, identificadores de capacidad y parmetros de capacidad 21 A.1 Referencias . 21 A.2 Estructura de paquetes para

30、 tramas G.722.1 21 A.3 Identificadores y parmetros de capacidades para uso con sistemas de la Rec. UIT-T H.245. 22 Anexo B Implementacin de coma flotante para G.722.1 25 B.1 Introduccin 25 B.2 Descripcin algortmica 25 B.3 Cdigo C de ANSI 25 Anexo C Modo de 14 kHz a 24, 32 y 48 kbit/s. 27 C.1 Introdu

31、ccin 27 C.2 Descripcin algortmica 27 C.3 Cdigo C ANSI 29 Rec. UIT-T G.722.1 (05/2005) 1 Recomendacin UIT-T G.722.1 Codificacin de baja complejidad a 24 y 32 kbit/s para el funcionamiento manos libres en los sistemas con baja prdida de tramas11 Alcance Esta Recomendacin describe el algoritmo de un co

32、dificador digital de banda amplia que proporciona una anchura de banda de audio de 50 Hz a 7 kHz a una velocidad binaria de 24 kbit/s o 32 kbit/s. La entrada digital al codificador puede tener el formato de complemento a 2 de 14, 15 16 bits a una velocidad de muestra de 16 kHz (tratada del mismo mod

33、o que en la Rec. UIT-T G.722). Los circuitos de interfaz analgica y digital a la entrada del codificador y a la salida del decodificador deben cumplir las mismas especificaciones descritas en la Rec. UIT-T G.722. El algoritmo se basa en la tecnologa de transformacin, utilizando una transformada de m

34、odulacin superpuesta (MLT, modulated lapped transform). Opera en tramas de 20 ms (320 muestras) de audio. Como la ventana de transformacin (longitud de la funcin de base) es de 640 muestras y se utiliza una superposicin del 50% (320 muestras) entre tramas, el tamao efectivo de la memoria intermedia

35、de indagacin es de 20 ms. Por tanto, el retardo algortmico de 40 ms es la suma del tamao de tramas ms la indagacin. Todos los dems retardos se deben a retardos de clculo y de transmisin por la red. La descripcin del algoritmo de codificacin de esta Recomendacin se efecta en forma de operaciones mate

36、mticas de coma fija y bits exactos. El cdigo C indicado en la clusula 5, que es parte integrante de esta Recomendacin, refleja el planteamiento descriptivo de coma fija y bits exactos, y tendr precedencia sobre las descripciones matemticas de las clusulas 3 y 4 siempre que se detecten discrepancias.

37、 Las descripciones matemticas del codificador (clusula 3) y del decodificador (clusula 4) podran haberse introducido de varias otras maneras, pero el cdigo C de la clusula 5 se ha proporcionado con fines de referencia. As, para que cumpla esta Recomendacin cualquier implementacin debe producir con c

38、ualquier seal de entrada los mismos resultados de salida que el cdigo C de la clusula 5. Es de sealar que para asegurar que se obtenga este objetivo, las implementaciones deben seguir los detalles de clculo, las tablas de constantes, la secuenciacin de la adaptacin de variables y el uso indicados po

39、r el cdigo C de la clusula 5. Sin embargo, se reconoce que hay muchas partes del algoritmo crticas para mantener correcta la operacin de los bits exactos. Para estas partes, las implementaciones reproducirn los detalles de clculo, las tablas de constantes, la secuenciacin de la adaptacin de variable

40、s y el uso indicados en el cdigo C de la clusula 5. Se reconoce que el cdigo C se ha dado para fines de referencia, y no ha sido optimizado (en cuanto a memoria, complejidad, etc.) para una plataforma de implementacin especfica. El cdigo C puede necesitar optimizacin para una determinada implementac

41、in. Se proporciona un conjunto no exhaustivo de seales de prueba como parte de esta Recomendacin, como herramienta para ayudar a los implementadores a verificar que sus implementaciones del codificador y decodificador cumplen esta Recomendacin. En la prctica, los compradores de equipo de banda ampli

42、a o implementaciones de soporte lgico esperarn que stos cumplan esta norma para asegurar la capacidad de interfuncionamiento. Los _ 1Esta Recomendacin incluye un lote de soporte lgico con el cdigo fuente del codificador y un conjunto de vectores de prueba par los desarrolladores. 2 Rec. UIT-T G.722.

43、1 (05/2005) implementadores pueden decidir optimizar el cdigo C, o en otro caso modificar el cdigo C de referencia. En tales casos el implementador verificar que esta implementacin produce la misma salida resultante para cualquier entrada dada que la que se esperara utilizando el cdigo C presentado

44、en la clusula 5. 2 Referencias normativas Las siguientes Recomendaciones del UIT-T y otras referencias contienen disposiciones que, mediante su referencia en este texto, constituyen disposiciones de la presente Recomendacin. Al efectuar esta publicacin, estaban en vigor las ediciones indicadas. Toda

45、s las Recomendaciones y otras referencias son objeto de revisiones por lo que se preconiza que los usuarios de esta Recomendacin investiguen la posibilidad de aplicar las ediciones ms recientes de las Recomendaciones y otras referencias citadas a continuacin. Se publica peridicamente una lista de la

46、s Recomendaciones UIT-T actualmente vigentes. En esta Recomendacin, la referencia a un documento, en tanto que autnomo, no le otorga el rango de una Recomendacin. 1 Recomendacin CCITT G.722 (1988), Codificacin de audio de 7 kHz dentro de 64 kbit/s. 2 Recomendacin UIT-T G.192 (1996), Interfaz paralel

47、o digital comn para las actividades de normalizacin de seales vocales. 3 ISO/CEI 9899:1999, Programming languages C. Rec. UIT-T G.722.1 (05/2005) 3 3 El codificador La figura 1 presenta un diagrama de bloques del codificador. Figura 1/G.722.1 Diagrama de bloques del codificador Cada 20 milisegundos

48、(320 muestras), las 640 muestras de audio en el dominio del tiempo ms frecuentes se aplican a una transformada de modulacin superpuesta (MLT). Cada transformada produce una trama de 320 coeficientes MLT, y cada trama de coeficientes MLT se codifica independientemente, es decir, no queda ninguna informacin de estado de la trama anterior. En el funcionamiento a 24 kbit/s y 32 kbit/s, asignacin de bits por trama es 480 y 640, respectivamente. Los coeficientes de transformacin generados por la transformada MLT se aplican primero a un mdulo que calcula la envo