Audio Codecs

Mos Werte

• Die "Mean Opinion Score" (MOS) wurde von Bell Labs eingeführt, um die subjektiv empfundene Gesprächsqualität eines Benutzers zu bewerten.
• Ein MOS-Wert von 4 wird als Grenzwert betrachtet, wobei Werte darüber eine bessere und Werte darunter eine schlechtere Sprachqualität anzeigen.

MOS-Wert	Bedeutung
5 - excellent	keine Anstrengung zum Verständnis der Sprache notwendig
4 - good	keine Anstrengung notwendig, aber Aufmerksamkeit notwendig
3 - fair	leichte Anstrengung notwendig
2 - poor	merkbare, deutliche Anstrengung notwendig
1 - bad	trotz Anstrengung kein Verständnis

Übersicht Codecs

• Es gibt verschiedene Codecs, die für die Multimedia-Übertragung im IP-Netzwerk geeignet sind. Hier sind einige davon:

• ITU-T G.711
• ITU-T G.722
• ITU-T G.722.2
• ITU-T G.723
• ITU-T G.726
• ITU-T G.729

• Der G.711 ist der Referenz-Codec in Bezug auf Sprachqualität.
• Er benötigt eine Bandbreite von 100 kBit/s pro Verbindung und Richtung.
• Mit den Codecs G.726 und G.729 kann die erforderliche Bandbreite ohne spürbare oder nur geringfügige Qualitätsverluste reduziert werden.
• Mit G.722 und G.722.2 verbessert sich die Sprachqualität bei vergleichbarer Bandbreite.
• Neben den offiziellen und standardisierten Codecs gibt es auch proprietäre Codecs einiger Firmen.
• Die meisten IP-Telefone unterstützen eine Art "Rangliste" der verwendeten Codecs, um Inkompatibilitäten zu vermeiden.

Codec G.711

• Der G.711 ist der älteste Codec und entspricht der Pulse Code Modulation (PCM).
• Er verwendet eine geringe Rechenleistung und hat eine Datenrate von 64 kBit/s, was einer Bandbreite von 3,1 kHz entspricht (Fernsprechkanal).
• PCM wird im leitungsvermittelten ISDN für die Digitalisierung und Übertragung von Sprache verwendet.

• G.711 (PCM) ist der kleinste gemeinsame Nenner in Bezug auf Sprachqualität.
• Er benötigt keine rechenintensive Kompression und daher relativ viel Bandbreite.
• Wenn die Sprachdaten mit einem anderen Codec komprimiert werden, wird G.711 oft als Referenz für den Qualitätsvergleich herangezogen.

• ISDN verwendet G.711 für seine B-Kanäle, und viele VoIP-Anbieter setzen ebenfalls auf G.711.
• Der Vorteil besteht darin, dass die Sprachdaten ohne Umkodierung einfach vom Festnetz ins IP-Netzwerk und umgekehrt weitergeleitet werden können.

Codec G.722

• Der Codec G.722 wird auch als HD-Voice oder HD-Telefonie bezeichnet.
• Er bietet eine Bandbreite von 7 kHz und verbessert so die Sprachqualität bei Telefonverbindungen.

• Je nach Übertragungsrate und Qualitätsanforderungen kann der Bandbreitenbedarf bei 48, 56 oder 64 kBit/s liegen.
• G.722 ist weit verbreitet in VoIP-Netzwerken und in Endgeräten und Vermittlungsstellen implementiert.

• Die Sprachqualität von G.722 erreicht etwa die Qualität eines UKW-Radios und wird beispielsweise für CAT-iq (DECT) verwendet.
• Um die höhere Sprachqualität zu nutzen, sind jedoch kompatible Telefone erforderlich, normalerweise DECT-Telefone, die CAT-iq HD-Telefonie mit G.722 unterstützen.

• Der Codec G.722 bewertet die Signaldifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen. Dadurch kann mit der gleichen Bitrate wie bei G.711 ein

Codec G.729

• Der Codec G.729 ist ein weit verbreiteter Audiocodec für Sprachübertragungen über IP-Netzwerke.
• Er wurde entwickelt, um die Bandbreitennutzung zu optimieren und eine effiziente Sprachkomprimierung zu ermöglichen.
• G.729 bietet eine gute Klangqualität bei einer niedrigen Bitrate von nur 8 kBit/s.
• Durch die effiziente Komprimierung eignet sich der Codec besonders für Netzwerke mit begrenzter Bandbreite oder hoher Auslastung.
• G.729 reduziert die Datenrate, indem es Sprachsignale komprimiert und nicht hörbare Frequenzbereiche entfernt.
• Dies ermöglicht eine effiziente Übertragung von Sprache über Netzwerke mit begrenzter Bandbreite, ohne die Klangqualität signifikant zu beeinträchtigen.
• Der Codec G.729 wird in vielen VoIP-Anwendungen, Telefonanlagen und IP-Telefonen eingesetzt.
• Er ist ein internationaler Standard und wird von den meisten SIP-fähigen Geräten und Plattformen unterstützt.
• Es gibt verschiedene Versionen von G.729, wie zum Beispiel G.729a und G.729b, die geringfügige Unterschiede in der Codierung aufweisen.
• Diese Versionen bieten eine verbesserte Kompatibilität und Interoperabilität zwischen verschiedenen Geräten und Implementierungen.
• Der Codec G.729 erfüllt die Anforderungen von Sprachübertragungen in Echtzeit und bietet eine gute Balance zwischen Bandbreiteneffizienz und Klangqualität.

Codec Opus

• Opus ist ein fortschrittlicher Audio-Codec, der für eine breite Palette von Anwendungen entwickelt wurde, darunter VoIP, Videokonferenzen, Gaming und Streaming.
• Er bietet eine hohe Klangqualität bei niedriger Latenz und ermöglicht eine effiziente Komprimierung von Audioinhalten.

• Opus wurde von der Internet Engineering Task Force (IETF) als Standard definiert und zeichnet sich durch seine Vielseitigkeit aus.
• Er kann mit variabler Bitrate (VBR) oder konstanter Bitrate (CBR) verwendet werden und unterstützt Abtastraten von 8 kHz bis 48 kHz sowie Stereowiedergabe.

• Im Vergleich zu anderen Codecs bietet Opus eine bessere Leistung bei niedrigen Bitraten, was bedeutet, dass es Sprach- und Musikinhalte mit hoher Qualität übertragen kann, selbst bei begrenzter Bandbreite.
• Es verwendet eine Kombination aus Verlustkompression und verlustfreier Kompression, um eine optimale Klangqualität zu gewährleisten.

• Opus ist sowohl für schmalbandige als auch für breitbandige Audioübertragungen geeignet und passt sich automatisch den verfügbaren Netzwerkbedingungen an.
• Es unterstützt Funktionen wie Audio-Skalierung, Stimmerkennung, Komfortgeräuschunterdrückung und Vorhersage von Sprachaussetzern, um eine optimale Hörerfahrung zu bieten.

• Warum heißt Opus nicht G.7XX? Die Bezeichnung "G.7XX" wird für die ITU-T-Standards für Sprachcodecs verwendet, während Opus von der IETF entwickelt wurde.
• Obwohl Opus viele fortschrittliche Funktionen und eine hohe Leistung bietet, fällt es nicht in die Kategorie der G.7XX-Codecs, da es nicht Teil der ITU-T-Standardsammlung ist. Stattdessen hat Opus seinen eigenen Standardstatus als RFC 6716.

Codec	Name/Bezeichnung	Bandbreite	MOS	Delay	Sprachqualität
G.711	Pulse Code Modulation (PCM)	56 oder 64 kbit/s	4,10	0,25 ms	ISDN
G.722	Adaptive Multi-Rate (AMR)	48 bis 64 kBit/s			HD
G.722.2	Adaptive Multi-Rate Wideband (AMR-WB)	1,75 bis 24 kBit/s			HD
G.723.1	Multiple Maximum Likelihood Quantization (MP-MLQ)	5,6 - 6,3 kbit/s	3,90	67,5 ms	Gut
G.723	Algebraic Code Excited Linear Prediction (A-CELP)	5,3 kbit/s	3,65
G.726	Adaptive Differential Pulse Code Modulation (AD-PCM)	16 - 40 kbit/s	3,85		Mobilfunk
G.728	Low Delay Code Excited Linear Prediction (LD-CELP)	16 kbit/s	3,61	1,25 ms	ungefähr ISDN
G.729	Conjugate Structure Algebraic Code Excited Linear Prediction (CSA-CELP)	8 kbit/s	3,92	25 ms
G.729A	Conjugate Structure Algebraic Code Excited Linear Prediction (CSA-CELP)	8 kbit/s	3,70	25 ms	besser als G.723.1

Quellen

• https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/0905121.htm