Opus, Neuer Codec: Auf Wiedersehen MP3?
Im Internet wird viel darüber gesprochen, dass der neue Opus-Audio-Codec das MP3-Format ersetzen kann. Lesen Sie in unserem Artikel, wie Sie den neuen Komprimierungsalgorithmus verbessern können
Individuelle künstliche Entdeckungen erweisen sich als Erfindungen, die so praktisch sind, dass sie lange im Alltag bleiben. Zum Beispiel ist der Standard für die digitale Audiokomprimierung von MP3 etwa 20 Jahre alt, was für Computertechnologiestandards mehr als eine lange Zeit ist. In diesen zwanzig Jahren gab es viele Entdeckungen und technologische Fortschritte. Aber für digitales Audio hat sich seltsamerweise bisher wenig geändert. MP3 hat seinen Weg in alle Arten von Geräten gefunden: Smartphones, tragbare Player, DVD-Player, Uhren und andere elektronische Geräte.
Warum ist das so? Eine verlustbehaftete Codierung ist schließlich eine unvermeidliche Verschlechterung der Klangqualität. Für den Laien scheint es, dass MP3 seit langem Alternativen hat: FLAC, APE und andere Algorithmen zum Komprimieren von Audiodaten mit der Möglichkeit einer identischen Wiederherstellung der Wellenform nach dem Decodieren. Das Urteil, dass das Aufkommen verlustfreier Audiokomprimierungsalgorithmen in jeder Hinsicht mit MP3 konkurrieren wird, ist sehr oberflächlich. Neben der Klangqualität, mit der sich Fans von Musiksammlungen so beschäftigen, gibt es viele andere objektive Gründe, warum MP3 nicht vergessen und durch die Prinzipien der verlustfreien Komprimierung ersetzt werden kann.
Erstens, weil verlustbehaftete Audiokodierungsformate nicht nur für Musik, sondern auch für Sprache über das Internet verwendet werden. Der Trumpf von MP3 und anderen verlustbehafteten Komprimierungsmechanismen ist die effiziente Nutzung von Übertragungskanälen. Um die IP-Telefonie zu organisieren, muss möglichst vielen Teilnehmern eine verständliche Sprache zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall tritt die Klangqualität in den Hintergrund. Darüber hinaus ist die Möglichkeit einer “sofortigen” Decodierung des Stroms sehr wichtig, ohne die der synchronisierte Informationsaustausch schwierig ist. In diesem Fall würde die Verwendung (auch theoretisch) verlustfreier Komprimierungsalgorithmen zu schwerwiegenden Verzögerungen führen und eine interaktive Kommunikation wäre einfach unmöglich.
MP3 ist jedoch nicht ohne Nachteile. Es ist kein Geheimnis, dass eine niedrige Bitrate die Details des Klangs “verschlingt” und ihn mit einer ganzen Reihe unangenehmer Artefakte ausstattet: Obertöne, Zischen und Klangfarben, alle Arten von Verzerrungen. Bei der Verwendung von MP3 in der IP-Telefonie treten lange Verzögerungen auf, da zusätzliche Datenpufferung erforderlich ist.
⇡ # Opus: Ein neues Wort im digitalen Sound
Dem neuen offenen Opus-Codec fehlen die schwerwiegendsten Nachteile von MP3, während alle Vorteile des “beliebten” Codecs beibehalten und sogar multipliziert werden.
Die Opus-Struktur ermöglicht den effektiven Umgang mit Klangartefakten. Hierzu wurde eine mehrstufige Audiosignalverarbeitungsarchitektur vorgeschlagen. Das Hauptargument, das für die Verwendung des neuen Codecs für die IP-Telefonie spricht, ist die geringe Verzögerung.
Die Hauptarbeit bei der Erstellung eines einzigartigen Komprimierungsalgorithmus wurde von mehreren Personen geleistet: Jean-Marc Valin (Xiph.Org, Octasic, Mozilla Corporation), Koen Vos (Skype) und Timothy B. Terriberry (Xiph.Org, Mozilla Corporation) ). Nicht ohne das allgegenwärtige Google: Laut den Machern von Opus selbst hat der Internetgigant die Entwicklung und das Testen des Codecs maßgeblich unterstützt.
Einer der Schöpfer des Opus-Codecs – Jean-Marc Valin
Die neue Codec-Engine basiert auf zwei unabhängigen Standards, die von der Xiph.Org Foundation und Skype Technologies SA (im Besitz von Microsoft) vorgeschlagen wurden. Der neue Codec ist eine Hybridlösung, die die Technologien der Codecs CELT (Constrained Energy Lapped Transform) und SILK kombiniert. Letzteres wird verwendet, um die Kommunikation in Skype zu implementieren.
⇡ # Wie Opus funktioniert
Das Funktionsprinzip des Codecs ist nicht neu, sondern originell und ermöglicht vor allem ein sehr gutes Ergebnis bei der Ausgabe. Das empfangene Signal wird selektiv mit SEDA oder CELT codiert.
Die erste Engine (SILK) wird zur Sprachkomprimierung sowie in Fällen verwendet, in denen die Bandbreite des Kommunikationskanals effizient genutzt werden muss. Das verarbeitete Audiosignal wird vom Codec analysiert, um das Vorhandensein menschlicher Sprache zu erkennen. Die Sprachkomponenten werden von anderen Tönen getrennt, wonach der Codec den Frequenzgang des Tons analysiert, wodurch die Auflösung von Daten, die Sprachinformationen enthalten, d. H. Sprache, verringert wird. Anschließend untersucht Opus das vorhandene Rauschen und optimiert das Signal für eine bestimmte Bitrate. Der Codec wandelt das Signal dann mithilfe eines Vorfilters um. Unter Verwendung von Sprachrahmen das Vorhersagemodul
