imported>TaxonBot: Bot: Auflösung doppelter toter Links nach https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Wikipedia:Bots/Anfragen&oldid=266185123#Aufl%C3%B6sung_der_doppelten_Toten_Links

2026-04-16T16:21:42Z

Bot: Auflösung doppelter toter Links nach https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Wikipedia:Bots/Anfragen&oldid=266185123#Aufl%C3%B6sung_der_doppelten_Toten_Links

Neue Seite

{{Infobox Dateiformat
| Icon =
| Logo =
| Screenshot =
| Beschreibung =
| Dateiendung =
| MIME = audio/celt
| MIME-Anm =
| MagischeZahl =
| MagischeZahlNotation =
| MagischeZahlHex =
| Entwickler = [[Xiph.Org Foundation]], [[Internet Engineering Task Force|IETF]]-Codec-Arbeitsgruppe
| Veröffentlicht = Dezember 2007
| LetzteVersion = 0.11.1
| LetzteVersionDatum = 15. Februar 2011
| Art = Audio
| Container für =
| Enthalten in = [[Ogg]]
| Erweitert von =
| Erweitert zu = [[Opus (Audioformat)|Opus]]
| Standard = [https://tools.ietf.org/html/draft-valin-celt-codec-02 aktueller IETF-Internet-Entwurf]
| Website = [https://opus-codec.org/ opus-codec.org]
}}
'''Constrained-Energy Lapped Transform''' ('''CELT'''; deutsch etwa: ''überlappende Transformation mit vorgegebener Energie'') ist ein (patent-)freies Datenformat/Verfahren zur verlustbehafteten [[Audiodatenkompression]] mit besonders niedriger Codec-Latenz, um bei [[Echtzeit]]-Anwendungen in der Verarbeitung des typischerweise unmittelbar vor der komprimierten Übertragung erzeugten Signales möglichst wenig Verzögerung ([[Latenzzeit (Technik)|Latenzzeit]]) zu verursachen. Das Verfahren ist offen dokumentiert und frei von [[Softwarepatent]]restriktionen nutzbar. Es wurde von der [[Xiph.Org Foundation]] (als Teil der [[Ogg]]-Codec-Familie) und der Codec-Arbeitsgruppe der [[Internet Engineering Task Force]] (IETF) entwickelt, ist mittlerweile jedoch in der Weiterentwicklung ''[[Opus (Audioformat)|Opus]]'' aufgegangen. Damit ist CELT als eigenständiges Format aufgegeben worden und wird nur noch in seiner mit SILK integrierten, hybridisierten Form als eine Schicht von Opus weiterentwickelt. Dieser Artikel behandelt das historische, eigenständige Format, für die integrierte Form und die seit der Integration in Opus erfolgten Weiterentwicklungen siehe den Artikel zu Opus.

== Eigenschaften ==
Die Zielsetzung ist ein Verfahren für Echtzeit-Anwendungen.
Zentrales angestrebtes Merkmal dafür ist niedrige Codec-Latenz. CELT ermöglicht Latenzen von typischerweise 3 bis 9 ms, jedoch konfigurierbar bis hinunter zu unter 2 ms, wobei niedrigere Latenzen mit höheren Bitraten für gleiche Qualität erkauft werden.<ref name="presentation" /> CELT unterbietet damit deutlich die mit anderen Standard-Codecs möglichen Latenzen.

Dabei ist es wie das Schwesterprojekt ''[[Vorbis]]'' ein breitbandiges (den gesamten menschlichen [[Hörfläche|Hörbereich]] abdeckendes) Allzweck-Verfahren, also ohne Spezialisierung auf bestimmte Arten von Signalen, was es von seinem anderen Schwesterprojekt ''[[Speex]]'' abhebt. Es verarbeitet Audio-Signale mit [[Abtastrate]]n zwischen 32 und 96 kHz und bis zu zwei Kanälen ([[Stereofonie]]). Damit ermöglicht das Format prinzipiell [[Transparenz (Signalverarbeitung)|transparente]] Ergebnisse, jedoch auch Bitraten von bis hinunter zu 24 kBit/s.<ref name="presentation" /> Die Kompressionsfähigkeiten sollen insgesamt [[MP3]] deutlich überlegen sein. Als weitere für einige Echtzeit-Anwendungen wie Telefonie nützliche Eigenschaft weist CELT eine sehr gute Leistung bei niedrigen Bitraten auf. Hier soll die Klangqualität mit Hilfe der Frequenzbandfaltung auch Vorbis deutlich überlegen und sogar ähnlich der von [[MPEG-4 High Efficiency Advanced Audio Coding|HE-AACv]]1 sein.<ref name="Jason" /><ref name="monty" /> Auch erwies es sich in vergleichenden [[Blindstudie|Doppelblind-Hörtests]] bei ~64 kBit/s deutlich als HE-AACv1 überlegen.<ref name="MPeX" />

Es hat eine vergleichsweise geringe Komplexität; der Berechnungsaufwand ähnelt dem der verzögerungsarmen Variante von [[Advanced Audio Coding|AAC]] (AAC-LD) und hält sich deutlich unter dem von Vorbis.<ref name="TASL" />

Es ermöglicht konstante und variable Bitraten. Verschwindet in Sprechpausen und ähnlichen Fällen auf Encoder-Seite das Signal im Rauschteppich, so kann die Übertragung darauf beschränkt werden, dem Dekodierer die Überbrückung mit erzeugtem [[Komfortrauschen]] zu signalisieren. Die meisten Einstellungen des [[Streaming Media|streamingfähigen]] Formates können im laufenden Datenstrom gewechselt werden.

Das Format reagiert robust auf Übertragungsfehler. Sowohl der Verlust ganzer Pakete als auch Bitfehler können mit einer gleichmäßigen Zunahme an Störungen maskiert werden ([[Packet Loss Concealment]], PLC).

== Technik ==
[[Datei:CELT-codec-block-diagram-simple-de.svg|mini|hochkant=4|Blockdiagramm des Codecs]]
CELT ist ein [[Transformationskodierung|Transformations-Codec]] auf Basis der [[Modifizierte diskrete Kosinustransformation|modifizierten diskreten Kosinustransformation]] (MDCT) und Ansätzen von [[Code-Excited Linear Prediction|CELP]] (Codebuch zur Anregung, jedoch in der Frequenzdomäne).

Das ursprüngliche [[Puls-Code-Modulation|PCM-codierte]] Signal wird für die MDCT ([[Fensterfunktion]]) in vergleichsweise kleine, überlappende Blöcke zerlegt und in Frequenzkoeffizienten transformiert. Durch die Wahl einer besonders geringen Blocklänge wird einerseits geringe Latenz ermöglicht, ergibt sich andererseits aber auch eine schlechte Frequenzauflösung, die ausgeglichen werden muss. Zur weiteren Reduzierung der Codec-Latenz auf Kosten geringfügiger Qualitätsverluste wird die ihrer Natur nach jeweils 50-prozentige Überlappung der MDCT-Zeitfenster praktisch halbiert, indem Anfang und Ende des Fensters für jeweils ein Achtel der Zeit das Signal auf Null gesetzt wird.<ref name="presentation" /> Unter anderem zur besseren Ausnutzung von blockübergreifenden Korrelationen trotz der sehr kurzen Blocklängen ist das Verfahren [[Zustandsbehaftung|zustandsbehaftet]] und stützt die Kodierung eines CELT-Blockes auf Daten vergangener Blöcke.

Die Koeffizienten werden gruppiert zu [[Frequenzgruppe]]n, die weitgehend denen der menschlichen Wahrnehmung entsprechen. Der gesamte Energiegehalt jeder Gruppe wird ausgewertet und diese Energiewerte werden [[Quantisierung (Signalverarbeitung)|quantisiert]] (=[[Datenreduktion]]) und mit einer Vorhersage komprimiert, indem nur noch Korrekturwerte zu den Vorhersagewerten übertragen werden müssen ([[Delta-Kodierung]]).

Aus den DCT-Koeffizienten werden jeweils die (unquantisierten) Energiewerte herausgerechnet (Normierung). Die Koeffizienten des somit erhaltenen Restsignales (englisch „band shape“) werden mit [[Pyramid Vector Quantisation]] ([[PVQ]], einer sphärischen [[Vektorquantisierung]])<ref name="PVQ" /> kodiert. Diese Kodierung führt zu Codeworten von fester (vorhersehbarer) Länge, was Toleranz gegenüber Bitfehlern ermöglicht, und macht weiterhin eine [[Entropiekodierung]] überflüssig.<ref name="monty" /> Zum Abschluss werden dennoch alle Ausgangsdaten des Encoders noch mit einer [[Bereichskodierung]] zu einem einzigen [[Bitstrom]] zusammengepackt.<ref name="spec2" /> In Verbindung mit der PVQ nutzt CELT eine als Frequenzbandfaltung bezeichnete Technik, die durch die Wiederverwendung von Koeffizienten tieferer für höhere Frequenzbänder ähnliches wie die [[Spektralbandreplikation]] (SBR) leisten soll und dabei wesentlich niedrigere Implikationen für die Codec-Latenz und die Komplexität (Berechnungsaufwand) hat. Die dadurch erhöhte Reichhaltigkeit in den entsprechenden Frequenzbereichen verhindert die sonst üblicherweise auftretenden störenden Zwitscher-[[Kompressionsartefakt|Artefakte]] (englisch „birdie artifacts“, „musical noise artifacts“).

Der Dekodierer entpackt den Bitstrom wieder in seine Bestandteile, multipliziert die errechneten separaten Energiewerte wieder mit den DCT-Koeffizienten des Restsignals zusammen und überführt sie mit der inversen MDCT wieder in PCM-Daten. Die einzelnen Blöcke werden mittels gewichteter [[Segmentierte Faltung|segmentierter Faltung]] (englisch „weighted overlap add“, WOLA) wieder zusammengefügt. Viele Parameter werden nicht explizit übertragen, sondern stattdessen im Dekodierer mittels derselben Funktion gewonnen, wie im Encoder.

Für die [[Kanalkopplung]] stehen bei CELT [[Mid/Side-Stereofonie|M/S-Stereo]] und [[Intensitätsstereofonie|Pegeldifferenzstereophonie]] zur Verfügung. Blöcke können auch unabhängig beschrieben werden (Intra-kodierter Schlüsselblock), um zum Beispiel dem Dekodierer einen Einstieg in einen laufenden Datenstrom zu ermöglichen. Da bei Transformations-Codecs scharfe, energiereiche Klangereignisse ([[Transiente]]n) hörbare Quantisierungsfehler im gesamten DCT-Block erzeugen können, welche vom Transienten in rückwärtiger zeitlicher Richtung weit weniger maskiert werden als danach, können als vorauseilende Echos wahrnehmbare Artefakte (englisch „pre-echo artifacts“) auftreten. Bei CELT können die Blöcke jeweils nochmal unterteilt werden, um solchen Artefakten entgegenzuwirken.

== Geschichte ==
2005 arbeitete man bei Xiph im Rahmen des Ghost-Projekts erstmals an Plänen und Entwürfen für einen Vorbis-Nachfolger (anfangs im Gespräch als Vorbis II). Daraus entsprang neben den Codec-Plänen von Vorbis-Schöpfer [[Christopher Montgomery]], die zugunsten der Weiterentwicklung von [[Theora]] gestoppt wurden, auch [[Jean-Marc Valin]]s Konzept für ein besonders latenzarmes Verfahren. Seit 2007 entwickelt Valin an CELT und übertrug am 29. November ersten Code ins Repositorium des Projektes.<ref name="monty" /> Im Dezember 2007 wurde die erste Entwicklungsversion 0.0.1 veröffentlicht, zunächst benannt als Code-Excited Lapped Transform.<ref name="0.0.1" /> CELT liegt seit Juli 2009 bei der [[Internet Engineering Task Force|IETF]] als Vorschlag für einen freien Codec-Standard für Telekommunikation über das Internet vor<ref name="IETF" /><ref name="spec1" />, womit nun auch die Codec-Arbeitsgruppe der IETF an der Entwicklung beteiligt ist.

Ab Version 0.9 ist die bisher eingesetzte [[Tonhöhe]]n-Vorhersage in der Frequenz-Domäne durch eine weniger komplexe Lösung mit einem Vor- und einem Nachfilter in der Zeitdomäne ersetzt,<ref name="complexity" /> welche von Raymond Chen von [[Broadcom]] beigesteuert wurde.<ref name="monty" />

Mit CELT 0.11 vom 4. Februar 2011 wurde das [[Bitstromformat]] vorläufig festgelegt – unter Vorbehalt eventueller, wider Erwarten nötiger letzter Änderungen.

Obwohl das Format noch nicht endgültig festgelegt ist, wird das Verfahren seit Januar 2009 in den [[IP-Telefonie]]-Anwendungen ''[[Ekiga]]'' und ''[[FreeSWITCH]]'' sowie mittlerweile auch [[Mumble]], [[TeamSpeak]] und weiterer<ref name="software" /> Software verwendet. Kurz nach dem Erscheinen des Hybrid-Codecs ''[[Opus (Audioformat)|Opus]]'' (früher bekannt als „Harmony“) ist CELT als Grundlage von Opus in diesem aufgegangen und wird ausschließlich im Rahmen dieses Nachfolgeprojektes weiterentwickelt.<ref name="opus" /> Opus stellt eine Obermenge zu CELT und dem Verfahren ''[[SILK]]'' dar, in dem die CELT-Algorithmen für einen oberen Frequenzanteil, die von SILK für den unteren zuständig sind. Der entsprechende Entwurf liegt bei der IETF seit September 2010 vor.

Im April 2011 wurde Unterstützung für CELT in [[FFmpeg]] aufgenommen.<ref name="ffmpeg1" /><ref name="ffmpeg2" />

== Software ==
[[Referenzimplementierung]] ist eine in der Programmiersprache [[C (Programmiersprache)|C]] geschriebene [[Programmbibliothek]] namens libcelt, die als [[freie Software]] unter Xiphs eigener dreiklausliger [[BSD-Lizenz|BSD-artiger Lizenz]] veröffentlicht wird.

== Weblinks ==
* [https://opus-codec.org/ Offizielle Webpräsenz] ({{enS}})
* [https://people.xiph.org/~xiphmont/demo/celt/demo.html detailreicher Artikel] von Vorbis-Schöpfer Christopher Montgomery (englischsprachig)
* [https://tools.ietf.org/html/draft-valin-celt-rtp-profile-02 IETF-Internet-Entwurf des RTP-Nutzlast-Formates]

== Einzelnachweise ==
<references responsive>
<ref name="presentation">{{Webarchiv|url=http://people.xiph.org/~greg/video/linux_conf_au_CELT_2.ogv |wayback=20110807182250 |text=Präsentation des Verfahrens |format=[[Ogg|ogv-Datei]] }} von Timothy B. Terriberry (65 Minuten Video in ~100 MiB OggTheora+Vorbis, siehe auch {{Toter Link |datum=2024-11 |url=http://www.opus-codec.org/presentations/misc/lca-celt.pdf |text=Präsentationsfolien |archivebot=2024-11-19 16:18:54 InternetArchiveBot}} in PDF, ~2,3 MiB)</ref>
<ref name="Jason">
{{Internetquelle |autor=Jason Garrett-Glaser |werk= lists.mplayerhq.hu |titel= Important: upcoming CELT bitstream freeze! |url= http://lists.mplayerhq.hu/pipermail/ffmpeg-devel/2010-November/100639.html |titelerg=FFmpeg development discussions and patches mailing list |datum= 2010-11-18 |abruf= 2011-01-25 |sprache= en |offline= ja}}</ref>
<ref name="MPeX">
{{Internetquelle
|autor=Dirk Bösel
|hrsg=MPeX.net GmbH
|titel=CELT beeindruckt beim 64 kb/s Multiformat Hörtest (2011)
|url=http://mpex.net/news/archiv/01153.html
|werk=MPeX.net
|datum=2011-04-18
|zugriff=2011-04-25}}
</ref>
<ref name="TASL">
{{Literatur
|Autor=Jean-Marc Valin, Timothy B. Terriberry, Christopher Montgomery, Gregory Maxwell
|Hrsg=IEEE Signal Processing Society
|Titel=A High-Quality Speech and Audio Codec With Less Than 10 ms Delay
|Sammelwerk=IEEE Transactions on Audio, Speech and Language Processing
|Band=18
|Nummer=1
|Datum=2009-04-17
|Sprache=en
|Online=https://people.xiph.org/~jm/papers/celt_tasl.pdf
|Abruf=2011-02-16}}
</ref>
<ref name="PVQ">
{{Literatur
|Autor=Thomas R. Fischer
|Hrsg=IEEE
|Titel=A pyramid vector quantizer
|Sammelwerk=IEEE Transactions on Information Theory
|Band=32
|Nummer=4
|Datum=1986-07
|Sprache=en}}
</ref>
<ref name="monty">
{{Internetquelle
|autor=[[Christopher Montgomery]]
|hrsg=Xiph.Org
|titel=next generation audio: CELT update 20101223
|url=https://people.xiph.org/~xiphmont/demo/celt/demo.html
|werk=Monty’s demo pages
|datum=2010-12-23
|zugriff=2011-01-26
|sprache=en}}
</ref>
<ref name="spec2">
[https://tools.ietf.org/html/draft-valin-celt-codec-02 zweiter bei der IETF eingereichter Entwurf der Spezifikation]
</ref>
<ref name="0.0.1">
{{Internetquelle
|autor=Jean-Marc Valin
|titel=Experimental release of Ghost/CELT 0.0.1
|url=https://www.hydrogenaudio.org/forums/?showtopic=59581#post-534616
|werk=Hydrogenaudio Forums
|datum=2007-12-09
|zugriff=2011-01-26
|sprache=en}}
</ref>
<ref name="IETF">
{{Internetquelle
|url=https://www.heise.de/newsticker/meldung/IETF-kuemmert-sich-um-lizenzfreien-Audiocodec-858956.html
|titel=IETF kümmert sich um lizenzfreien Audiocodec
|autor=Monika Ermert
|werk=heise online
|datum=2009-11-13
|zugriff=2011-02-12}}
</ref>
<ref name="spec1">
[https://tools.ietf.org/html/draft-valin-celt-codec-01 erster bei der IETF eingereichter Entwurf der Spezifikation]
</ref>
<ref name="complexity">
{{Internetquelle |autor= Jean-Marc Valin |werk= lists.xiph.org |titel= CELT decoder complexity |url= http://lists.xiph.org/pipermail/celt-dev/2011-February/000580.html |titelerg= CELT-dev-Mailingliste |datum= 2011-02-15 |abruf=2024-02-25 |sprache= en |offline= |archiv-url = https://web.archive.org/web/20120402203648/http://lists.xiph.org/pipermail/celt-dev/2011-February/000580.html |archiv-datum = 2012-04-02}}</ref>
<ref name="software">
{{Internetquelle
|hrsg=Xiph.Org
|titel=Software that uses or supports CELT
|url=http://opus-codec.org/software/
|werk=CELT-Website
|zugriff=2011-01-25
|sprache=en}}
</ref>
<ref name="opus">
{{Internetquelle
|autor=Jean-Marc Valin, Koen Vos
|hrsg=IETF Network Working Group
|titel=Definition of the Opus Audio Codec
|url=https://tools.ietf.org/html/draft-ietf-codec-opus-00
|werk=IETF Internet-Drafts
|datum=2010-10
|zugriff=2011-01-25
|sprache=en}}
</ref>
<ref name="ffmpeg1">
[https://ffmpeg.org/pipermail/ffmpeg-devel/2011-April/110850.html ffmpeg.org]
</ref>
<ref name="ffmpeg2">
[https://git.videolan.org/?p=ffmpeg.git;h=89451dd6e4da40ed73b8bbee2d48d8d8be1d5b0c git.videolan.org]
</ref>
</references>

{{Navigationsleiste Xiph.Org Foundation}}

[[Kategorie:Audiokompression]]
[[Kategorie:Freie Audiosoftware]]
[[Kategorie:Codec]]
[[Kategorie:VoIP]]
[[Kategorie:Offenes Format]]
[[Kategorie:Xiph.Org Foundation]]

Constrained-Energy Lapped Transform - Versionsgeschichte

imported>TaxonBot: Bot: Auflösung doppelter toter Links nach https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Wikipedia:Bots/Anfragen&oldid=266185123#Aufl%C3%B6sung_der_doppelten_Toten_Links