Opus Audio Codec bei Youtube
In diesem Artikel wollen wir erklären, was es mit dem Opus Audio Codec auf sich hat und wie Youtube diesen verwendet.
Was ist der Opus Audio Codec?
Opus ist ein Audio-Codec, der zur effizienten Komprimierung digitaler Audiodaten entwickelt wurde. Er wurde 2012 von der Internet Engineering Task Force (IETF) als Standard verabschiedet und wird von zahlreichen Anwendungen und Plattformen wie WebRTC, Skype, WhatsApp, Discord, Mozilla Firefox und Google Chrome unterstützt. Der Opus-Codec ist in der Lage, ein breites Spektrum an Audiofrequenzen, einschließlich Sprache und Musik, abzudecken und bietet eine hohe Audioqualität bei niedrigen Bitraten. Er verwendet eine Kombination aus linearen und nichtlinearen prädiktiven Filtern und variabler Abtastrate, um eine effiziente Kompression zu ermöglichen. Dadurch können Audiodaten mit hoher Qualität bei Bitraten von nur 6 bis 510 kbps übertragen werden. Ein weiterer Vorteil des Opus-Codecs ist seine Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Netzwerkbedingungen. Er unterstützt variable Bitraten und kann seine Kodierungsgeschwindigkeit und -qualität in Echtzeit an die verfügbare Netzwerkbandbreite anpassen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Audioqualität während der Übertragung stabil bleibt und keine Unterbrechungen oder Verzögerungen auftreten.Wie verwendet Youtube den Opus Audio Codec?
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Welche Bitraten kommen beim Opus Audio Codec zum Einsatz?
Der Opus Audio Codec kann verschiedene Bitraten für die Audiokodierung verwenden. Der Codec wurde entwickelt, um hohe Audioqualität bei niedrigen Bitraten zu liefern, aber auch höhere Bitraten für noch bessere Audioqualität zu unterstützen. Typische Bitraten für den Opus-Codec liegen zwischen 6 kbps und 510 kbps. Der Codec kann jedoch Bitraten von bis zu 768 kbps unterstützen, wenn eine noch höhere Audioqualität erforderlich ist. Der Opus-Codec verwendet eine variable Bitrate (VBR), die es ihm ermöglicht, die Bitrate in Echtzeit an die Anforderungen des Audioinhalts anzupassen. Dies bedeutet, dass der Codec automatisch höhere Bitraten für komplexere Audioinhalte und niedrigere Bitraten für einfachere Audioinhalte wählt, um eine optimale Audioqualität und Kompression zu erreichen. In der Praxis bedeutet dies, dass der Opus-Codec für eine breite Palette von Audioanwendungen geeignet ist. Audioanwendungen geeignet ist, von der Sprachübertragung mit niedrigen Bitraten bis hin zum Musikstreaming mit höheren Bitraten. Die Youtube-App selbst verwendet oft deutlich niedrigere Bitraten als die Browserversion auf dem Smartphone.Kann es bei Verwendung des Opus Audio Codecs zu Verzerrungen kommen?
Ja, bei der Verwendung des Opus-Codecs kann es zu Verzerrungen kommen. Verzerrungen können auftreten, wenn der Codec bei zu niedrigen Bitraten verwendet wird oder wenn das Audiomaterial für die gewählte Bitrate zu komplex ist. In diesen Fällen kann der Codec nicht genügend Informationen über das Audiomaterial speichern, was zu einer verminderten Audioqualität und Verzerrungen führen kann. Ein weiterer Faktor, der zu Verzerrungen führen kann, ist die Art und Weise, wie der Codec implementiert wurde. Wenn der Codec nicht korrekt implementiert wurde oder inkompatibel mit der verwendeten Software oder Hardware ist, können ebenfalls Verzerrungen auftreten. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der Opus-Codec im Allgemeinen für eine hohe Audioqualität bei niedrigen Bitraten optimiert ist. Wenn der Codec mit einer ausreichenden Bitrate verwendet wird und das Audiomaterial nicht zu komplex ist, sollte die Audioqualität gut sein und Verzerrungen können vermieden werden.Wie vermeide ich Verzerrungen durch den Codec?
Um Verzerrungen zu vermeiden, sollten die Spezifikationen der Streaming-Dienste beachtet werden. Als Faustregel gilt: Mastere deinen Song so, dass er gut klingt, und wenn die integrated Loudness höher als -14 LUFS ist, lasse lieber 2 dB True Peak Headroom, um Verzerrungen durch Intersample-Peaks zu vermeiden.Du möchtest wissen ob dein Song auf allen Plattformen funktioniert? In unserer Profi Mix-Analyse verraten wir es Dir.
Opus Codec bekommt KI Update
Die neue Version 1.5 bzw. 1.5.1 des lizenzfreien Audio-Codecs Opus hat ein KI-Update erhalten. Durch maschinelles Lernen (ML) soll die Codierung so verbessert werden, dass der Datenstrom mit den bisherigen Decodern kompatibel bleibt. Aber auch der Decoder erhält künstliche Intelligenz, um den Klang zu verbessern.
KI für bessere Tonqualität
Eine Technik namens „Neural Vocoder“ soll Sprache besonders effizient komprimieren. Im Vergleich zum LPCNet-Vocoder sollen die CPU-Kerne von Laptops oder Smartphones nur mit etwa einem Prozent belastet werden. Die Entwickler nennen den Algorithmus Framewise AutoRegressive Generative Adversarial Network (FARGAN). Sie wollen dazu später ein Paper veröffentlichen.
Die Signalverarbeitung optimieren sie mit dem Linear Adaptive Coding Enhancer (LACE) und einer nichtlinearen Variante (NoLACE). LACE verhält sich wie ein klassischer Postfilter, bei dem ein Deep Neural Network (DNN) die Koeffizienten im laufenden Betrieb mit allen verfügbaren Daten anpasst – das Audiosignal selbst läuft aber nicht durch das DNN. Das Ergebnis ist ein kleines DNN mit sehr geringer Komplexität, das auch auf älteren Telefonen funktioniert. Die NoLACE-Variante benötige mehr Rechenleistung, sei aber aufgrund der nichtlinearen Signalverarbeitung auch deutlich leistungsfähiger. Beide verbessern die Sprachqualität deutlich.
Opus-Codec: Bitstream bleibt standardkompatibel
Statt einen komplett neuen Codec auf ML-Basis zu programmieren, bleibe Opus vollständig kompatibel. Dies stelle sicher, dass Opus weiterhin auf älteren und langsameren Geräten laufe und gleichzeitig einen einfachen Upgrade-Pfad biete. Während Deep Learning oft mit leistungsstarken GPU-Beschleunigern verbunden sei, habe das Opus-Projekt alles so optimiert, dass es auf den meisten Prozessoren laufe, auch auf Smartphone-CPUs.
Die meisten Nutzer sollten die höhere Belastung nicht bemerken, aber diejenigen, die Mikroprozessoren oder Smartphones verwenden, die älter als fünf Jahre sind, könnten es bemerken. Die neuen Funktionen sind daher standardmäßig noch deaktiviert und müssen beim Kompilieren sowie zur Laufzeit z.B. über Kommandozeilenparameter aktiviert werden.
Verbesserung der Paketverluste
Paketverluste führen zu fehlenden Tonfragmenten. Codecs versuchen dies in der Regel durch Paketverlustverschleierung (Packet Loss Concealment, PLC) zu verhindern. Dabei handelt es sich in der Regel um eine Art decoderseitige Interpolation mit „plausiblem Audio“, das an den Verluststellen eingefügt wird. Maschinelles Lernen könnte hier besonders helfen – die Opus-Entwickler gehen das mit einem Deep Neural Network (DNN) an, das die Binärdatei des Codecs um etwa 1 MByte vergrößert und bei starken Paketverlusten zu einem Prozent mehr Last auf einem Laptop-CPU-Kern führt.
