IP 电话介绍 • IP电话的形式 • Voice over IP (VoIP) • Internet 电话 • IP电话关键技术 • IP电话系统结构 • IP电话的质量控制 • 管理与计费 • IP电话的标准 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 2 2 IP 电话 (Voice over IP, VoIP) • Internet电话的四种形式: \uf0b2计算机到计算机 \uf0b2计算机到电话 \uf0b2电话到计算机 \uf0b2电话到电话 • Internet电话的优点: \uf0b2费用低;“Call anywhere; Talk forever; Never pay long distance.‖ \uf0b2安全保密; \uf0b2选择交谈者。 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 3 3 IP 电话 (Voice over IP, VoIP) • AT&T:1997年11月在Internet 上进行IP电话试验,1998年5月,在亚特兰大、波士顿、旧金山推出IP电话服务。 • Bell Atlantic/GTE • VocalTec • Global Exchange Carrier • IP电话经营试验: \uf0b2中国电信、中国联通、吉通公司、中国网通、(中国移动互联网)、中铁通信 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 4 4 Internet 电话 (IP phone) 从1999年4月开通IP电话试验网到1999年底,在这9个月中,IP电话话务量总计达到10387万分钟,其业务量在电信总业务中的比例为0.192%。 2000年4月,中国IP电话开始正式运营,截止到2000年底, IP电话业务量增长至307492万分钟。 • 与1999年试验期相比,2000年IP电话业务量在我国电话业务量中的比例,呈现大幅度增长态势,比例达到4.5%; • 中国 IP 电话国际长途通话时长已经占到国际长途话务量的20%,分流了大批的国际话务量,这也是固定电话国际长途话务量和港澳台长途话务量出现负增长的主要原因。 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 5 5 Internet 电话 (IP phone): • 信息产业部决定: \uf0b2从2000年4月1日起开放我国的IP电话业务 \uf0b2采用TCP/IP协议的网络,提供国内长途电话、国际长途或传真。 • 信息产业部制定: \uf0b2《IP电话/传真业务总体技术要求》 \uf0b2《IP电话网关设备互通技术规范》 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 6 6 IP 电话产品 中国联通海南分公司采用华为A8010 IP电话设备承建了覆盖广州、海口、三亚的VoIP实验网,以国标的方式实现网内互通。华为进行了基于IP电话的新业务IPN和华为设备与思科设备互通的演示。 华为公司的VoIP设备具有电信级的可靠性,符合国标;设备容量大,可扩展性好,可根据业务的发展持续平滑扩容;接通率高,在模拟呼叫器产生的大话务量呼叫的情况下语言和传真质量良好;能够很好地支持PSTN的各种信令;支持集成建设,能与IP网关、接入网关、接入服务器统一硬件平台;具有路由备份转换功能;能在实验环境下通过互通代理设备的方式实现与思科设备的完全互通;能够灵活方便地提供增值业务;在网管和话务统计方面功能较好。 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 7 7 IP 电话产品 Farsite Iphone SoftFone VoxPhoneFreeTel Internet Video Sound Ideas WebphoneInternet Call NetMeeting Speak FreelyWebTalk PGPphone Talk ShowInternetConection phone 我国 IP电话网关设备最大的一次出口:三九电脑技术有限公司自主研发生产的IP电话网关设备最近大规模打入美国电信市场,出口总金额为1876万美元。 “三网合一”:即数据、语音、图像网统一在单一的IP网络上,三九电脑技术公司研发的VOIP电话网关设备在商业上的应用揭开了这一合网的序幕。三九VOIP根据不同用户的需求推出了电信级、企业级、家用级产品系列。 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 8 8 IP电话产品 CentriQ 1000 Communication Gateway 通信网关 CG3500 Telephony Cable Modem 支持话音的 电缆调制解调器 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 9 9 IP 电话关键技术 • 语音流的连续数字化技术 • 语音流的连续、实时压缩 / 解压缩技术 • 回声抑制技术 • Internet 打包策略 • Internet 传输的质量保障 • 管理和结算 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 0 10 IP 电话系统结构 工作站Internet 电话 / FAX网关Internet 电话 / FAX网关Internet 电话 / FAX网关打印机Internet 电话 / FAX网关Internet 电话 / FAX网关局间交换机PSTN10条PCM电话 电话 电话 电话Router同步ModemInternet同步ModemIntranet 其它 WEB证券 WEB保险公司 WEB电报局E1线2M 出口DDN线长话局曙光1000服务器客户服务器网管/目录服务器FAX /图文/电话E-mail磁盘阵列服务器双工以太网交换机以太网交换机访问服务器局间交换机PSTN个人PCModem个人PCModem7#信令网关STP话音 E1(1对)话音 E1(1对)E1(2对)E1(2对)E1(2对)E1(2对) 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 1 11 IP 电话质量控制 工作站电话RouterInternet个人PCModemFaxVideoPhoneFaxFtp个人PCModem电话Fax工作站无服务质量控制有服务质量控制RouterVideo Video: 拥塞 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 2 12 IP 电话计费 • PSTN电话计费方式 链路占用\uf0de按时间计费 • Internet计费方式 分组交换\uf0de按流量计费或按时间计费(ISP) \uf0de不适用有服务质量要求的多媒体应用 • Internet上的电话计费方式 服务质量要求\uf0de按资源使用状况和服务质量计费 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 3 13 管理与结算 • 全球各站点的管理 • 全球各站点之间的互相结算 • 站点与电话局以及ISP之间的结算 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 4 14 管理与结算 Internet..................中国美国欧洲管理管理、记帐管理、计费1 12 23 34 4 6 65 57 78 8SED-08BSED-08BHUBHUBHUB7 7SED-08B....... .. .. .P PS ST TN N. .. .. .P PS ST TN NPSTNPSTN前台终端前台终端中国银行SED-08B曙光天潮结算中心 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 5 15 IP电话标准 • 国际电信联盟标准化部门(ITU-T):电信标准 H.323 • 欧洲电信标准协会(ETSI):商业实现 • Internet 工程任务组(IETF):IP标准 • 多媒体远程会议集团(INTC):互操作性 VoIP 相关:H.323 网关标准 G.TIGIN 控制协议 H.248 语音编码:G.723.1 、G.729 和G.711 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 6 16 MP3编解码器 语音合成技术 \uf06c 概述 \uf06c 语音合成的历史 \uf06c 计算机言语输出的主要技术 \uf06c 文字-语音转换(TTS) \uf06c 概念到语音的转换(CTS) § §2.5.1 An Introduction to Text to Speech Technologies 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 8 18 1. 概 述 • 什么是语音合成? \uf0b2语音合成就是让计算机象人那样讲话。 \uf0b2人们用语言进行交流时,用声音来表达自己的意向、情感。例如: 如某人问你:你愿意和我一起去看电影吗? 你的回答可能是: “是的,我很高兴和你一起去看电影。”(肯定,高兴) “抱歉,我不能和你一起去看电影,因为我要去开会。”(无可奈何) “不去,还是你自己去看吧。”(否定) \uf0b2这三句话表达了不同的意向和情感。计算机也应该像人那样来回答。 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 9 19 • 语音合成的研究目标是: 可懂 清晰 自然 具有表现力 • 研究意义 \uf0b2 语音合成技术可以大大改善人机交互环境 \uf0fa 计算机反馈信息的方式是屏幕显示。这种单调的信息输出方式给用户带来许多不便,特别是长时间地注视显示屏使人疲劳,降低人获取信息和理解信息的能力。 \uf0fa 网络环境的输出设备多种多样:这种枯燥单一的交互方式影响了计算机的应用。 \uf0fa 计算机语音输出能提供声文并茂的信息表示方式,可以改变人机交互“默默无闻”的状况,为计算机的普及应用创造更好的条件。 \uf0b2 将“能看到”、“看不到”的信息变成“可听”的信息 \uf0b2 将“非即时获得的信息”变成“即时可听”的信息 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 20 • 语音合成是一门跨学科的前沿技术,涉及到下列相关研究领域: • 它将上述领域的研究成果结合在一起,使计算机具备说话的能力。 自然语言理解 语言学 语音学 信号处理 心理学 声学 … 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 1 21 语音合成和语音识别技术是实现人机语音通信,建立一个有听和讲能力的口语系统所必需的两项关键技术。使电脑具有类似于人一样的说话能力,是当今时代信息产业的重要竞争市场。和语音识别相比,语音合成的技术相对说来要成熟一些,并已开始向产业化方向成功迈进,大规模应用指日可待。 语音合成,又称文语转换(Text to Speech)技术,它涉及声学、语言学、数字信号处理、计算机科学等多个学科技术,是中文信息处理领域的一项前沿技术,解决的主要问题就是如何将文字信息转化为可听的声音信息,也即让机器像人一样开口说话。我们所说的“让机器像人一样开口说话”与传统的声音回放设备(系统)有着本质的区别。传统的声音回放设备(系统),如磁带录音机,是通过预先录制声音然后回放来实现“让机器说话”的。这种方式无论是在内容、存储、传输或者方便性、及时性等方面都存在很大的限制。而通过计算机语音合成则可以在任何时候将任意文本转换成具有高自然度的语音,从而真正实现让机器“像人一样开口说话”。 文语转换系统实际上可以看作是一个人工智能系统。为了合成出高质量的语言,除了依赖于各种规则,包括语义学规则、词汇规则、语音学规则外,还必须对文字的内容有很好的理解,这也涉及到自然语言理解的问题。文语转换过程是先将文字序列转换成音韵序列,再由系统根据音韵序列生成语音波形。其中第一步涉及语言学处理,例如分词、字音转换等,以及一整套有效的韵律控制规则;第二步需要先进的语音合成技术,能按要求实时合成出高质量的语音流。因此一般说来,文语转换系统都需要一套复杂的文字序列到音素序列的转换程序,也就是说,文语转换系统不仅要应用数字信号处理技术,而且必须有大量的语言学知识的支持。 http://www.iflytek.com/iflytek_technique.htm 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 22 http://www.iflytek.com/iflytek_technique.htm TTS技术构成及处理流程: 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 23 • 语音合成有着广阔的应用前景 它可应用于: 盲人计算机,电话信息查询,文本校对,专家系统的有声输出、火车站、飞机场的航班信息报告等领域。 ① 有限词汇语音合成的应用 \uf0fa 语音手表(闹钟)、玩具、教具 \uf0fa 仪器/电器(打印机、微波炉) ② 有声信息发布 \uf0fa 车站列车、机场航班信息发布 \uf0fa 114的电话号码报出 \uf0fa 办公系统中的有声信息 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 24 Microsoft Mary,Sam,Mike 有限词汇语音合成: Kinsoft’s Power Word 利用Microsoft \uf0d3 TTS Engine 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 25 ③ 语音合成有着广阔的应用前景 \uf0fa 多媒体数据库 \uf0fa 电子字典、电子文档、电子图书的有声输出 \uf0fa 盲人计算机 \uf0fa PDA等掌上计算机 ④ 语音合成与电话结合的应用 \uf0fa 电话银行、邮局、税务、考试/录取信息发布/查询 \uf0fa 股市行情查询/交易 \uf0fa 168信息台全面更新 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 26 • 典型应用 ① Network based Web Server 计算机 专 用 服 务 器 数据库 IVR TTS 电话卡 交换机 电话 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 27 • 典型应用 ② 电子有声文库 语音 合成 电子 文档 预处理 电子文 库管理 有声 制作 OCR 键盘 电子文档 其他 制作 工具 文件 管理 TTS系统 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 28 • Voice Communication \uf0b2Uniform Servers Internet电脑 固定电话传真PDA传呼机电话交换系统语音传真系统短消息系统传呼系统 ISP VoIP语音网关E_mail网关短消息网关传呼接口网关传真网关WAP网关交换层数据库服务器WEB服务器E-Mail服务器设备接口层移动电话 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 29 • Voice Communication \uf0b2Voice Gateway 文本数据包 语音数据包 转发文本数据包 主语音网关 Email Gateway I V R 负载平衡 控制 从语音网关A 从语音网关B Interactive Voice Response systems 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 30 • Voice Communication \uf0b2Voice Mail Email gateway Data sever Account sever Email sever Internet PSTN TTS server CTI sever Telephone PC WWW server Exchange IVR sever 2018/10/13 第二章 音频信息处理 \uf0a7 音频编码标准 1 31 2. 语音合成的历史 • 1939年 Voder 第一个电子合成器 • 1987年 Klatt 共振峰合成 语音合成技术的研究已有两百多年的历史,但真正具有实用意义的近代语音合成技术是随着计算机技术和数字信号处理技术的发展而发展起来的。...