АРХИВ СТАТЕЙ ЖУРНАЛА «МОЙ КОМПЬЮТЕР» ЗА 2003 ГОД

Говорящий модем

• Все журналы \ Номер 16/239 `2003 от 21.04.2003 \ Говорящий модем

Сергей КУЗЬМЕНКО

Когда мы выбираем себе модем, то основная мотивация при этом (кроме цены :-)) — скорость и качество связи с Интернетом. Но зачастую нам хочется получить устройство с «наворотами». В том, что касается голосовых функций модема, большинство неспециалистов слабо себе представляют, что это и зачем. Данный вопрос мы сегодня и рассмотрим.

И молвил модем человеческим голосом…

Некоторые считают, что голосовые модемы нужны для того, чтобы отдавать им команды голосом, а кое-кто полагает они необходимы, чтобы разговаривать по Интернету. После прочтения этой статьи вы, дорогой читатель, станете очень продвинутым знатоком голосовых функций модема и запросто сможете утереть нос большинству ленивых продавцов компьютерных магазинов. В качестве примера мы рассмотрим факс-модем IDC 5614 BXL/VR производства фирмы ИНПРО, который имеет полную «голосовую начинку».

Для начала пару слов о стандартах голосовых команд. Обычно реализованный в модеме набор указывается на коробке. Поддержка голосовых функций появилась в модемах в начале 90-х годов прошлого столетия. Пионерами выступили Sierra Semiconductors и Rockwell, впоследствии к ним присоединились ZyXEL, US Robotics и другие производители. Каждый разработчик создавал свой набор команд, что сильно осложняло жизнь поставщикам программного обеспечения. Тогда в рамках EIA/TIA была сделана попытка сформировать стандартный набор голосовых команд, который получил название IS-101 (IS — Interim Standard). К сожалению, это начинание фактически провалилось, поскольку не получило поддержки среди всех производителей модемов. В дальнейшем была предпринята еще одна попытка, теперь уже ITU-T — рекомендация V.253. Однако вот уже на протяжении нескольких лет многие производители ПО отказываются включать поддержку этой рекомендации в свой софт. Можно с огорчением констатировать, что до сих пор «фирменные» наборы команд более распространены. Прежде всего, это относится к набору голосовых команд Conexant (бывший Rockwell), который также часто называют AT#V.

С учетом вышесказанного, при выборе голосового факс-модема нужно убедиться, что его набор голосовых команд поддерживается ПО, которым вы предполагаете пользоваться (как правило, в комплекте устройства идет совместимое ПО, но пользователи часто приобретают отдельно более «мощный» софт для своих конкретных нужд). Как правило, ПО умеет работать со всеми «старыми», или «традиционными» (фирменными) наборами команд. Что касается новых стандартов (V.253), то с ними нужно быть поосторожнее…

В нашем примере, то есть в IDC 5614 BXL/VR, в фабрично устанавливаемой прошивке реализован набор голосовых команд Conexant. Но можно самостоятельно залить в модем «прошивку» (микропрограмму во Flash ППЗУ) версии 3.хх с сайта производителя, и устройство будет поддерживать V.253. Большинство пользователей все же используют «родной» фирменный набор — поставляемая в комплекте программа VentaFax его прекрасно понимает.

В чем сила, брат?

Теперь разберемся с аппаратными возможностями. В полной аппаратной реализации у голосового факс-модема имеются несколько аналоговых входов/выходов в сигнальный процессор через кодек (преобразователь аналог-цифра), микрофон и динамик с усилителем и регулятором громкости, а также гнезда для подключения внешних микрофона и динамика. При подключении последних внутренние отключаются (для чего у разъемов предусмотрена специальная конструкция). Внутренние микрофон и динамик прячутся под корпусом модема, под специально предусмотренными прорезями, а гнезда выглядят как две «ноздри» (первый признак, сигнализирующий о том, что перед нами голосовой факс-модем). Для работы с телефонным аппаратом требуется дополнительное реле и источник питания (чтобы воспроизвести или записать голос с телефона, на него нужно подать питание). Кстати, это же реле обычно используется для отключения телефона при работе модема, поэтому если его нет, снятие трубки телефонного аппарата приведет к разрыву соединения. Голосовому модему также нужны датчики состояния линии и телефона, так как в стандартах голосовых команд предусмотрена реакция модема на события, происходящие на линии и телефонных аппаратах, включенных в сам модем или параллельно с ним. Все это «аппаратное изобилие» отнюдь не воодушевляет производителей, поэтому дабы снизить стоимость конечного продукта, они частенько выпускают модемы с «обрезанными» функциями.

Отлично, а что же собственно умеют делать голосовые модемы?..

Записывать (оцифровывать) звук — то есть направлять в компьютер потоком данных закодированный звук, записанный от одного из источников (микрофон модема, телефонный аппарат, линия).

Воспроизводить звук — воспринимать от компьютера поток цифровых данных и «выдавать» его в выбранное аналоговое звуковое устройство (динамик модема, телефонный аппарат, линия).

Отслеживать датчиками и подавать компьютеру специальные сигналы о событиях — изменение состояния телефона и линии (трубку на телефоне сняли/положили, линию с параллельного телефона заняли/освободили), сигналов АТС (непрерывный гудок, гудок «Занято»), сигналов тонального набора (DTMF), тонов вызова (CNG) и ответа факсов и модемов.

Реализовывать режим speakerphone (часто называемый режимом громкой связи или hands-free).

А теперь мы расскажем, для чего же можно использовать голосовые модемы. Начнем, пожалуй, с SpeakerPhone. Это особый голосовой режим: в нем модем ничего не передает и не принимает из компьютера. В этом случае сигнальный процессор воспроизводит звук, приходящий из линии через динамик модема, а звук, поступающий через микрофон, передает в линию. При этом перед воспроизведением через динамик также выполняется вычитание звука, записываемого с микрофона, чтобы исключить обратную связь, также может работать АРУ (автоматическая регулировка уровня сигнала). Все это позволит вам комфортно общаться с позвонившим абонентом при помощи микрофона и динамика модема.

Реализация данного режима требует дополнительных затрат, в том числе и аппаратных. Дело в том, что в режиме speakerphone приходится одновременно работать с двумя звуковыми устройствами: телефонной линией и динамиком/микрофоном. Поэтому требуется не один codec (преобразователь аналог-цифра), а два — для линии и для динамика/микрофона. Кроме того, необходимо принять меры для подавления акустического эхо (в некоторых модемах используется отдельный сигнальный процессор для выполнения функций, связанных с режимом speakerphone). Понятно, что модемы с поддержкой speakerphone (и особенно full-duplex speakerphone, когда передача голоса осуществляется в обоих направлениях одновременно) стоят дороже.

Практический пример: у вас к линии подключен модем IDC 5614 BXL/VR, телефонный же аппарат находится в другой комнате. При входящем вызове (звонке) модем генерирует звуковой сигнал. Вы можете нажать большую кнопку One Touch Phone на лицевой панели модема, он «снимет трубку» (подключится к линии) и перейдет в режим SpeakerPhone. Когда вы закончите разговаривать с вызывающим абонентом, снова нажмете эту же кнопку, и модем положит трубку.

Сам себе говорун

Автоответчик. Английская аббревиатура TAM (Telephone Answering Machine) в перечне свойств модемов означает, что он, как минимум, может записывать звук с телефонной линии на компьютер и, соответственно, воспроизводить его. TAM only означает, что в модеме, кроме минимума, необходимого для реализации работы автоответчика, нет ничего лишнего.

Чтобы организовать автоответчик, нужно чтобы были включены модем, компьютер, а также запущена программа, реализующая при помощи голосовых команд работу собственно автоответчика. Когда поступает входящий звонок, программа дает модему команду снять трубку, проиграть приветствие (стандартное или введенное вами) и записать сообщение. Если позвонивший абонент начнет передачу факса, факс-модем распознает сигналы вызова факса, и программа перейдет к приему именно факса. Также могут распознаваться сигнал вызова модема, изменение состояния телефона и линии, сигналы АТС и DTMF (используются при тоновом наборе номера — каждой цифре соответствует «смесь» из двух частот). Стандарты голосовых команд предполагают отслеживание всех этих событий, и данная информация поступает к программе, управляющей работой автоответчика.

Например, поступил входящий звонок, на который вы не ответили. Не успели или проигнорировали его преднамеренно, воспользовавшись автоответчиком для мониторинга входящих звонков (тут, кстати, и нужен качественный динамик!). Итак, автоответчик работает, записывает сообщение, но вы все-таки решили снять трубку и поговорить лично. Если датчик положения трубки телефона в модеме есть — все в порядке, программа поймет, что вы сняли трубку, и отключит модем от линии. В противном случае, вам все придется делать вручную (что зачастую неудобно: компьютер в другой комнате, экран занят другим приложением и т.п.).

Еще пример, иллюстрирующий важность надежного определения сигналов. Если модем не способен обнаружить сигнал «занято», ему не удастся определить момент, когда позвонивший повесил трубку, и программа начнет записывать короткие гудки (в лучшем случае, до истечения таймера максимальной длительности сообщения). Не менее опасно и ложное определение сигналов «занято» — запись будет прервана на полуслове! Этой болезнью страдают очень многие из так называемых «адаптированных под наши телефонные сети» модемы. Адаптация заключается в установке весьма широких параметров сигналов «занято», в результате модем начинает идентифицировать записываемый голос как короткие гудки.

В «правильном» голосовом модеме тональные сигналы (DTMF, BUSY…) обнаруживаются не только при записи, но и во время воспроизведения голоса. Это позволяет, в частности, зафиксировать момент отключения удаленного абонента, не дожидаясь окончания воспроизведения голосового сообщения (например, приветствия автоответчика).

При помощи аппарата с тоновым набором удаленный абонент может управлять поведением автоответчика. О возможности такого управления (т.н. меню) можно и нужно предупредить звонящего в тексте приветствия. Например, нечто вроде: «Здравствуйте, вы позвонили в квартиру семьи Петренко. Если вы хотите отправить факс, нажмите кнопку СТАРТ прямо сейчас. Чтобы оставить голосовое сообщение для главы семьи Владимира, наберите в тоновом наборе «1», его супруге Оксане — нажмите «2». Говорите после звукового сигнала. В конце сообщения нажмите #. Чтобы прослушать свое сообщение, нажмите 9. Чтобы перезаписать — 8, а чтобы удалить (если вы передумали) — 7. Спасибо за звонок!». Программа ведет журнал событий: можно посмотреть, в котором часу вам звонили, и прослушать оставленную информацию, хранящуюся в виде звукового файла. Ваше индивидуальное приветствие, равно как и многие другие фразы и звуки, используемые в режиме автоответчика, можно записать и с помощью звуковой карты компьютера, и используя возможности модема.

Голосовой факс-модем может быть также использован как автоинформатор. Вы записываете голосовое сообщение и вводите в программе список номеров телефонов, по которым необходимо его передать. Например, обзваниваете всех выпускников вашего класса, чтобы проинформировать их, что годовщина окончания школы будет праздноваться в таком-то месте и такого-то числа. В результате, компьютер начинает исправно набирать все указанные номера, определять «занято», «нет ответа» и ответ голосом. Далее он с помощью модема диктует ваше сообщение и записывает ответ оповещаемых абонентов. По всем номерам, где было «занято» или «нет ответа», может быть произведен повторный набор.

Тонкости озвучки

Запись/воспроизведение звуков. В качестве источника звука могут быть выбраны микрофон, линия и телефонный аппарат. Наиболее качественный звук обычно получается при использовании микрофона. Когда вы даете команду записать звук, компьютер инициализирует модем и предлагает нажать кнопку, подтверждающую вашу готовность говорить. После этого выдается предупреждающий сигнал («бип») и начинается запись. В конце разговора необходимо нажать кнопку СТОП, и запись будет завершена. Прослушать (воспроизвести) сделанную запись можно через динамик модема или телефонный аппарат, подключенный к гнезду Phone-модема. После того, как вас удовлетворит полученный результат, программа предложит отметить эту запись как сообщение, используемое в автоответчике. При помощи этих функций можно записать и телефонный разговор. Для этого необходимо подключить телефонный аппарат не последовательно, а параллельно, выбрать в программе в качестве источника звука для записи телефонную линию, набрать номер абонента и включить процесс записи. В результате весь ваш разговор с собеседником будет записан в файл.

Пару слов о качестве записи/воспроизведения голоса. Первое, о чем заходит речь в данном случае, частота дискретизации и разрядность преобразователя аналог-цифра (кодека). Затем вспоминают о применяемом методе сжатия голоса. Действительно, эти параметры очень важны для аудиоаппаратуры. Однако в случае голосовых модемов они отходят на второй план. На первом плане оказывается способность модема подстраиваться под условия конкретной линии связи — уровень принимаемого сигнала и затухание в канале связи. Практически все голосовые модемы имеют АРУ (Автоматическую Регулировку Усиления), но не всегда это обеспечивает оптимальный уровень записи. Часто максимальный коэффициент усиления АРУ выбран очень низким, и модему не удается записать слабый сигнал (ничего не слышно, либо запись прерывается в моменты, когда принимаемый сигнал ниже определенного уровня (clipping)). У многих модемов АРУ работает слишком медленно, что приводит к пропаданию начала записываемой фразы.

С воспроизведением вообще беда. Большинство модемов не позволяют регулировать громкость при воспроизведении в линию, а «фабрично» установленная громкость слишком мала для каналов с большим затуханием сигнала.

Что касается «традиционных» параметров записи/воспроизведения голоса, то они у всех модемов примерно одинаковые. Частота дискретизации — 7200, 8000 и 11025 Гц, кодек имеет разрядность 16 бит, а затем сигнал «усекается» и сжимается до 8-ми, 4-х, 3-х или двух бит. Для сжатия обычно используется адаптивная дельта-модуляция (ADPCM), встречаются и алгебраические методы (CELP). Заметим, что 7200 Гц и двух бит вполне достаточно для разборчивой записи и воспроизведения голоса.

А, это ОН

АОН — автоматическое определение номера вызывающего абонента. После появления голосовых функций у модемов отечественные поставщики программного обеспечения делали попытки приспособить их для определения номера вызывающего абонента (т.е. выполнения функции АОН). Но прежде надо разобраться с принципами работы АОН. Если в течение короткого времени после снятия трубки в ответ на входящий звонок послать тон запроса (сигнал с частотой 500 Гц), АТС вызывающего абонента ответит двухтональными сигналами, в которых содержится закодированная информация о номере вызывающего абонента («посылка АОН»). Тон запроса можно сформировать программно (как звуковой файл) или воспользоваться AT-командой для передачи тональных сигналов. Затем остается только записать ответ АТС и декодировать содержащийся в нем телефонный номер. Казалось бы, все просто. На практике возникает ряд трудностей, связанных с малым быстродействием голосовых команд. Ответ от АТС начинает передаваться почти сразу же после передачи тона запроса. В этом ответе каждая цифра номера передается в течение примерно 40 мс. Задержка выполнения голосовых команд составляет сотни миллисекунд, что приводит к потере цифр в определяемом номере. Кроме того, трудно предугадать, в какой момент (относительно снятия трубки) АТС звонящего будет готова принять (и ответить на) тон запроса. Иногда этот ответ приходит вообще без запроса (отвечая на звонки, вы наверняка не раз слышали «трель» после снятия трубки — это и есть «непрошеный» ответ).

Поскольку заранее нельзя сказать, в какой момент лучше передать тон запроса, «настоящие» АОН-приставки используют несколько запросов. Понятно, что голосовым модемам в силу малого быстродействия голосовых команд отправить несколько запросов невозможно. Поэтому надеяться на надежную работу программных АОН не приходится.

Как же работает «правильный» АОН в голосовых модемах? Во-первых, он должен быть реализован аппаратно, чтобы не возникало описанных выше проблем. Во-вторых, от него потребуется умение декодировать двухтональные сигналы одновременно с передачей тона запроса. Действительно, если АТС передает сигнал ответа без запроса, и случайно ответ «накладывается» на тон запроса, происходит потеря цифр номера. В-третьих, модем должен уметь представлять информацию АОН в привычном для программного обеспечения виде. Очень удачное в этом случае решение — симуляция (имитация) работы Caller ID. Именно так реализован АОН в модемах IDC. Для программы он предстает модемом с функцией Caller ID (поддержка Caller ID есть практически во всех программах), а для АТС работает так же, как и обычная АОН-приставка. В итоге, не нужно искать программы, «заточенные» именно под этот модем. Просто включаете в программе функцию Caller ID (если она не активирована по умолчанию), и как по мановению волшебной палочки, программа начинает определять номера телефонов, с которых к вам поступают звонки.

При наличии датчиков положения трубки телефона появляется возможность фиксировать номер вызывающего абонента в момент снятия трубки на телефонном аппарате. Если добавить к ней функцию определения номеров, набираемых на телефонном аппарате, и возможность записи разговоров, то модем вполне справится с ролью регистратора телефонных переговоров. Эта функция весьма полезна для проверки телефонных счетов (а не приписали ли вам чужих разговоров?). Подойдет и для документирования разговоров в небольшой фирме (а грамотно ли сотрудники отвечают на звонки?). Да мало ли еще где может пригодиться эта полезная особенность.

«Шпионские» функции. Отметим, что запись разговоров в IDC/VR+ возможна и через высокоомный вход при положенной трубке модема. При этом качество записи на удивление хорошее, даже при высоком затухании в линии. Те, кто пробовал фиксировать разговор с помощью модема, знают, что на линии с высоким затуханием не удается записать обоих абонентов. Проблема заключается в АРУ. Когда говорит локальный абонент, уровень сигнала намного выше того, который приходит с другого конца линии, и АРУ выставляет низкий коэффициент усиления. Когда начинает проявляет активность удаленный абонент, коэффициент усиления недостаточен для нормальной записи голоса. Скажем, затухание в канале составляет 18 дБ, в итоге, сигнал от удаленного абонента будет меньше сигнала от местного в восемь (!) раз по амплитуде. Поэтому записать разговор с приемлемым качеством не удается, особенно если беседу в основном ведет местный абонент, а удаленный ограничивается односложными: «Да», «Нет».

Разработчикам ИНПРО удалось решить эту проблему даже в случае записи через высокоомный вход. Например, вы устанавливаете компьютер и модем IDC/VR+, подключаете последний в параллель подслушиваемому телефону, запускаете соответствующую программку, и обо всех действиях на параллельном телефоне модем рапортует компьютеру, который записывает их в журнал. Фиксируется все: снятие трубки, момент опускания трубки, набор тоновый, набор импульсный, все разговоры. Подслушиваемая сторона об этом даже не догадывается, так как модем трубку не снимает, никакого влияния на линию не оказывает и не мешает ни набирать номер, ни класть трубку.

Идёт загрузка...

Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:
Комментарий:
Введите символы или вычислите пример: * Обновить