CELT
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1. 개요
CELT는 낮은 알고리즘 지연 시간을 특징으로 하는 오디오 코덱이다. 모노 및 스테레오 오디오를 지원하며 음성 및 음악 모두에 적용 가능하며, 32kHz에서 48kHz 이상의 샘플링 속도와 24kbit/s에서 128kbit/s 이상의 적응형 비트 전송률을 사용할 수 있다. CELT는 Vorbis와 유사하게 범용 코덱으로, 낮은 비트 전송률에서도 준수한 품질을 제공하며, AAC보다 낮은 계산 복잡성을 가진다. CELT는 고정 및 가변 비트 전송률을 모두 지원하며, 전송 오류에 강하다. CELT는 Xiph.org에서 개발되었으며, Opus 코덱 개발로 인해 2011년에 개발이 중단되었다.
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| CELT - [IT 관련 정보]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
| 이름 | CELT |
| 종류 | 오디오 코덱 및 압축 형식 |
| 개발 | Xiph.Org 재단 |
| 확장자 | 해당 없음 |
| MIME 형식 | 해당 없음 |
| 컨테이너 | Ogg |
| 기반 | 해당 없음 |
| 확장 | Opus |
| 표준 | http://celt-codec.org/docs/ |
| libcelt | |
| 개발자 | Xiph.org 재단, Jean-Marc Valin |
| 최신 미리보기 버전 | 0.11.1 |
| 최신 미리보기 날짜 | 2011년 2월 15일 |
| 종류 | 오디오 코덱, 참조 구현 |
| 라이선스 | 2-clause BSD |
| 웹사이트 | opus-codec.org |
| 기술 정보 | |
| 전체 이름 | Constrained Energy Lapped Transform (제약된 에너지 겹침 변환) |
2. 속성
CELT는 낮은 알고리즘 지연 시간을 주요 특징으로 한다. 일반적으로 3~9ms의 지연 시간을 가지지만, 더 높은 비트 전송률을 통해 2ms 미만으로 구성할 수도 있다. 모노 및 스테레오 오디오를 모두 지원하며, 음성과 음악에 모두 적용 가능하다. 32kHz에서 48kHz 이상의 샘플링 속도와 채널당 24kbit/s에서 128kbit/s 이상의 적응형 비트 전송률을 지원한다.
CELT 알고리즘은 지적 재산권 문제가 없으며, 참조 구현은 2-클로즈 BSD라는 허용적인 오픈 소스 라이선스에 따라 제공된다.
Vorbis와 같이 CELT는 전체 대역(인간의 전체 가청 범위) 범용 코덱이다. 높은 비트 전송률에서는 투명한 결과를 제공하며, 낮은 비트 전송률에서도 매우 준수한 품질을 보인다. 압축 기능은 MP3보다 우수하며, 낮은 비트 전송률에서는 HE-AACv1과 동등한 오디오 품질을 제공한다. 64kbit/s 정도의 비교 청취 블라인드 테스트에서는 HE-AACv1보다 눈에 띄게 우수한 것으로 나타났다.
AAC (AAC-LD)의 낮은 지연 시간 변형과 비교했을 때 계산 복잡성이 낮으며, Vorbis보다는 훨씬 낮다.
고정 및 가변 비트 전송률을 모두 지원한다. 전송 오류에도 강하며, 전체 패킷 손실이나 비트 오류는 오디오 품질의 점진적인 저하(패킷 손실 은폐)로 나타난다.
2. 1. 기술적 특징
CELT는 변환 코딩 기반 변형 이산 코사인 변환(MDCT)과 코드 여기 선형 예측(CELP) 개념(주파수 영역에서 여기를 위한 코드북 사용)을 사용한다.
초기 펄스 부호 변조(PCM) 신호는 MDCT (윈도우 함수)를 위해 비교적 작고 겹치는 블록으로 처리되고 주파수 계수로 변환된다. 특히 짧은 블록 크기를 선택하면 낮은 지연 시간을 얻을 수 있지만, 주파수 해상도가 낮아 보완해야 한다. 오디오 품질의 약간의 희생을 감수하고 알고리즘 지연 시간을 더 줄이기 위해, 블록 간에 본질적으로 50%의 중첩이 있지만 블록의 양쪽 끝에서 각각 1/8 동안 신호를 무음 처리하여 실제로 절반으로 줄어든다.
계수는 인간 청각 시스템의 임계 대역과 유사하게 그룹화된다. 각 그룹의 전체 에너지 양을 분석하고 데이터 감소를 위해 값을 양자화(신호 처리)하고 예측된 값과의 차이만 전송하여 예측을 통해 압축한다(델타 인코딩).
(양자화되지 않은) 대역 에너지 값은 원시 DCT 계수에서 제거된다(정규화). 결과 잔여 신호(소위 "대역 모양")의 계수는 피라미드 벡터 양자화(PVQ, 구형 벡터 양자화)로 코딩된다. 이 인코딩은 고정된 (예측 가능한) 길이의 코드 워드로 이어지며, 이는 비트 오류에 대한 강건성을 가능하게 하고 엔트로피 인코딩의 필요성을 없앤다. 마지막으로, 인코더의 모든 출력은 범위 인코딩을 통해 하나의 비트스트림으로 코딩된다. PVQ와 관련하여 CELT는 스펙트럼 대역 복제(SBR)와 유사한 효과를 제공하는 대역 접기라는 기술을 사용한다. 이는 낮은 대역의 계수를 높은 대역에 재사용하지만 SBR보다 알고리즘 지연 시간과 계산 복잡성에 미치는 영향이 훨씬 적다. 이는 적절한 주파수 대역에서 더 많은 풍부함을 유지하여 압축 아티팩트 ("새소리" 아티팩트)에 대응한다.
디코더는 범위 코딩된 비트스트림에서 개별 구성 요소를 풀고, 대역 에너지를 대역 모양 계수에 곱하고, iMDCT를 통해 PCM 데이터로 다시 변환한다. 개별 블록은 가중 중첩 추가 방법(WOLA)을 사용하여 다시 결합된다. 많은 매개변수는 명시적으로 코딩되지 않고 대신 인코더와 동일한 기능을 사용하여 재구성된다.
공동 인코딩의 경우 CELT는 M/S 스테레오 또는 강도 스테레오를 사용할 수 있다. 블록은 인접 프레임과 독립적으로 설명할 수 있다(프레임 내 인코딩); 예를 들어 디코더가 실행 중인 스트림으로 점프할 수 있도록 한다. 변환 코덱을 사용하면 급격하고 에너지 강한 소리(과도 현상 (음향))의 양자화 오류가 전체 DCT 블록에 퍼질 수 있고 과도 현상이 시간적으로 앞으로뿐만 아니라 뒤로도 마스크되지 않기 때문에 소위 사전 에코 아티팩트가 들릴 수 있다. CELT를 사용하면 이러한 아티팩트를 방지하기 위해 각 블록을 더 세분할 수 있다.
3. 역사
Xiph.org에서 보르비스 후속작에 대한 계획과 초안 작업을 2005년부터 Ghost 프로젝트의 일환으로 시작했다. 초기에는 "Vorbis II"로 논의되었다. 2007년부터 Jean-Marc Valin이 CELT를 연구하기 시작했다. 2007년 12월, "Code-Excited Lapped Transform"이라는 이름으로 libcelt의 첫 번째 초안 버전(0.0.1)이 게시되었다. 2009년 7월, CELT는 "ietfcodec" 작업 그룹에서 IETF 기술로 설립되었다.
2011년 2월 4일, CELT 0.11 버전에서 형식이 잠정적으로 고정되었으나, 예상치 못한 변경 가능성은 남아 있었다. 이후 CELT/SILK 하이브리드 코덱인 Opus가 등장하면서, 별도 프로젝트로서의 CELT 개발은 중단되었다. Opus는 선형 예측 (SILK)을 사용하여 시간 영역에서 스펙트럼 범위의 하위 부분을 처리하고, MDCT를 사용하여 주파수 영역에서 상위 부분을 처리한다.
Xiph.Org는 이미 비가역 압축 음성 코덱으로 음악에 주로 사용되는 범용 보르비스와 사람 목소리 통화용 스피크라는 두 종류를 개발했지만, CELT는 이 둘의 틈새를 메우는 역할을 담당한다. 32~128kbps 정도의 낮은 비트 전송률 대역에서 사용을 상정하여 개발되었으며, VoIP 애플리케이션에서의 실시간 통신이나 웹에서의 팟캐스트 등에 사용될 것으로 예상되었다. CELT의 가장 큰 특징은 지연(레이턴시)이 매우 작다는 점이다.
2011년 3월, Hydrogenaudio에서 진행된 64kbps 대역 청취 테스트[2]에서 CELT는 HE-AAC와 동등하거나 그 이상의 성능을 보였다.
Xiph.Org는 IETF에서 CELT의 표준화를 목표로 했지만, 논의 과정에서 Skype사(당시)가 개발한 무료 음성 코덱 "SILK"[3]를 CELT와 병용시킨 코덱 "'''Opus'''"의 초안이 2010년 9월 양측 개발자 공동 명의로 IETF에 제출되었다. 그 결과 2011년 8월에 CELT의 개발이 종료되었고, 표준화 작업도 2012년 9월에 종료되어 [4]로 등록되었다.
4. 소프트웨어
libcelt는 CELT의 참고 구현으로, C로 작성되었고 BSD 라이선스 하에 자유 소프트웨어로 배포되었다. Ekiga, FreeSWITCH, Mumble, TeamSpeak 등 많은 VoIP 애플리케이션과 소프트웨어에서 사용되었다. FFmpeg, GStreamer, JACK Audio Connection Kit (netjack) 등에서도 지원된다.
CELT는 또한 다음과 같은 곳에서 지원되거나 사용된다:
- Mumble (버전 1.2부터)
- SFLphone
- TeamSpeak 3
- SPICE
- Dota 2
- Counter Strike: Global Offensive
- Team Fortress 2
5. IETF 표준화 및 Opus로의 통합
Xiph.Org는 IETF에서 CELT|셀트영어의 표준화를 목표로 했지만, 그 논의 과정에서 Skype영어사(당시)가 개발한 무상 음성 코덱 "SILK"[3]를 CELT|셀트영어와 병용시킨 코덱 "'''Opus'''"의 초안이 2010년 9월에 양측 개발자 공동 명의로 IETF에 제출되었다. 이 결과 2011년 8월에 CELT의 개발이 종료되었고, 표준화 작업도 2012년 9월에 종료되어 [4]로 등록되었다.
참조
[1]
간행물
CELT-dev CELT/Opus Status Update
http://lists.xiph.or[...]
[2]
간행물
Results of the public multiformat listening test @ 64 kbps (March/April 2011)
http://listening-tes[...]
[3]
웹사이트
SILK: Super Wideband Audio Codec
http://developer.sky[...]
[4]
논문
Definition of the Opus Audio Codec
2012-09
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