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Speex ist ein freier auch patentfreier verlustbehafteter Audiocodec von Jean Marc Valin der speziell auf die platzsparende Speicherung von Audiodaten ausgelegt ist die menschliche Sprache enthalten Fur andere Signalarten ist er wie alle Sprachcodecs in der Regel ungeeignet Der Name ist eine phonetische Schreibweise des englischen Wortes speaks 3 Person Prasens spricht SpeexDateiendung spxMIME Type audio speexEntwickelt von Xiph Org FoundationAktuelle Version 1 2 1 1 24 Juni 2022 Art AudioformatEnthalten in OggStandard s SpezifikationAuf der offiziellen Webseite wird Speex als obsolet und durch Opus ersetzt bezeichnet da letzterer in allen Aspekten uberlegen sei Das Verfahren wurde unter dem Dach der Xiph Org Foundation entwickelt und ist unter Xiphs BSD artiger Lizenz veroffentlicht Es war als Erganzung zu dem verlustbehafteten Allzweckverfahren Vorbis gedacht Die Daten werden standardmassig im Ogg Containerformat gespeichert Speex Dateien tragen jedoch im Normalfall zur einfacheren Unterscheidbarkeit zu Ogg Vorbis die Endung spx Speex kann jedoch auch in anderen Containern oder ohne Container ubertragen werden so z B bei der IP Telefonie ublich wo meistens direkt uber UDP RTP ubertragen wird Gegenuber Allzweck Kompressionsverfahren wie MP3 oder Vorbis lassen sich hiermit keine Musikdaten oder sonstige andere Signalarten ohne deutlich horbaren Qualitatsverlust verkleinern dafur werden bei gesprochenem Text deutlich bessere Kompressionsraten erzielt Speex MIME Typ ohne Container istaudio speex wahrendaudio ogg fur spx Dateien verwendet wird 2 Inhaltsverzeichnis 1 Beschreibung 2 Merkmale 2 1 Abtastraten 2 2 Qualitat 2 3 Komplexitat 2 4 Variable Bitrate VBR 2 5 Durchschnittliche Bitrate Average Bit Rate ABR 2 6 Sprechpausenerkennung Voice Activity Detection VAD 2 7 Ungleichmassige Ubertragung Discontinuous Transmission DTX 2 8 Wahrgenommene Verbesserung Perceptual enhancement 2 9 Algorithmische Verzogerung 3 Anwendung 4 Siehe auch 5 Einzelnachweise 6 WeblinksBeschreibung BearbeitenIm Unterschied zu vielen anderen Sprachcodecs zielen Speex Bitratenbereich wie auch seine Fehlertoleranz und korrekturmechanismen nicht auf Mobiltelefon Anwendungen sondern eher auf fur IP Telefonie oder Dateien gebrauchliche Gegebenheiten Der Entwurf des Formates war darauf ausgelegt einen Codec zu schaffen der sowohl sehr gute Sprachqualitat als auch niedrige Datenraten erreichen kann Das fuhrte zu einem Codec mit mehreren Bitraten Im Hinblick auf den Einsatz in der IP anstelle der Mobiltelefonie werden als Ubertragungsfehler nicht verstummelte sondern verlorene Pakete erwartet Diese Ganz oder gar nicht Auslieferung des Datenpakets gewahrleistet das verwendete UDP Diese Uberlegungen fuhrten zu der Entscheidung fur Code Excited Linear Prediction CELP als grundlegende Technik hinter Speex Ein Hauptgrund ist dass CELP sich schon fur niedrige Beispiel DoD CELP bei 4 8 kbit s als auch fur hohere Bitraten wie bei G 728 mit 16 kbit s als geeignet erwiesen hat Merkmale BearbeitenDie wichtigsten Merkmale konnen folgendermassen zusammengefasst werden Freie Software quelloffen patent und gebuhrenfrei Grosser Datenratenbereich von 2 bis 44 kbit s verschiedene Komplexitatsstufen vergleichsweise hohe Abtastraten bis zu 48 kHz Moglichkeit innerhalb ein und desselben Datenstromes in verschiedenen Bandbreiten zu codieren Dynamischer Bitratenwechsel und variable Datenraten VBR Intensitatsstereofonie Option zur Kodierung in Intensitatsstereofonie Paketverlust Verschleierung Echokompensation Sprechpausenerkennung engl Voice Activity Detection VAD in den Variable Bitrate Modus integriert Abtastraten Bearbeiten Um sehr gute Qualitat ermoglichen zu konnen werden auch hohere als die fur Telefonqualitat ublichen 8 kHz Abtastrate unterstutzt Speex unterstutzt Abtastraten bis zu 48 kHz ist aber hauptsachlich ausgelegt auf 8 16 und 32 kHz die als Schmalband Breitband und Ultra Breitband bezeichnet werden Qualitat Bearbeiten Die Speex Kodierung wird im Grunde uber einen Parameter gesteuert der eine Qualitatsstufe festlegt Dieser kann Werte von 0 bis 10 annehmen Fur konstante Bitraten constant bit rate CBR werden ganzzahlige Werte angegeben fur variable Bitraten eine Gleitkommazahl Komplexitat Bearbeiten Bei Speex ist es moglich den Encoder auf verschiedene Komplexitatsstufen einzustellen Dabei wird die Suchtiefe durch eine Ganzzahl zwischen 1 und 10 festgelegt was die Storgerauschintensitat auf Stufe 10 gegenuber Stufe 1 gewohnlich um etwa ein bis zwei Dezibel druckt den Rechenaufwand jedoch um etwa Faktor 5 erhoht Als guter Kompromiss wird der Bereich von Stufe 2 bis 4 empfohlen wobei die hoheren Einstellungen bei Signalen die etwas anderes als menschliche Sprache enthalten oft hilfreich sind Variable Bitrate VBR Bearbeiten VBR erlaubt dem Codec die Bitrate dynamisch an die Komplexitat des Signales anzupassen Im Falle von Speex bedeutet das beispielsweise konkret dass Vokale und starke Transienten fur eine adaquate Darstellung mehr Daten benotigen als Reibelaute Daher wird mit variabler Bitrate bei gleichem Datenaufwand hohere Qualitat moglich beziehungsweise fallen um eine vergleichbare Qualitat zu erreichen weniger Daten an Dieser Modus zielt naturlich weniger auf Streaming Anwendungen da hier die Kapazitat des Ubertragungskanals eine feste Obergrenze vorgibt die eventuell nicht eingehalten werden kann wenn eine zu erreichende Qualitatsstufe vorgegeben wird und das Eingangssignal eine zu komplexe Stelle enthalt Des Weiteren ist in diesem Modus auch die Durchschnittsbitrate insgesamt nicht vorhersehbar Durchschnittliche Bitrate Average Bit Rate ABR Bearbeiten Hierbei wird die Qualitat dynamisch in Echtzeit open loop angeglichen um eine bestimmte Zielbitrate zu erreichen womit die Durchschnittsbitrate vorhersehbar wird Insgesamt wird dabei eine etwas geringere Qualitat erreicht als ware der Encoder bei echter variabler Bitrate exakt auf die gewunschte Durchschnittsbitrate eingestellt Sprechpausenerkennung Voice Activity Detection VAD Bearbeiten Speex erkennt Stille oder Hintergrundgerausche und speichert fur solche Bereiche nur beschreibende Parameter die die Erzeugung eines fur das menschliche Ohr ahnlichen Hintergrundgerausches erlauben sogenanntes Komfortrauschen engl comfort noise generation CNG Im Variable Bitrate Modus ist dieses Verfahren inbegriffen Ungleichmassige Ubertragung Discontinuous Transmission DTX Bearbeiten Diese Technik ist ein Zusatz zur variablen Bitrate und Sprechpausenerkennung mit der bei gleichbleibenden Hintergrundgerauschen jegliche Datenubertragung eingestellt werden kann Im Datei basierten Betrieb werden Platzhalter Frames erzeugt die jeweils funf Bits benotigen was eine Bitrate von 250 Bits pro Sekunde ergibt Wahrgenommene Verbesserung Perceptual enhancement Bearbeiten Dies bezeichnet Techniken die dazu dienen die durch den Codierungs Decodierungsprozess eingegangenen Abweichungen vom Originalsignal vor der menschliche Wahrnehmung zu verbergen was den Klang zugunsten einer subjektiven Klangverbesserung meist zusatzlich vom Original entfremdet Algorithmische Verzogerung Bearbeiten Diese entspricht bei Speex der Lange eines Frames zuzuglich einem gewissen Vorlauf bevor die Verarbeitung eines Frames begonnen werden kann Fur den Schmalband Modus 8 kHz ergeben sich 30 ms fur Breitband 16 kHz 34 ms Verzogerung Anwendung BearbeitenHauptsachlich kommt Speex zur Telekommunikation uber das Internet zum Einsatz wie z B zur IP Telefonie und zur Kommunikation wahrend Online Spielen zum Beispiel bei TeamSpeak Mumble und Counter Strike Weitere Anwendungsbereiche sind Streaming Audio Horbucher und gesprochene Podcasts Entsprechend wird Speex von einer Vielzahl von Programmen aus zahlreichen Bereichen unterstutzt darunter Audiowiedergabeprogramme Winamp XMMS foobar2000 Audioeditoren IP Telefonie Programme Ekiga Jitsi Jabbin Linphone KPhone Twinkle und Videospiele Auf der Speex Website steht eine Liste mit Programmen und Zusatzmodulen Es existieren ein DirectShow Filter und ein ACM Codec auf denen die Speex Funktionen vieler Programme basieren Die US Armee nutzt Speex in einem von Raytheon entworfenen EPLRS Sprechfunksystem auf ihrem Land Warrior System Auch Microsoft bedient sich Speex fur die Sprechgarnitur der Xbox Live wie der Betreuer des Theora Codecs Ralph Giles auf LugRadio berichtete Auf dem iPod und anderen Portable Media Playern lasst sich Speex mit der Open Source Firmware Rockbox abspielen Seit Flash Player 10 kann er mit Adobe Flash neben ADPCM HE AAC MP3 und Nellymoser anstatt des veralteten Nellymoser Codecs genutzt werden Wie der Chaos Computer Club in einer Veroffentlichung zum Bundestrojaner mitteilte kommt auch hier Speex zum Komprimieren von Sprachaufnahmen zum Einsatz 3 Siehe auch BearbeitenAudioformat Sprachcodecs iLBCEinzelnachweise Bearbeiten Tristan Matthews Speex 1 2 1 and SpeexDSP 1 2 1 releases 5 Juli 2023 englisch abgerufen am 6 September 2023 wiki xiph org CCC Bericht uber die Analyse des Staatstrojaners PDF 191 kB Weblinks BearbeitenProjekthomepage englisch Speex im Xiph Org Wiki JSpeex Speex in JavaXiph Org Foundation Ogg Projekte Vorbis Theora FLAC Speex OggUVS OggPCM Ogg Writ CELT OpusAndere Projekte Vorbis comment Tremor XSPF cdparanoia Icecast Tarkin DaalaZugehorige Artikel Christopher Montgomery Jean Marc Valin Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Speex amp oldid 235390604