Codec de Áudio Opus

Todos os codecs de áudio funcionam comprimindo e descomprimindo informações. Embora não seja tão comum quanto o MP3, Opus é um dos codecs de áudio mais populares na Internet. Opus é regularmente usado por bilhões de usuários. Ele tem suporte integrado no Windows 10, macOS, iOS, Android e faz parte dos principais sistemas de mídia Unix. Além disso, como Opus é uma parte obrigatória do padrão WebRTC para troca de dados em tempo real, este codec de áudio é suportado por todos os navegadores web modernos. Os principais sistemas de comunicação como WhatsApp, Facebook Messenger e a maioria dos aplicativos globais de videoconferência usam Opus – e isso é apenas o começo. Vamos dar uma olhada mais de perto no codec Opus: de onde ele veio, o que o torna especial, como ele é tipicamente usado e o que podemos esperar dos codecs de áudio no futuro.

Como o Opus surgiu

Este codec de áudio foi o resultado de vários outros projetos de codecs nos quais a Internet Engineering Task Force (IETF) trabalhou, com o objetivo de criar um codec de áudio universal para a Internet. Quase dez anos atrás, a IETF reconheceu que a Internet precisava de um único codec de áudio confiável que pudesse ser usado para qualquer método de transmissão de som pela Internet, da voz à distribuição de música ao vivo. Os projetos predecessores do Opus foram os codecs CELT e Speex da Xiph.org e SILK da Skype. Na verdade, o Opus incorpora partes importantes desses codecs. Opus foi introduzido em 2010 e padronizado como RFC 6716 em 2012. Como um padrão da Internet, ele foi suportado por navegadores, sistemas operacionais e o software de áudio/vídeo mais popular. A posição do Opus como codec de facto para comunicação em tempo real foi posteriormente cimentada quando seu uso se tornou obrigatório como parte do padrão WebRTC.

Por que Opus?

Quando se trata de codecs de áudio, Opus é o líder incontestável, combinando um conjunto moderno de recursos projetados para funcionar em várias condições e formatos. O padrão da Internet certamente contribuiu para sua popularidade, mas o codec se tornou número um principalmente devido ao seu desempenho, recursos únicos, falta de taxas de licenciamento e numerosas referências de código aberto.

Qualidade

Todo mundo sabe que os codecs da Internet devem fornecer compressão para minimizar a largura de banda. Essa proporção deve ser equilibrada com a qualidade do som de saída e o processamento necessário para codificar e decodificar essas informações de áudio. Uma das principais razões para o sucesso do Opus é seu excelente desempenho em uma ampla variedade de condições.

Codec de Áudio Opus – A melhor ferramenta para streaming de vídeo e videoconferência

O codec de áudio Opus funciona perfeitamente para reprodução de sinal em velocidades que variam de 6 kbit/s a 510 kbit/s. Em qualquer caso, a compressão é realizada com perdas mínimas, praticamente imperceptíveis ao ouvido humano. Este codec pode alternar dinamicamente para compressão com diferentes taxas de bits, dependendo das mudanças na largura de banda. Até hoje, nenhuma alternativa surgiu oferecendo melhor desempenho, maior gama de capacidades ou melhor qualidade de som e vídeo.

Características principais e vantagens:

Suporte para quaisquer taxas de amostragem – de 8 a 48 kHz
Taxa de bits de 6 a 510 Kbit/s
Suporte para mono e estéreo
Suporte para taxas de bits constantes (CBR) e variáveis (VBR)
Latência de apenas 5 milissegundos
Fluxo de áudio facilmente escalável com capacidade de alterar configurações dinamicamente

Como resultado de numerosos estudos e testes, o codec de áudio Opus foi reconhecido como o mais adequado para compressão de fala. Sabe-se que durante o streaming de vídeo, uma boa qualidade de som é tão importante quanto o vídeo. Em comparação com outros codecs de fala populares, o Opus recebeu o maior desempenho e a capacidade de alternar instantaneamente entre diferentes mecanismos de criptografia. Isso o tornou uma ferramenta ideal para transmissão de dados durante o streaming de vídeo. Todos os participantes podem se comunicar uns com os outros no ambiente sonoro mais confortável, mesmo com conexões de Internet de baixa velocidade.

Combinação abrangente de características de desempenho

Muitos usuários se perguntam: de onde vem um desempenho tão excelente do codec Opus? A resposta é simples – está tudo no conjunto de recursos e capacidades especialmente projetado:

Baixa latência

O intervalo de tempo entre quando um usuário fala e quando seu interlocutor o ouve é chamado de latência de áudio. Quanto mais curta, melhor, e isso é especialmente importante quando você precisa de interatividade em tempo real. Claro, a física e a natureza da Internet introduzem alguns atrasos inerentes, mas o Opus não adiciona longos atrasos durante a codificação e decodificação. Este codec fornece latência praticamente imperceptível, especificamente 26,5 ms, usando configurações padrão (tamanho do quadro 20 ms), tornando-o idealmente adequado para Voz sobre IP (VoIP).

De banda estreita para banda larga

Uma das características únicas do Opus é que ele funciona tanto para amostragem de voz humana quanto para música. Quando uma pessoa fala, a maior parte do tempo é usado um intervalo de frequência relativamente limitado, tornando mais fácil a compressão – isso é chamado de som de banda estreita. Ele tem uma distorção sutil, mas perceptível quando você o ouve. Som de banda larga, cobrindo toda a gama da fala humana – é o que a maioria dos codecs orientados para fala almeja. Por outro lado, a música cobre toda a gama espectral do que nossos ouvidos podem ouvir. A codificação desses recursos adicionais requer mais bits e geralmente é chamada de banda larga. Codecs que fornecem alta compressão em baixas taxas de bits são otimizados para um intervalo de frequência limitado. Diferentemente deles, o Opus suporta comunicação de voz de baixa largura de banda e todo o espectro do que ouvimos, como música, pois na verdade combina partes de dois codecs diferentes, a saber, SILK para banda estreita e CELT para banda larga. Nas versões mais recentes do codec, um algoritmo de rede neural baseado em aprendizado profundo é realmente usado para determinar qual opção usar em um determinado momento. É por isso que a opção ideal é sempre selecionada automaticamente, mesmo quando fala e música estão presentes.

Onde é usado?

Agora vamos ver como o Opus é aplicado na Internet:

Topologias típicas

O Opus é tipicamente usado em aplicativos de comunicação em tempo real, transmissões ao vivo e visualização de vídeo online. Isso geralmente é acompanhado por fluxos de vídeo, embora não necessariamente. Quando se trata do componente de áudio, lembre-se de que o vídeo geralmente segue o áudio em paralelo, garantindo qualidade ideal para som e imagem.
Chamadas

Tendo seus próprios padrões de Internet, o Opus pode funcionar sem WebRTC, mas o WebRTC não pode funcionar sem Opus. Portanto, o codec transmite perfeitamente a parte de áudio das chamadas pela Internet.
Streaming de vídeo O Opus, com a ajuda do padrão WebRTC, também se mostrou uma ferramenta muito útil para realizar transmissões ao vivo. Em vez de usar equipamento especializado, software instalado ou memória flash, os streamers podem enviar áudio (e vídeo) diretamente do navegador, usando apenas um microfone (e/ou webcam).

Flussonic e OPUS

A partir da versão 21.12, o Flussonic Media Server suporta o codec OPUS. Documentação