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Opus Audiocodec

Alle Audiocodecs arbeiten durch Komprimierung und Dekomprimierung von Informationen. Obwohl nicht so verbreitet wie MP3, ist Opus einer der beliebtesten Codecs für Audio im Internet. Opus wird regelmäßig von Milliarden von Nutzern verwendet. Es hat eingebaute Unterstützung in Windows 10, macOS, iOS, Android und ist Teil der wichtigsten Unix-Multimediasysteme. Da Opus ein verpflichtender Teil des WebRTC-Standards für den Echtzeit-Datenaustausch ist, wird dieser Audiocodec von jedem modernen Webbrowser unterstützt. Große Kommunikationssysteme wie WhatsApp, Facebook Messenger und die meisten globalen Videokonferenzanwendungen nutzen Opus – und das ist nur der Anfang. Lassen Sie uns den Opus-Codec genauer betrachten: woher er kommt, was ihn besonders macht, wie er typischerweise verwendet wird und was wir von Audiocodecs in der Zukunft erwarten können.

Wie Opus entstand

Dieser Audiocodec war das Ergebnis mehrerer anderer Codec-Projekte, an denen die Internet Engineering Task Force (IETF) arbeitete, mit dem Ziel, einen universellen Audiocodec für das Internet zu schaffen. Vor fast zehn Jahren erkannte die IETF, dass das Internet einen einzigen, zuverlässigen Audiocodec benötigte, der für jede Methode der Tonübertragung über das Internet verwendet werden konnte, von der Sprache bis zur Live-Musikübertragung. Die Vorgängerprojekte von Opus waren die CELT- und Speex-Codecs von Xiph.org und SILK von Skype. Tatsächlich integriert Opus wichtige Teile dieser Codecs. Opus wurde 2010 eingeführt und 2012 als RFC 6716 standardisiert. Als Internetstandard wurde es von Browsern, Betriebssystemen und der beliebtesten Audio-/Videosoftware unterstützt. Opus' Position als de-facto-Codec für Echtzeitkommunikation wurde später gefestigt, als seine Verwendung als Teil des WebRTC-Standards verpflichtend wurde.

Warum Opus?

Wenn es um Audiocodecs geht, ist Opus der unbestrittene Marktführer, der einen modernen Funktionsumfang für verschiedene Bedingungen und Formate vereint. Der Internetstandard trug sicherlich zu seiner Popularität bei, aber der Codec wurde vor allem aufgrund seiner Leistung, einzigartigen Funktionen, fehlender Lizenzgebühren und zahlreicher Open-Source-Referenzen zur Nummer eins.

Qualität

Jeder weiß, dass Internet-Codecs Kompression bieten müssen, um die Bandbreite zu minimieren. Dieses Verhältnis muss mit der Qualität des Ausgangssounds und der für die Codierung und Decodierung dieser Audioinformationen erforderlichen Verarbeitung ausbalanciert werden. Einer der Hauptgründe für den Erfolg von Opus ist seine hervorragende Leistung unter den verschiedensten Bedingungen.

Opus Audiocodec – Das beste Werkzeug für Video-Streaming und Videokonferenzen

Der Opus-Audiocodec funktioniert perfekt für die Signalwiedergabe bei Geschwindigkeiten von 6 kbit/s bis 510 kbit/s. In jedem Fall wird die Kompression mit minimalen Verlusten durchgeführt, die für das menschliche Ohr praktisch nicht wahrnehmbar sind. Dieser Codec kann dynamisch zu Kompression mit unterschiedlichen Bitraten wechseln, abhängig von Änderungen in der Bandbreite. Bis heute ist keine Alternative aufgetaucht, die bessere Leistung, einen größeren Funktionsumfang oder bessere Ton- und Videoqualität bietet.

Hauptmerkmale und wichtigste Vorteile:

  • Unterstützung für beliebige Abtastraten – von 8 bis 48 kHz
  • Bitrate von 6 bis 510 Kbit/s
  • Unterstützung für Mono und Stereo
  • Unterstützung für konstante (CBR) und variable (VBR) Bitraten
  • Latenz von nur 5 Millisekunden
  • Leicht skalierbarer Audiostream mit der Möglichkeit, Einstellungen dynamisch zu ändern

Als Ergebnis zahlreicher Studien und Tests wurde der Opus-Audiocodec als am besten geeignet für die Sprachkompression anerkannt. Es ist bekannt, dass bei Video-Streaming eine gute Tonqualität genauso wichtig ist wie das Video. Im Vergleich mit anderen beliebten Sprachcodecs erhielt Opus die höchste Leistung und die Fähigkeit, sofort zwischen verschiedenen Verschlüsselungsmechanismen zu wechseln. Dies machte es zu einem idealen Werkzeug für die Datenübertragung während des Video-Streamings. Alle Teilnehmer können in der komfortabelsten Klangumgebung miteinander kommunizieren, selbst bei langsamen Internetverbindungen.

Umfassende Kombination von Leistungsmerkmalen

Viele Nutzer fragen sich: Woher bezieht der Opus-Codec eine so hervorragende Leistung? Die Antwort ist einfach – es geht um den speziell entwickelten Funktionsumfang und die Fähigkeiten:

Niedrige Latenz

Das Zeitintervall zwischen dem Sprechen eines Nutzers und dem Hören durch den Gesprächspartner auf der anderen Seite wird als Audio-Latenz bezeichnet. Je kürzer sie ist, desto besser, und das ist besonders wichtig, wenn Sie Echtzeit-Interaktivität benötigen. Natürlich führen Physik und die Natur des Internets zu einigen inhärenten Verzögerungen, aber Opus fügt während der Codierung und Decodierung keine langen Verzögerungen hinzu. Dieser Codec bietet praktisch nicht wahrnehmbare Latenz, speziell 26,5 ms, bei Verwendung der Standardeinstellungen (Rahmengröße 20 ms), was ihn ideal für Voice over IP (VoIP) geeignet macht.

Von Schmalband zu Breitband

Eine der einzigartigen Eigenschaften von Opus ist, dass es sowohl für die Abtastung der menschlichen Stimme als auch für Musik funktioniert. Wenn eine Person spricht, wird die meiste Zeit ein relativ begrenzter Frequenzbereich verwendet, was die Kompression erleichtert – dies wird als Schmalband bezeichnet. Es hat eine subtile, aber bemerkbare Verzerrung, wenn Sie es hören. Breitband, das den gesamten Bereich der menschlichen Sprache abdeckt – ist das, was die meisten sprachorientierten Codecs anstreben. Andererseits deckt Musik den gesamten Spektralbereich dessen ab, was unsere Ohren hören können. Die Codierung dieser zusätzlichen Funktionen erfordert mehr Bits und wird normalerweise als Breitband bezeichnet. Codecs, die bei niedrigen Bitraten eine hohe Kompression bieten, sind für einen begrenzten Frequenzbereich optimiert. Im Gegensatz dazu unterstützt Opus die Sprachkommunikation mit niedriger Bandbreite und das gesamte Spektrum dessen, was wir hören, wie Musik, da es tatsächlich Teile von zwei verschiedenen Codecs kombiniert, nämlich SILK für Schmalband und CELT für Breitband. In den neuesten Versionen des Codecs wird tatsächlich ein auf Deep Learning basierender neuronaler Netzwerk-Algorithmus verwendet, um zu bestimmen, welche Option zu einem bestimmten Zeitpunkt verwendet werden soll. Deshalb wird die optimale Option immer automatisch ausgewählt, selbst wenn sowohl Sprache als auch Musik vorhanden sind.

Wo wird es verwendet?

Schauen wir uns nun an, wie Opus im Internet angewendet wird:

  1. Typische Topologien

    Opus wird typischerweise in Echtzeit-Kommunikationsanwendungen, Live-Streams und Online-Videoansicht verwendet. Dies wird oft von Videostreams begleitet, obwohl nicht unbedingt. Wenn es um die Audiokomponente geht, denken Sie daran, dass Video normalerweise parallel zum Audio folgt, was eine ideale Qualität für Ton und Bild gewährleistet.

  2. Anrufe

    Mit eigenen Internetstandards kann Opus ohne WebRTC funktionieren, aber WebRTC kann nicht ohne Opus funktionieren. Daher überträgt der Codec den Audio-Teil von Internetanrufen perfekt.

  3. Video-Streaming Opus hat sich mit Hilfe des WebRTC-Standards auch als sehr nützliches Werkzeug für die Durchführung von Live-Streams erwiesen. Anstatt spezialisierte Ausrüstung, installierte Software oder Flash-Speicher zu verwenden, können Streamer Audio (und Video) direkt aus dem Browser senden, nur mit einem Mikrofon (und/oder Webcam).

Flussonic und OPUS

Ab Version 21.12 unterstützt Flussonic Media Server den OPUS-Codec. Dokumentation