0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Опус про Opus. Новый кодек — прощай, MP3?

Опус про Opus. Новый кодек — прощай, MP3?

Отдельные открытия, сделанные человеком, оказываются настолько практичными изобретениями, что остаются в повседневной жизни надолго . Например, стандарту цифрового сжатия звука MP3 уже около 20 лет, что по меркам компьютерных технологий — более чем долгий срок. За эти двадцать лет произошло немало открытий и технологических прорывов. Но для цифрового аудио, как это ни странно, пока мало что изменилось. MP3 «забрался» во все устройства, какие только можно, — смартфоны, портативные проигрыватели, DVD-плееры, часы и прочие электронные приборы.

Почему так? Ведь кодирование с потерями — это неизбежное ухудшение качества звука. Простому обывателю вполне может показаться, что у MP3 давно есть альтернативы — FLAC, APE и прочие алгоритмы компрессии аудиоданных с возможностью идентичного восстановления волновой формы после декодирования. Суждение о том, что появление алгоритмов сжатия звука без потерь составит MP3 конкуренцию во всех отношениях, — очень поверхностно. Помимо качества звука, за которое так переживают любители музыкальных коллекций, существует еще немало других объективных причин, по которым MP3 не может быть забыт и заменен принципами сжатия без потерь.

Прежде всего, потому что форматы кодирования звука с потерями используются не только для музыки, но и для передачи голоса через Интернет. Главный козырь MP3 и других механизмов сжатия с потерями — эффективное использование каналов передачи. Чтобы организовать IP-телефонию, необходимо обеспечить внятную речь как можно большему числу абонентов. При этом качество звука уходит на второй план. Кроме этого, очень важна возможность «мгновенного» декодирования потока, без которого затрудняется синхронный обмен информацией. В данном случае использование (даже теоретически) алгоритмов сжатия без потерь приводило бы к сильным временным задержкам, и интерактивное общение было бы просто невозможным.

Тем не менее MP3 не лишен недостатков. Не секрет, что низкий битрейт «съедает» детали звука, наделяя его к тому же целым набором неприятных артефактов — призвуками, свистом и звоном, разного рода искажениями. При использовании MP3 в IP-телефонии наблюдаются большие временные задержки из-за необходимости дополнительной буферизации данных.

⇡#Opus: новое слово в цифровом звуке

Новый открытый кодек Opus лишен самых серьезных недостатков MP3, при этом он сохранил все достоинства «народного» кодека и даже приумножил их.

Структура Opus позволяет ему эффективно справляться со звуковыми артефактами. Для этого была предложена многоступенчатая архитектура обработки аудиосигнала. Основной аргумент, который говорит в пользу применения нового кодека для IP-телефонии, — низкая временная задержка.

Основную работу над созданием уникального алгоритма сжатия вели несколько человек: Jean-Marc Valin (Xiph.Org, Octasic, Mozilla Corporation), Koen Vos (Skype) и Timothy B. Terriberry (Xiph.Org, Mozilla Corporation). Не обошлось и без вездесущей Google — по словам самих создателей Opus, интернет-гигант оказал значительную поддержку при разработке и тестировании кодека.

Один из создателей кодека Opus — Jean-Marc Valin

Движок нового кодека основывается на двух независимых стандартах, предложенных Xiph.Org Foundation и Skype Technologies S.A. (принадлежит Microsoft). Новый кодек является гибридным решением, он сочетает в себе технологии кодеков CELT (Constrained Energy Lapped Transform) и SILK. Последний используется для реализации связи в Skype.

⇡#Как работает Opus

Принцип работы кодека не нов, но оригинален и главное — позволяет получить очень хороший результат на выходе. Поступивший сигнал кодируется SILK или CELT избирательно.

Первый движок (SILK) применяется для компрессии голоса, а также в тех случаях, когда требуется эффективно расходовать пропускную способность канала связи. Обрабатываемый аудиосигнал анализируется кодеком на предмет наличия человеческой речи. Голосовые составляющие отделяются от прочих звуков, после чего кодек выполняет анализ частотной характеристики звука, понижая уровень дискретизации для данных, содержащих голосовую информацию, то есть речь. Затем Opus исследует присутствующие шумы и оптимизирует сигнал для определенного битрейта. Далее кодек преобразовывает сигнал с помощью фильтра предварительной очистки. Используя речевые кадры, модуль предсказания частоты аудиосигнала вносит изменения в последующие кадры, после чего частотное квантование нормирует частоты человеческой речи. Далее следует важный этап обработки звука — устранение искажений, возникающих при недостаточно высоком битрейте. После этого используется модуль формирования шума квантования, который снижает шумы внутри рабочей полосы, вытесняя их за пределы рабочего диапазона. На заключительном этапе интервального кодирования SILK работает с дискретными величинами, которые могут принимать ограниченное число значений, — осуществляется покадровый вывод сигнала.

В процессе кодирования аудиоданных с высоким качеством, например музыки, задействуется модуль CELT. Его механизм схож с принципом работы наиболее популярных кодеков с потерями и завязан на дискретных косинусных преобразованиях, а также на «оптимизации» звука. Последняя состоит в том, что из сигнала удаляются составляющие, которые не несут полезной нагрузки для слуха человека, — до кодирования он их или не слышит, или слышит с большим трудом.

Если заглянуть в настройки кодирования, например в программе EZ CD Audio Converter (бывший Easy CD-DA Extractor), можно увидеть, что новый кодек предлагает выбрать режим сжатия — звук или музыку. Эта настройка и определяет приоритет того или иного алгоритма кодирования Opus.

Opus поддерживает частоты дискретизации от 8 до 48 кГц. Кодирование звука возможно в диапазоне битрейта 6—510 кбит/с. Длительность кадров варьируется от 2,5 до 20 мс.

Кодек осуществляет кодирование в режимах моно и стерео, используя технологию постоянного и переменного битрейта, а также поддерживает компрессию до 255 каналов.

⇡#Opus: наглядная победа

Универсальность структуры кодека Opus позволила ему на невысоком битрейте обойти самых главных конкурентов — Apple HE-AAC, Nero HE-AAC, Vorbis и AAC LC. На данной диаграмме вы можете наблюдать, насколько лучше параметры задержки у нового кодека по сравнению с конкурентами.

А это — график, демонстрирующий превосходство Opus над другими кодеками по качеству звука. Результаты тестирования говорят о том, что аудио, декодированное с помощью Opus, в большинстве случаев более полно восстанавливает исходную картину звука — на разных битрейтах и на разной частоте. Под терминами fullband stereo и narrowband подразумеваются граничные частоты дискретизации.

Говоря о достоинствах нового кодека, нужно отметить и стабильность его работы в разных условиях, что особенно важно при передаче данных в беспроводных сетях. Opus обладает гибким алгоритмом адаптации к изменению пропускной способности канала связи, поэтому качество звука остается неизменным, а сам кодек частично компенсирует потери, обеспечивая трансляцию без сбоев.

⇡#Софт для работы с Opus

Разработчики программного обеспечения торопятся выпустить обновления с поддержкой кодека Opus. Такие популярные утилиты для работы со звуком, как EZ CD Audio Converter, foobar2000, AIMP, VLC Media Player, уже могут работать с файлами в этом формате. Новый кодек принят на вооружение и при организации потокового вещания посредством Icecast, он включен в K-Lite Codec Pack и фильтры LAV.

В ближайших версиях альтернативной прошивки для портативных аудиоустройств Rockbox также появится поддержка Opus. Любители смогут слушать музыку и аудиокниги на плеерах iPod, Archos и прочих. На портативных устройствах под управлением Android также можно будет слушать аудио через Rockbox, установив соответствующее приложение RaaA (Rockbox as an Application).

На данный момент новый кодек уже поддерживается в разработках Mozilla — Firefox и Thunderbird. Очевидно, что поддержку Opus скоро можно будет увидеть и в других браузерах. В ближайшее время он появится и в Skype.

Opus: палки в колесах

Очевидное превосходство качества, которое показывает Opus при кодировании, еще не означает его безоговорочной победы. Данный кодек пока не избавился от всех багов и только в сентябре этого года прошел сертификацию в IETF (Internet Engineering Task Force) как стандарт аудиокодека для использования в Интернете.

Кроме того, новой разработке еще предстоит «пободаться» с многочисленными претензиями и судебными исками, которые следует ожидать в будущем. Opus имеет статус royalty-free, то есть за его использование не нужно платить никаких отчислений правообладателям. Появление такого продукта, понятное дело, невыгодно многим конкурентам.

Первые «бузотеры» уже высказались против нового кодека — компании Qualcomm и Huawei заявили о том, что новая разработка нарушает принадлежащие им патенты. Разработчики Opus дали комментарии по этому поводу, сообщив, что они не нарушили авторских прав и более того — они ожидали появления подобных заявлений и готовы отстаивать свою правоту.

⇡#Заключение

Спустя 20 лет существования MP3 человек все так же плохо слышит разницу между оригинальным звуком и звуком, который претерпел потери в результате компрессии. Тем не менее он всячески ищет способы улучшить качество оцифрованного звука и минимизировать потери при одинаковом битрейте.

Кодек Opus, безусловно, ждет большое будущее. Низкий уровень искажений, а также минимальные по сравнению с конкурирующими алгоритмами временные задержки — все это делает Opus идеальным для интеграции данной технологии в сфере IP-телефонии и трансляции речи.

Впрочем, скорее всего, такого размаха, который сопутствовал победоносному шествию MP3, «Опусу» вряд ли удастся достичь. В свое время появление кодека MP3 стало настоящей революцией в сфере хранения и передачи звука. Сегодня новый кодек может лишь предложить более эффективное использование каналов передачи на низких скоростях. Что же касается музыкальных предпочтений, то, полагаем, любители портативного звука останутся стоять на своем — звук должен быть без потерь. Да и сами разработчики это не отрицают.

В презентации Opus сказано буквально следующее: «Кодек может использоваться для любых целей, за исключением Lossless-сохранения (для этого используйте FLAC) и за исключением кодирования с ультранизким битрейтом (для этого используйте codec2)».

Аппаратная поддержка Opus будет обязательно. Ведь показатели у нового кодека отличные, а значит, в скором времени можно будет ожидать использования новой технологии в беспроводных наушниках и портативных плеерах, которые мы по-прежнему будем по старинке называть MP3-плеерами.

Популярные группы

Опус про Opus: прощай, MP3?

В Сети много говорят о том, что новый аудиокодек Opus может вытеснить формат MP3. О том, чем лучше новый алгоритм сжатия, читайте в нашей статье

Отдельные открытия, сделанные человеком, оказываются настолько практичными изобретениями, что остаются в повседневной жизни надолго. Например, стандарту цифрового сжатия звука MP3 уже около 20 лет, что по меркам компьютерных технологий — более чем долгий срок. За эти двадцать лет произошло немало открытий и технологических прорывов. Но для цифрового аудио, как это ни странно, пока мало что изменилось. MP3 «забрался» во все устройства, какие только можно, — смартфоны, портативные проигрыватели, DVD-плееры, часы и прочие электронные приборы.

Читать еще:  Селфи-камера iPhone 11 не попала в топ-10 DxOMark

Почему так? Ведь кодирование с потерями — это неизбежное ухудшение качества звука. Простому обывателю вполне может показаться, что у MP3 давно есть альтернативы — FLAC, APE и прочие алгоритмы компрессии аудиоданных с возможностью идентичного восстановления волновой формы после декодирования. Суждение о том, что появление алгоритмов сжатия звука без потерь составит MP3 конкуренцию во всех отношениях, — очень поверхностно. Помимо качества звука, за которое так переживают любители музыкальных коллекций, существует еще немало других объективных причин, по которым MP3 не может быть забыт и заменен принципами сжатия без потерь.

Прежде всего, потому что форматы кодирования звука с потерями используются не только для музыки, но и для передачи голоса через Интернет. Главный козырь MP3 и других механизмов сжатия с потерями — эффективное использование каналов передачи. Чтобы организовать IP-телефонию, необходимо обеспечить внятную речь как можно большему числу абонентов. При этом качество звука уходит на второй план. Кроме этого, очень важна возможность «мгновенного» декодирования потока, без которого затрудняется синхронный обмен информацией. В данном случае использование (даже теоретически) алгоритмов сжатия без потерь приводило бы к сильным временным задержкам, и интерактивное общение было бы просто невозможным.

Тем не менее MP3 не лишен недостатков. Не секрет, что низкий битрейт «съедает» детали звука, наделяя его к тому же целым набором неприятных артефактов — призвуками, свистом и звоном, разного рода искажениями. При использовании MP3 в IP-телефонии наблюдаются большие временные задержки из-за необходимости дополнительной буферизации данных.

Opus: новое слово в цифровом звуке

Новый открытый кодек Opus лишен самых серьезных недостатков MP3, при этом он сохранил все достоинства «народного» кодека и даже приумножил их.

Структура Opus позволяет ему эффективно справляться со звуковыми артефактами. Для этого была предложена многоступенчатая архитектура обработки аудиосигнала. Основной аргумент, который говорит в пользу применения нового кодека для IP-телефонии, — низкая временная задержка.

Основную работу над созданием уникального алгоритма сжатия вели несколько человек: Jean-Marc Valin (Xiph.Org, Octasic, Mozilla Corporation), Koen Vos (Skype) и Timothy B. Terriberry (Xiph.Org, Mozilla Corporation). Не обошлось и без вездесущей Google — по словам самих создателей Opus, интернет-гигант оказал значительную поддержку при разработке и тестировании кодека.

Движок нового кодека основывается на двух независимых стандартах, предложенных Xiph.Org Foundation и Skype Technologies S.A. (принадлежит Microsoft). Новый кодек является гибридным решением, он сочетает в себе технологии кодеков CELT (Constrained Energy Lapped Transform) и SILK. Последний используется для реализации связи в Skype.

Как работает Opus

Принцип работы кодека не нов, но оригинален и главное — позволяет получить очень хороший результат на выходе. Поступивший сигнал кодируется SILK или CELT избирательно.

Первый движок (SILK) применяется для компрессии голоса, а также в тех случаях, когда требуется эффективно расходовать пропускную способность канала связи. Обрабатываемый аудиосигнал анализируется кодеком на предмет наличия человеческой речи. Голосовые составляющие отделяются от прочих звуков, после чего кодек выполняет анализ частотной характеристики звука, понижая уровень дискретизации для данных, содержащих голосовую информацию, то есть речь. Затем Opus исследует присутствующие шумы и оптимизирует сигнал для определенного битрейта. Далее кодек преобразовывает сигнал с помощью фильтра предварительной очистки. Используя речевые кадры, модуль предсказания частоты аудиосигнала вносит изменения в последующие кадры, после чего частотное квантование нормирует частоты человеческой речи. Далее следует важный этап обработки звука — устранение искажений, возникающих при недостаточно высоком битрейте. После этого используется модуль формирования шума квантования, который снижает шумы внутри рабочей полосы, вытесняя их за пределы рабочего диапазона. На

заключительном этапе интервального кодирования SILK работает с дискретными величинами, которые могут принимать ограниченное число значений, — осуществляется покадровый вывод сигнала.

В процессе кодирования аудиоданных с высоким качеством, например музыки, задействуется модуль CELT. Его механизм схож с принципом работы наиболее популярных кодеков с потерями и завязан на дискретных косинусных преобразованиях, а также на «оптимизации» звука. Последняя состоит в том, что из сигнала удаляются составляющие, которые не несут полезной нагрузки для слуха человека, — до кодирования он их или не слышит, или слышит с большим трудом.

Если заглянуть в настройки кодирования, например в программе EZ CD Audio Converter (бывший Easy CD-DA Extractor), можно увидеть, что новый кодек предлагает выбрать режим сжатия — звук или музыку. Эта настройка и определяет приоритет того или иного алгоритма кодирования Opus.

Opus поддерживает частоты дискретизации от 8 до 48 кГц. Кодирование звука возможно в диапазоне битрейта 6—510 кбит/с. Длительность кадров варьируется от 2,5 до 20 мс.

Кодек осуществляет кодирование в режимах моно и стерео, используя технологию постоянного и переменного битрейта, а также поддерживает компрессию до 255 каналов.

Opus: наглядная победа

Универсальность структуры кодека Opus позволила ему на невысоком битрейте обойти самых главных конкурентов — Apple HE-AAC, Nero HE-AAC, Vorbis и AAC LC. На данной диаграмме вы можете наблюдать, насколько лучше параметры задержки у нового кодека по сравнению с конкурентами.

А это — график, демонстрирующий превосходство Opus над другими кодеками по качеству звука. Результаты тестирования говорят о том, что аудио, декодированное с помощью Opus, в большинстве случаев более полно восстанавливает исходную картину звука — на разных битрейтах и на разной частоте. Под терминами fullband stereo и narrowband подразумеваются граничные частоты дискретизации.

Говоря о достоинствах нового кодека, нужно отметить и стабильность его работы в разных условиях, что особенно важно при передаче данных в беспроводных сетях. Opus обладает гибким алгоритмом адаптации к изменению пропускной способности канала связи, поэтому качество звука остается неизменным, а сам кодек частично компенсирует потери, обеспечивая трансляцию без сбоев.

Софт для работы с Opus

Разработчики программного обеспечения торопятся выпустить обновления с поддержкой кодека Opus. Такие популярные утилиты для работы со звуком, как EZ CD Audio Converter, foobar2000, AIMP, VLC Media Player, уже могут работать с файлами в этом формате. Новый кодек принят на вооружение и при организации потокового вещания посредством Icecast, он включен в K-Lite Codec Pack и фильтры LAV.

В ближайших версиях альтернативной прошивки для портативных аудиоустройств Rockbox также появится поддержка Opus. Любители смогут слушать музыку и аудиокниги на плеерах iPod, Archos и прочих. На портативных устройствах под управлением Android также можно будет слушать аудио через Rockbox, установив соответствующее приложение RaaA (Rockbox as an Application).

На данный момент новый кодек уже поддерживается в разработках Mozilla — Firefox и Thunderbird. Очевидно, что поддержку Opus скоро можно будет увидеть и в других браузерах. В ближайшее время он появится и в Skype.

Opus: палки в колесах

Очевидное превосходство качества, которое показывает Opus при кодировании, еще не означает его безоговорочной победы. Данный кодек пока не избавился от всех багов и только в сентябре этого года прошел сертификацию в IETF (Internet Engineering Task Force) как стандарт аудиокодека для использования в Интернете.

Кроме того, новой разработке еще предстоит «пободаться» с многочисленными претензиями и судебными исками, которые следует ожидать в будущем. Opus имеет статус royalty-free, то есть за его использование не нужно платить никаких отчислений правообладателям. Появление такого продукта, понятное дело, невыгодно многим конкурентам.

Первые «бузотеры» уже высказались против нового кодека — компании Qualcomm и Huawei заявили о том, что новая разработка нарушает принадлежащие им патенты. Разработчики Opus дали комментарии по этому поводу, сообщив, что они не нарушили авторских прав и более того — они ожидали появления подобных заявлений и готовы отстаивать свою правоту.

Спустя 20 лет существования MP3 человек все так же плохо слышит разницу между оригинальным звуком и звуком, который претерпел потери в результате компрессии. Тем не менее он всячески ищет способы улучшить качество оцифрованного звука и минимизировать потери при одинаковом битрейте.

Кодек Opus, безусловно, ждет большое будущее. Низкий уровень искажений, а также минимальные по сравнению с конкурирующими алгоритмами временные задержки — все это делает Opus идеальным для интеграции данной технологии в сфере IP-телефонии и трансляции речи.

Впрочем, скорее всего, такого размаха, который сопутствовал победоносному шествию MP3, «Опусу» вряд ли удастся достичь. В свое время появление кодека MP3 стало настоящей революцией в сфере хранения и передачи звука. Сегодня новый кодек может лишь предложить более эффективное использование каналов передачи на низких скоростях. Что же касается музыкальных предпочтений, то, полагаем, любители портативного звука останутся стоять на своем — звук должен быть без потерь. Да и сами разработчики это не отрицают.

В презентации Opus сказано буквально следующее: «Кодек может использоваться для любых целей, за исключением Lossless-сохранения (для этого используйте FLAC) и за исключением кодирования с ультранизким битрейтом (для этого используйте codec2)».

Аппаратная поддержка Opus будет обязательно. Ведь показатели у нового кодека отличные, а значит, в скором времени можно будет ожидать использования новой технологии в беспроводных наушниках и портативных плеерах, которые мы по-прежнему будем по старинке называть MP3-плеерами.

Opus Audio Tools 0.2.3 (libopus 1.3.8, December 14, 2018) 32/64-bit

Кодек Opus основан на новом алгоритме CELT (Constrained Energy Lapped Transform) — последней разработке проекта Xiph.Org — рассчитанном на передачу сигналов со средним и низким битрейтом (преимущественно

Настройка


Основные параметры


Рекомендации и примеры для конвертера foobar2000

128 кбит/с
—bitrate 128 — %d

Скриншот с примером:

ВАЖНО:


Информация от спонсора

Купить скоростные жесткие диски SSD. Solid State Drive — это твердотелые накопители, которые отличаются исключительной скоростью доступа и чтения/записи. Установив операционную систему на такой диск, Вы значительно ускорите работу своего компьютера.

доступна новая версия 1.3
http://opus-codec.org/release/stable/2018/10/18/libopus-1_3.html

Улучшения / Демо страница
Сравнение качества стереозвука версий 1.0, 1.1, 1.2 и 1.3 при битрейтах от 9 до 48 кбит / с.
https://people.xiph.org/

Кодеки с потерями не поддаются параллелизации. OpenCL не будет в них ещё долго.

AVX и Neon ARM уже имеются в Опусе.

Опус уже скорее даже Musepack кодирует. Правда приходится использовать SoX ресэплер, а то внутренний медленоват.

Для декодирования 128 кбпс Опуса достаточно

22 МГц ARM. Так что нормальная работа и высокое время от заряда на смартфоне гарантированы.

Конечно же есть высокосоростные на декодирование кодеки, но современные ARM процессоры настолько энергоэффективные что все кодеки MP3, MPC, Vorbis, AAC, Opus . имеют одно и то же время произведения от одного заряда.

Читать еще:  Fiat Chrysler поставит Voyage выполненные под заказ минивэны для переделки в робомобили

Да, категорически не поддаются.

Почему в OPUS-файлах ReplayGain не показывает уровень пиков? Там что, данные хранятся с плавающей точкой? Так, может быть, тогда при конвертации в OPUS ReplayGain и клиппинг не имеют значения?

P.S. сам нашёл. Оказывается, в формате опус такой тэг просто не предусмотрен, причём намеренно, якобы, из-за того, что разные реализации декодеров могут давать разное значение пиков. По мне — тупость страшная. По мнению автора комментария — стыдухи кусок

Ссылка на обсуждение: https://hydrogenaud.io/index.php/topic,97357.0.html


Мне очень жаль! Я я не знаю, как записать видео из экрана моего компьютера.

‘opusinfo.exe’ is not working properly! — только миг… а потом — Screen is blank! (XP, service pack 3)…

What does this mean?

program opusinfo is not working properly! (Screen is blank)!

on the occasion: look

opusdec.exe 296,0 k
opusenc.exe 492,0 k
opusinfo.exe 248,0 k

opusdec.exe & opusenc.exe — OK

take the test: opusinfo.bat (opusinfo -h pause) = ??

создать файл: opusinfo.bat (opusinfo.exe -h pause) ENTER

что вы видите? почему нет: -h (помощь)?

200?’200px’:»+(this.scrollHeight+5)+’px’);»> opusinfo from opus-tools v0.1.9-10-gdbea7e6
by the Xiph.Org Foundation (http://www.xiph.org/)

And what you see? Can you make a screenshot?

да!: opus-tools v0.1.9-10-gdbea7e6

1. opusenc.exe (opusenc -h pause) = opusenc — look
2. opusinfo.exe (opusinfo -h pause) = opusinfo — look

Теперь вы понимаете?

Ввел параметры как на скрине. Пишет:1 out of 1 tracks converted with major problems.

Source: «D:2 Легкий ветерок .wav»
An error occurred while writing to file (The encoder has terminated prematurely with code 1 (0x00000001); please re-check parameters) : «D:2 Легкий ветерок .opus»
Additional information:
Encoder stream format: 44100Hz / 2ch / 16bps
Command line: «C:Program Filesfoobar2000encodersopusenc.exe» —music —bitrate 128 «temp-DAD8B4EE2D56851A1FB7051B5A6B0A50.opus»
Working folder: D:

Conversion failed: The encoder has terminated prematurely with code 1 (0x00000001); please re-check parameters
Я понимаю,что надо изменить параметры.Но ведь правильно все ввел.

Из OPUS в MP3

Выберите один или несколько файлов на компьютере

Сервис позволяет произвести преобразование (конвертировать) из формата OPUS в формат MP3

OPUS – это аудиофайл, который закодирован с использованием формата Ogg Opus (кодирование с потерями). Его создали для онлайн-аудиостримминга, то есть для того, чтобы передавать звук через глобальную сеть. Разработкой формата занимаются сообщества Internet Engineering Task Force (IETF) и Xiph.Org. Применяет кодеки SILK при использовании в Skype и CELT (от Xiph.Org), осуществляет поддержку переменного битрэйта. Чаще всего кодек OPUS применяют для видеоконференций, игровых чатов, VoIP-телефонии. OPUS является свободным аудиокодеком, который имеет статус международного стандарта (IETF RFC 6716). Его главные преимущества заключаются в малой задержке кодирования (от 2,5 до 60 мс) и его значительной скорости, повышенной степени сжатия аудиоданных при высококачественном звуке, а также в поддержке многоканального звука (в пределах 255 каналов). В 2011 году Я. Скёглунд из Google провел две серии тестов, во время которых сравнили кодирование и декодирование в OPUS, учитывая оценки экспертов и обычных слушателей. Исследования показали, что OPUS обеспечивает для стереомузыки такое же качество, как MP3, и лучшее качество в сравнении с G.719 64 кбит. OPUS – это великолепные возможности потоковой трансляции с динамической подстройкой и с очень низкими задержками. Это всегда высокое качество звука и превосходное сжатие данных. Полную поддержку OPUS осуществляют приложения Mozilla. Он ключевой аудиокодек Skype.

MP3 – это самый распространенный формат музыкальных (звуковых) файлов. Данный формат разработали компании Fraunhofer IIS и Thomson. Этот формат хранения и передачи музыкальных (звуковых) файлов в цифровом виде использует технологию компрессии сигнала. Именно поэтому, в отличие от ранее распространенного формата WAV, файлы MP3 (полное название – MPEG Audio Layer-3) гораздо меньше по размеру, а качество звучания у них при этом намного выше. Формат MP3 стал одним из первых и наиболее успешных методов сжатия звука. Одна из важных характеристик этого процесса – степень сжатия, то есть сколько данных передается за единицу времени. Стандартная кодировка MP3 – от 64 до 320 kb/s.

Opus и MP3: вместо или вместе?

В Сети все чаще можно встретить упоминание нового аудиокодека под названием Opus. Уже достоверно известно, что в скором времени он будет применен в очередной версии Skype, а в дальнейшем может даже вытеснить из употребления формат MP3. То есть Opus предельно универсален – он в равной степени успешно кодирует человеческий голос для передачи посредством VoIP и компрессировать музыку, создавая небольшие, но качественно звучащие аудиофайлы. То есть выполняет, по сути, противоположные задачи.

Два десятка лет назад появление кодека MP3 стало настоящей революцией в сфере хранения и передачи звука. Формат аудиофайлов MP3 быстро стал стандартом для Сети, а в дальнейшем был реализован в самых разных компьютерных устройствах – от смартфонов и портативных медиаплееров до DVD-плееров, наручных часов и прочей бытовой электроники.

Но в чем секрет долголетия MP3? Ведь мы понимаем: компрессия звука при помощи MP3 – это кодирование с потерями. То есть неизбежное ухудшение качества звука. Однако практика показала: слух у большинства людей не настолько «музыкальный», чтобы почувствовать искажения, возникающие при компрессии. Особенно если выставлен «щадящий» битрейт – 128 кбит/с или выше.
В формате MP3 используется алгоритм сжатия с потерями, разработанный для существенного уменьшения размера данных, необходимых для воспроизведения записи и обеспечения качества воспроизведения звука очень близкого к оригинальному (по мнению большинства слушателей), хотя, конечно, меломаны говорят о заметном различии. Однако при создании MP3 со средним битрейтом 128 кбит/с в результате получается файл, размер которого составляет примерно 1/11 от оригинального файла с CD-Audio. Именно этот факт открыл музыке в формате MP3 дорогу в Сеть.

Конечно, для привычного MP3 давно созданы альтернативы – FLAC, APE и другие алгоритмы компрессии аудиоданных с возможностью идентичного восстановления волновой формы после декодирования. Однако тут приходится учитывать, что форматы кодирования звука с потерями (тот же MP3 и его аналоги) используются не только для обмена музыкой в Сети и хранения ее на компьютере, но и для передачи голоса через Интернет. И в этой сфере главный козырь MP3 и других алгоритмов сжатия с потерями – максимально эффективное использование каналов передачи данных.

Дело в том, что разработчики любой программы (или онлайн-сервиса) для IP-телефонии стараются обеспечить внятную передачу речи для как можно большего числа абонентов – ведь те же Скайп-конференции невероятно популярны. Соответственно, качество звука уходит на второй план – вполне достаточно «телефонного» качества, которое, безусловно, бесконечно далеко от требований для музыки.

Зато в случае с VoIP-программами принципиально важна возможность декодирования звукового потока в реальном времени – иначе обмен информацией между собеседниками окажется затруднительным. То есть любое использование алгоритмов сжатия без потерь приводило бы к заметным задержкам во времени, что сделало бы невозможным всякое интерактивное общение.

Однако же и MP3 не совершенен и не так уж пригоден для общения через VoIP. Низкий битрейт «съедает» детали звука, одновременно наделяя его целым набором неприятных артефактов – призвуками, свистом и звоном, разного рода искажениями. Также при использовании MP3 в IP-телефонии могут случаться заметные временные задержки из-за необходимости дополнительной буферизации данных.

Во многом именно поэтому, к примеру, в Skype используются кодеки SILK (8-24 кГц), G.729 (8 кГц) и G.711 (ранее использовались также ILBC и ISAC). Благодаря им при достаточной скорости интернет-соединения (30-60 кбит/с) в большинстве случаев качество звука сопоставимо с качеством обычной телефонной связи, а при хороших условиях соединения заметно лучше. Но кодеки Skype, в отличие от MP3, совершенно непригодны для хранения и передачи музыки.

Одним словом, в какой-то момент оказался востребован универсальный кодек, который бы мог одинаково хорошо «утаптывать» как музыку для хранения на ПК и передачи по Сети, так и человеческую речь для VoIP-сервисов.

В латыни слово «Opus» означает «работа» или «дело». В нашем обзоре Opus (ранее известный под рабочим названием Harmony) – это аудиокодек с потерями, разработанный сообществом Internet Engineering Task Force (IETF) специально для применения в приложениях реального времени в Интернете. Является открытым форматом, стандартизованным в RFC 6716, a эталонная реализация распространяется под лицензией BSD. Все известные патенты, под которые попадает кодек Opus, доступны под лицензией royalty-free. Формат битового потока был зафиксирован 8 января 2012 года.

Основное преимущество данного кодека – низкая задержка кодирования (от 2,5 мс до 60 мс, настраиваемо), более высокая компрессия аудиоданных, поддержка многоканального звука (до 255 каналов). Первой поддержку Opus обеспечила компания Mozilla в своих программах Firefox и Thunderbird – с 15-й версии обоих продуктов. Позднее было объявлено, что Skype перейдет на Opus в одной из ближайших версий.

Основные параметры Opus:

— дискретизация от 8 до 48 кГц;

— битрейт от 6 до 510 кбит/с;

— поддержка режимов постоянного и переменного битрейта;

— задержка кодирования от 2,5 до 60 мс, настраиваемо.

По мнению большинства специалистов в области цифрового звука, существующий сейчас в альфа-версии 1.1 открытый кодек Opus избавлен он наиболее серьезных недостатков MP3, но при этом его разработчикам удалось сохранить и приумножить все достоинства кодека-«ветерана».

В числе разработчиков нового алгоритма сжатия звука – несколько очень известных специалистов, в числе которых: Жан-Марк Валин (Xiph.Org, Octasic, Mozilla Corporation), Коэн Вос (Skype) и Тимоти Б. Терриберри (Xiph.Org, Mozilla Corporation). Значительную поддержку при разработке и тестировании кодека оказала корпорация Google, что вполне понятно: интернет-гигант заинтересован в Opus, так как развивает ряд собственных проектов в области IP-телефонии – от мессенджера Google Talk и сервиса Google Voice до VoIP-функционала в устройствах линейки Google Nexus и мобильной ОС Android.

Такой серьезный подход и состав разработчиков позволил создать кодек, структура которого позволяет эффективно справляться со звуковыми артефактами. В частности, для этого используется многоступенчатая архитектура обработки аудиосигнала. Но главное – в движке кодека Opus в равной мере использованы два независимых стандарта – они предложены, соответственно, Xiph.Org Foundation и Skype Technologies. В результате новый кодек оказался гибридным решением, которое сочетает в себе технологии кодеков CELT (Constrained Energy Lapped Transform) и SILK, уже знакомый нам по реализации связи в Skype. Поступивший сигнал кодируется SILK или CELT избирательно.

Как устроен Opus

Как несложно догадаться, движок SILK используется для компрессии голоса, то есть, по сути, почти всегда в тех случаях, когда требуется эффективно использовать пропускную способность канала связи. В данном случае кодек начинает обработку аудиосигнала с того, что анализирует его на предмет наличия человеческой речи. Голосовые составляющие отделяются от прочих звуков, после чего кодек производит анализ частотной характеристики звука, понижая уровень дискретизации для данных, содержащих голосовую информацию, то есть для речи. Далее Opus исследует присутствующие шумы и оптимизирует сигнал для определенного битрейта.

Читать еще:  Джедай во тьме египетской

На следующем этапе кодек преобразует сигнал с помощью фильтра предварительной очистки – напомню, все это происходит в режиме реального времени! Используя речевые кадры, модуль предсказания частоты аудиосигнала вносит изменения в последующие кадры, после чего частотное квантование нормирует частоты человеческой речи.

На третьем этапе обработки звука из сформированного сигнала устраняются искажения, которые неизбежно возникают при недостаточно высоком битрейте. После этого подключается модуль формирования шума квантования, который снижает шумы внутри рабочей полосы, вытесняя их за пределы рабочего диапазона.

Ну и на заключительном, четвертом этапе интервального кодирования SILK работает с дискретными величинами, которые могут принимать ограниченное число значений, – производится покадровый вывод сигнала.

Если же Opus приходится кодировать аудиоданные с высоким качеством, такие как музыка, то в дело вступает модуль CELT. Механизм его работы похож на принцип работы большинства кодеков с потерями – он завязан на дискретные косинусные преобразования, а также на «оптимизацию» звука. Ее суть состоит в том, что из сигнала удаляются составляющие, которые не несут полезной нагрузки для слуха человека, – до кодирования он их или не слышит, или слышит с большим трудом.

В программах, в которых предусмотрено управление настройками кодирования, новый кодек предлагает пользователю выбрать режим сжатия – речь или музыку. Эта настройка и определяет приоритет того или иного алгоритма кодирования Opus.

Как я уже указывал, Opus поддерживает частоты дискретизации от 8 до 48 кГц, а кодирование звука возможно в диапазоне битрейта от 6 до 510 кбит/с. Длительность кадров варьируется от 2,5 до 20 мс. Кодек осуществляет кодирование в режимах моно и стерео, используя технологию постоянного и переменного битрейта, а также поддерживает компрессию до 255 каналов.

Благодаря своей гибридной структуре Opus получил универсальность, которая позволила этому кодеку на невысоком битрейте обойти по качеству и параметрам задержки своих главных конкурентов – Apple HE-AAC, Nero HE-AAC, Vorbis и AAC LC. Результаты разнообразных тестов показывают, что аудиосигнал, декодированный при помощи Opus, в большинстве случаев наиболее полно восстанавливает исходную картину звука – на разных битрейтах и на разной частоте.

Специалисты также отмечают стабильность работы нового кодека в разных условиях, что оказывается особенно важным при передаче данных в беспроводных сетях. Opus обладает гибким алгоритмом адаптации к изменению пропускной способности канала связи, поэтому качество звука остается неизменным, а сам кодек частично компенсирует потери, обеспечивая трансляцию без сбоев.

Резюме: перспективы Opus

Хотя сейчас мы имеем дело еще только с альфа-версией кодека, специалисты уже пророчат Opus большое будущее. Низкий уровень искажений, а также минимальные по сравнению с конкурирующими алгоритмами временные задержки – все это делает Opus идеальным для использования в сфере IP-телефонии и трансляции речи через Сеть.

Неудивительно, что уже сейчас разработчики «звукового» ПО спешат встроить в свои программы поддержку кодека Opus, выпускают соответствующие обновления. Возможность работать с файлами в формате Opus (расширение .оpus) уже реализована в таких популярных утилитах для работы со звуком, как EZ CD Audio Converter, foobar2000, AIMP, VLC Media Player и некоторых других. Также новый кодек включен в K-Lite Codec Pack и фильтры LAV, используется при организации потокового вещания посредством Icecast.

Уже объявлено, что поддержка Opus появится в следующих версиях альтернативной прошивки для портативных аудиоустройств Rockbox. Это означает, что пользователи смогут слушать музыку и аудиокниги на плеерах iPod, Archos и прочих. На портативных устройствах под управлением Android также можно будет слушать аудио через Rockbox, установив соответствующее приложение RaaA (Rockbox as an Application).

Конечно, без проблем также не обойдется – у Opus имеются достаточно сильные конкуренты. Сам же кодек (напомню, речь еще идет об альфа-версии) еще не избавился от всех багов. В конце концов, он только в сентябре 2012-го смог пройти сертификацию в IETF (Internet Engineering Task Force) как стандарт аудиокодека для использования в Интернете.

Впереди же, как принято в IT-индустрии, – многочисленные патентные претензии и судебные иски. Одна из причин – тот факт, что Opus изначально имеет статус royalty-free, то есть за его использование не нужно платить никаких отчислений правообладателям. Понятно, что многим конкурентам невыгодно появление на рынке такого продукта.

И в самом деле: компании Qualcomm и Huawei уже заявили о том, что новая разработка нарушает принадлежащие им патенты. В ответ разработчики Opus публично заявили, что они не нарушили авторских прав и более того – они ожидали появления подобных претензий и готовы отстаивать свою правоту. Впрочем, если юридическую поддержку группе разработчиков Opus обеспечит Google, за будущее кодека можно будет не беспокоиться.

Другой вопрос – какую долю рынка в конце концов займет Opus? Формат МР3 все же слишком популярен, чтобы пользователи легко от него отказались. Вряд ли кто-то возьмется переводить свою домашнюю коллекцию музыки из МР3 в Opus только из-за малоощутимого улучшения качества звука.

Другое дело – разработчики решений для VoIP и производители разнообразных гаджетов. Последние обеспечат аппаратную поддержку Opus, ведь основные показатели у нового кодека столь хорошие, что в скором времени наверняка можно ожидать появления новой технологии в беспроводных наушниках и портативных плеерах.

На официальном сайте Opus сказано буквально следующее: «Кодек может использоваться для любых целей, за исключением Lossless-сохранения (для этого используйте FLAC) и за исключением кодирования с ультранизким битрейтом (для этого используйте codec2)».

Опус про Opus. Новый кодек — прощай MP3?

Автор: Сергей и Марина Бондаренко

В Сети много говорят о том, что новый аудио кодек Opus может вытеснить формат MP3. О том, чем лучше новый алгоритм сжатия, читайте в нашей статье

Отдельные открытия, сделанные человеком, оказываются настолько практичными изобретениями, что остаются в повседневной жизни надолго. Например, стандарту цифрового сжатия звука MP3 уже около 20 лет, что по меркам компьютерных технологий — более чем долгий срок. За эти двадцать лет произошло немало открытий и технологических прорывов. Но для цифрового аудио, как это ни странно, пока мало что изменилось. MP3 «забрался» во все устройства, какие только можно, — смартфоны, портативные проигрыватели, DVD-плееры, часы и прочие электронные приборы.

Почему так? Ведь кодирование с потерями — это неизбежное ухудшение качества звука. Простому обывателю вполне может показаться, что у MP3 давно есть альтернативы — FLAC, APE и прочие алгоритмы компрессии аудиоданных с возможностью идентичного восстановления волновой формы после декодирования. Суждение о том, что появление алгоритмов сжатия звука без потерь составит MP3 конкуренцию во всех отношениях, — очень поверхностно. Помимо качества звука, за которое так переживают любители музыкальных коллекций, существует еще немало других объективных причин, по которым MP3 не может быть забыт и заменен принципами сжатия без потерь.

Opus: наглядная победа

Универсальность структуры кодека Opus позволила ему на невысоком битрейте обойти самых главных конкурентов — Apple HE-AAC, Nero HE-AAC, Vorbis и AAC LC. На данной диаграмме вы можете наблюдать насколько лучше параметры задержки у нового кодека по сравнению с конкурентами.

Софт для работы с Opus

Разработчики программного обеспечения торопятся выпустить обновления с поддержкой кодека Opus. Такие популярные утилиты для работы со звуком, как EZ CD Audio Converter, foobar2000, AIMP, VLC Media Player, уже могут работать с файлами в этом формате. Новый кодек принят на вооружение и при организации потокового вещания посредством Icecast, он включен в K-Lite Codec Pack и фильтры LAV.

В ближайших версиях альтернативной прошивки для портативных аудиоустройств Rockbox также появится поддержка Opus. Любители смогут слушать музыку и аудиокниги на плеерах iPod, Archos и прочих. На портативных устройствах под управлением Android также можно будет слушать аудио через Rockbox, установив соответствующее приложение RaaA (Rockbox as an Application).

На данный момент новый кодек уже поддерживается в разработках Mozilla — Firefox и Thunderbird. Очевидно, что поддержку Opus скоро можно будет увидеть и в других браузерах. В ближайшее время он появится и в Skype.

Opus: палки в колесах

Очевидное превосходство качества, которое показывает Opus при кодировании, еще не означает его безоговорочную победу. Данный кодек еще не избавился от всех багов и только в сентябре этого года прошел сертификацию в IETF (Internet Engineering Task Force) как стандарт аудиокодека для использования в Интернете.

Кроме того, новой разработке еще предстоит «пободаться» с многочисленными претензиями и судебными исками, которые следует ожидать в будущем. Opus имеет статус royalty-free, то есть за его использование не нужно платить никаких отчислений правообладателям. Появление такого продукта, понятное дело, невыгодно многим конкурентам.

Первые «бузотеры» уже высказались против нового кодека — компании Qualcomm и Huawei заявили о том, что новая разработка нарушает принадлежащие им патенты. Разработчики Opus дали комментарии по этому поводу, заявив, что они не нарушили авторских прав и более того — они ожидали появление подобных заявлений и готовы отстаивать свои права.

Спустя 20 лет существования MP3 человек все так же плохо слышит разницу между оригинальным звуком и звуком, который претерпел потери в результате компрессии. Тем не менее он всячески ищет пути улучшить качество оцифрованного звука и минимизировать потери при одинаковом битрейте.

Кодек Opus, безусловно, ждет большое будущее. Низкий уровень искажений, а также минимальные по сравнению с конкурирующими алгоритмами временные задержки — все это делает Opus идеальным для интеграции данной технологии в сфере IP-телефонии и трансляции речи.

Впрочем, скорее всего, такого размаха, который сопутствовал победоносному шествию MP3, «Опусу» вряд ли удастся достичь. В свое время появление кодека MP3 стало настоящей революцией в сфере хранения и передачи звука. Сегодня новый кодек может лишь предложить более эффективное использование каналов передачи на низких скоростях. Что же касается музыкальных предпочтений, то, полагаем, что любители портативного звука останутся стоять на своем — звук должен быть без потерь. Да и сами разработчики это не отрицают.

В презентации Opus сказано буквально следующее: «Кодек может использоваться для любых целей, за исключением Lossless-сохранения (для этого используйте FLAC), и за исключением кодирования с ультра-низким битрейтом (для этого используйте codec2)».

Аппаратная поддержка Opus будет обязательно. Ведь показатели у нового кодека отличные, а значит, в скором времени можно будет ожидать использования новой технологии в беспроводных наушниках и портативных плеерах, которые мы по-прежнему будем по старинке называть MP3-плеерами.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector