Em comunicações digitais, o efeito do ruído no canal é provocar erros de interpretação pelo
receptor (trocas de zeros por uns, e vice-versa). Imagine o receptor como um carro em uma
estrada. Quanto mais fechadas e freqüentes as curvas na estrada, maior a chance de
derrapagem. O carro (receptor) precisa grudar na estrada (sinal), para evitar derrapagens (erros
de interpretação).
Para minimizar as “derrapagens” de recepção temos que diminuir a quantidade de transições de
estado no sinal transmitido (um para zero e vice-versa – esta taxa de transições por segundo é
denominada baud rate). Este é o papel das técnicas de modulação, que não vamos discutir aqui.
O que nos interessa aqui é que, quanto menor o bit rate do sinal a ser modulado, mais simples (e
baratas) ficam as técnicas de modulação que precisam ser usadas para atingir o baud rate
desejado. É aqui que entram as técnicas de codificação do sinal.
Métodos de codificação são algoritmos que reduzem o bit rate, “comprimindo” a quantidade
original de bits do sinal na transmissão, e “descomprimindo” na recepção. Daqui em diante
vamos examinar os métodos de codificação aplicáveis para o problema de transmitir e receber
os dados que representam voz humana, em um contexto de aplicações de telefonia.
Famílias de Algoritmos
Os diferentes algoritmos para codificação de voz, que também são conhecidos como CODECs
(enCOders/DECoders) ou VOCODERs (VOice enCODers/decodERs), podem ser agrupados em
três grandes “famílias” genéricas:
Codificação por forma de onda (waveform encoding) – Não são feitas muitas suposições
sobre a natureza do sinal original, e consegue-se excelente qualidade, mas pouca
compressão;
Codificação por síntese (synthesis encoding) – A natureza do sinal (voz) é essencial para
obter máxima compressão, embora com sensível perda na qualidade;
Codificação híbrida (hybrid encoding) – Usa conceitos das duas outras famílias, procurando
um balanço entre qualidade e taxa de compressão.
Os sistemas de telefonia fixa, telefonia celular de primeira geração e VoIP (Voice over IP) usam
codificação por forma de onda. Nos sistemas de telefonia celular de segunda e terceira geração
usa-se codificação híbrida no enlace de rádio entre o usuário e a BTS (base transceiver station)
e no enlace entre as BTSs e a BSC (base station controller) e codificação por forma de onda da
BSC em diante. Codificação por síntese praticamente só é utilizada em aplicações militares, mas
é relativamente popular entre os músicos, para criar efeitos de “voz robótica”.
Qualidade da Voz
Uma vez que mencionamos qualidade da voz como um parâmetro de comparação entre os
vários tipos de VOCODERs, precisamos definir melhor o que isto significa.
Embora possamos usar fórmulas analíticas para determinar a “qualidade” de um sistema de
comunicação de voz, em termos de distorção entre o sinal recebido e o sinal original, nada disto
é útil se o usuário não considerar o resultado aceitável.
O que vale, então, é o princípio geral da qualidade: atender às expectativas do cliente. O que o
usuário de telefonia deseja? Duas coisas:
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