La codificación por síntesis es muy diferente de la codificación diferencial. La idea no consiste en manipular las muestras para eliminar la redundancia y la correlación entre las muestras, sino en considerar bloques de muestras y construir un modelo que genere muestras idénticas (o similares) desde el punto de vista estadístico. Mediante este modelo es posible sintetizar muestras con determinadas propiedades estadísticas, de ahí el término codificación por síntesis. Pueden citarse dos tipos de codificación por síntesis:

• Codificación LPC

La codificación predictiva lineal (LPC) consiste en sintetizar muestras a partir de un modelo de sistema de generación de voz y una señal de excitación. La voz humana se produce por medio del aparato fonatorio, que consta de los pulmones, las cuerdas vocales, la tráquea, la garganta, la boca y los labios. En la práctica, el modelo de este sistema es un conjunto de cilindros de diámetros diferentes, 10 para el caso de [LPC-10], excitado por una señal sinusoidal o ruido blanco. La selección de la fuente de excitación (sinusoidal o ruido blanco) depende de las características, sonorizadas o no sonorizadas, de la señal. Las señales sonorizadas corresponden a las vocales, por ejemplo las letras «a» o «u», mientras que las señales no sonorizadas corresponden a las consonantes, por ejemplo «r» o «s».

El proceso de síntesis consta de dos fases, a saber:
– determinación de la función de excitación; y
– determinación de los diámetros de los cilindros (o, de manera más general, la identificación de la función de transferencia del modelo de voz).

Cada fase se ejecuta cada 20 ms (es decir, en un conjunto de 160 muestras correspondiente a una frecuencia de muestreo de 8 kHz). El codificador genera como salida una frecuencia de excitación (codificada con 16 bits), un conjunto de 10 coeficientes (codificados con 10 × 8 bits) y una ganancia (codificada con 8 bits). La velocidad binaria del codificador es, por lo tanto, de 104 bits cada 20 ms, es decir, 5,2 kbit/s. Así pues, la velocidad binaria es sólo un doceavo de la del codificador PCM.

• Codificación CELP

La codificación predicción lineal con excitación por código (CELP), especificada en la Norma FED_STD 1016, es una ampliación de la codificación LPC. Consta también de dos fases, que corresponden a las funciones de excitación y transferencia. La función de transferencia se determina de igual manera que en la codificación LPC. En cambio, la función de excitación no es únicamente sinusoidal o de ruido blanco, sino una combinación lineal de funciones estocásticas (esto es, ruido) y periódicas. La determinación de estas funciones conlleva mucho tiempo de la CPU (de hecho, los codificadores CELP se configuran por lo general en tarjetas de procesamiento de señal específicas), pero la calidad que se obtiene es mayor que con el codificador LPC.

Tomado de: https://www.itu.int/ITU-D/cyb/publications/2003/IP-tel_report-es.pdf

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Tabla resumen de codecs

La comunicación de voz es analógica, mientras que la red de datos es digital. El proceso de convertir ondas analógicas a información digital se hace con un codificador-decodificador (el CODEC). Hay muchas maneras de transformar una señal de voz analógica, todas ellas gobernadas por varios estándares. El proceso de la conversión es complejo. Es suficiente decir que la mayoría de las conversiones se basan en la modulación codificada mediante pulsos (PCM) o variaciones.

Además de la ejecución de la conversión de analógico a digital, el CODEC comprime la secuencia de datos, y proporciona la cancelación del eco. La compresión de la forma de onda representada puede permitir el ahorro del ancho de banda. Esto es especialmente interesante en los enlaces de poca capacidad y permite tener un mayor numero de conexiones de VoIP simultaneamente. Otra manera de ahorrar ancho de banda es el uso de la supresión del silencio, que es el proceso de no enviar los paquetes de la voz entre silencios en conversaciones humanas.

A continuación se muestra una tabla resumen con los códecs más utilizados actualmente:

– El Bit Rate indica la cantidad de información que se manda por segundo.
– El Sampling Rate indica la frecuencia de muestreo de la señal vocal.(cada cuanto se toma una muestra de la señal analógica)
– El Frame size indica cada cuantos milisegundos se envia un paquete con la información sonora.
– El MOS indica la calidad general del códec (valor de 1 a 5)

Para entender mejor la formación de un codec y los parametros expresados en la tabla recomendamos leer el apartado funcionamiento de un codec donde se puede aprender como funciona detallamente el codec G.711 y que significan en su caso los parametros de la tabla.

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* El codec g711 tiene dos versiones conocidas como alaw (usado en Europa) y ulaw (usado en USA y Japón). U-law se corresponde con el estandar T1 usado en Estados Unidos y A-law con el estandar E1 usado en el resto del mundo. La diferencia es el método que se utiliza para muestrear la señal. La señal no se muestrea de forma lineal sino de forma logaritmica. A-law tiene un mayor rango. Para mas información de las diferencias ver G.711 Ley A vs Ley u

** existen varias versiones del codec g729 que es interesante explicar por su extendido uso
G729: es el códec original
G729A o anexo A: es una simplificación de G729 y es compatible con G729. Es menos complejo pero tiene algo menos de calidad.
G729B o anexo B: Es G729 pero con supresion de silencios y no es compatible con las anteriores.
G729AB: Es g729A con supresión de silencios y sería compatible solo con G729B.
Aparte de esto G729 (todas las versiones) en general tienen un bit rate de 8Kbps pero existen versiones de 6.4 kbps (anexo D) y 11.4 Kbps (anexo E).

Tomado de: http://www.voipforo.com/codec/codecs.php

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