سيلت

يُعدّ تحويل الطاقة المقيدة المتداخل ( CELT ) تنسيقًا مفتوح المصدر لضغط الصوت مع فقدان البيانات، وهو برنامج ترميز مجاني يتميز بتأخير خوارزمي منخفض للغاية، ما يجعله مناسبًا للاستخدام في الاتصالات الصوتية منخفضة زمن الوصول . الخوارزميات موثقة بشكل علني، ويمكن استخدامها دون قيود براءات اختراع البرمجيات . تولت مؤسسة Xiph.Org (كجزء من عائلة برامج الترميز Ogg ) مسؤولية تطوير هذا التنسيق، ثم تولت لاحقًا مجموعة عمل Opus التابعة لفرقة عمل هندسة الإنترنت (IETF) تنسيقه.

صُممت خوارزمية CELT لسد الفجوة بين خوارزميتي Vorbis و Speex في التطبيقات التي تتطلب جودة صوت عالية وتأخيرًا منخفضًا. ^{[ 1 ]} وهي مناسبة لكل من الكلام والموسيقى. تستوحي الخوارزمية أفكارها من خوارزمية CELP ، لكنها تتجنب بعض قيودها من خلال العمل في مجال التردد حصريًا. ^{[ 1 ]}

تم دمج برنامج CELT الأصلي المستقل في برنامج Opus . لذا، أصبح برنامج CELT كصيغة مستقلة مهجورًا وقديمًا. ويقتصر التطوير حاليًا على شكله الهجين كطبقة من برنامج Opus، مُدمجًا مع برنامج SILK . تتناول هذه المقالة الصيغة التاريخية المستقلة؛ أما بالنسبة للصيغة المُدمجة وتطورها منذ دمجها في برنامج Opus، فيُرجى مراجعة المقالة الخاصة ببرنامج Opus.

تتميز تقنية CELT بانخفاض زمن التأخير الخوارزمي. فهي تسمح بزمن استجابة يتراوح عادةً بين 3 و9 مللي ثانية، ولكن يمكن ضبطه ليصبح أقل من 2 مللي ثانية على حساب زيادة معدل البتات للحصول على جودة صوت مماثلة. ^{[ 2 ]} تدعم CELT الصوت الأحادي والستيريو، وهي مناسبة لكل من الكلام والموسيقى. يمكنها استخدام معدل أخذ عينات من 32  كيلوهرتز إلى 48  كيلوهرتز وما فوق، ومعدل بتات تكيفي من 24  كيلوبت/ثانية إلى 128  كيلوبت/ثانية لكل قناة وما فوق. ^{[ 2 ]}

لا توجد أي مشكلات معروفة تتعلق بالملكية الفكرية لخوارزمية CELT، وقد نُشر تطبيقها المرجعي بموجب ترخيص مفتوح المصدر متساهل (ترخيص BSD ذو البندين ). ^{[ 1 ] [ 3 ]}

مثل Vorbis ، يُعد CELT برنامج ترميز متعدد الأغراض يعمل بنطاق كامل ( نطاق السمع البشري بأكمله )، أي أنه غير متخصص في أنواع معينة من الإشارات الصوتية، وبالتالي يختلف عن مشروع Speex الشقيق . يتيح هذا التنسيق الحصول على نتائج شفافة عند معدلات بت عالية، بالإضافة إلى جودة جيدة جدًا عند معدلات بت منخفضة. وبشكل عام، يُقال إن قدرات الضغط فيه تتفوق بشكل ملحوظ على قدرات MP3 ، وكميزة أخرى مفيدة للتطبيقات الآنية مثل الاتصالات الهاتفية، فإن جودة صوت CELT عند معدلات بت منخفضة تضاهي جودة HE-AAC.الإصدار الأول، بفضل تقنية طي النطاق. ^{[ 4 ] [ 5 ]} في اختبارات الاستماع المقارنة مزدوجة التعمية، أثبت تفوقه بشكل ملحوظ على HE-AACv1 عند سرعة 64  كيلوبت/ثانية تقريبًا. ^{[ 6 ]}

يتميز بتعقيد حسابي منخفض نسبياً يشبه تعقيد النسخة منخفضة التأخير من نظام التواصل المعزز والبديل (AAC-LD)، ويظل أقل بكثير من تعقيد نظام Vorbis. ^{[ 7 ]}

يُتيح هذا النظام معدل بت ثابتًا ومتغيرًا . في حال انخفاض مستوى الإشارة وسط الضوضاء أثناء فترات الصمت في الكلام أو ما شابه، يُمكن تقييد الإرسال لإرسال ضوضاء مريحة إلى جهاز فك التشفير. يُمكن تغيير معظم إعدادات هذا التنسيق ، المُهيأ للبث المباشر، أثناء البث دون انقطاع.

يتميز هذا التنسيق بمقاومته لأخطاء الإرسال. ويمكن إخفاء فقدان الحزم الكاملة بالإضافة إلى أخطاء البتات من خلال تدهور تدريجي في جودة الصوت ( إخفاء فقدان الحزم ، PLC).

CELT هو برنامج ترميز تحويل يعتمد على تحويل جيب التمام المنفصل المعدل (MDCT) ومفاهيم من CELP (مع كتاب رموز للإثارة، ولكن في مجال التردد).

تُعالج الإشارة الأولية المشفرة بتقنية PCM في كتل صغيرة متداخلة نسبيًا لدالة النافذة MDCT ، ثم تُحوّل إلى معاملات ترددية. يتيح اختيار حجم كتلة صغير جدًا من جهة زمن استجابة منخفضًا، ولكنه يؤدي أيضًا إلى ضعف دقة التردد، وهو ما يستدعي التعويض. ولتقليل التأخير الخوارزمي بشكل أكبر، على حساب تضحية طفيفة بجودة الصوت، يتم تقليل التداخل الطبيعي بين الكتل، والذي يبلغ 50%، إلى النصف تقريبًا عن طريق كتم الإشارة لمدة ثُمن ثانية عند طرفي الكتلة. ^{[ 2 ]}

تُجمّع المعاملات لتُحاكي النطاقات الحرجة للجهاز السمعي البشري. ويتم تحليل كامل طاقة كل مجموعة، وتُكمّم القيم لتقليل البيانات ، ثم تُضغط من خلال التنبؤ عن طريق نقل الفرق فقط إلى القيم المتوقعة ( ترميز دلتا ).

تُزال قيم طاقة النطاق (غير المُكمّمة) من معاملات تحويل جيب التمام المنفصل الخام (التطبيع). تُشفّر معاملات الإشارة المتبقية الناتجة (ما يُسمى "شكل النطاق") باستخدام تكميم المتجهات الهرمي (PVQ، وهو تكميم متجه كروي ). ^{[ 8 ]} يؤدي هذا التشفير إلى كلمات رمزية ذات طول ثابت (قابل للتنبؤ)، مما يُتيح بدوره مقاومة أخطاء البتات ويُغني عن الحاجة إلى تشفير الإنتروبيا . ^{[ 5 ]} أخيرًا، تُشفّر جميع مخرجات المُشفّر إلى دفق بتات واحد بواسطة مُشفّر نطاق . ^{[ 9 ]} بالاقتران مع تكميم المتجهات الهرمي، يستخدم CELT تقنية تُعرف باسم طي النطاق، والتي تُحقق تأثيرًا مشابهًا لتكرار النطاق الطيفي (SBR) من خلال إعادة استخدام معاملات النطاقات الأدنى للنطاقات الأعلى، ولكن تأثيرها على تأخير الخوارزمية والتعقيد الحسابي أقل بكثير من SBR. يُساعد هذا في التخلص من تشوهات "الطيور" من خلال الحفاظ على ثراء أكبر في نطاقات التردد المناسبة.

يقوم جهاز فك التشفير بفك تشفير المكونات الفردية من دفق البتات المشفرة بالنطاق، ويضرب طاقة النطاق بمعاملات شكل النطاق، ثم يحولها مرة أخرى (عبر تحويل جيب التمام المندلي العكسي) إلى بيانات PCM. تُعاد تجميع الكتل الفردية باستخدام طريقة الجمع المتداخل الموزون (WOLA). لا يتم ترميز العديد من المعلمات بشكل صريح، بل يُعاد بناؤها باستخدام نفس وظائف جهاز التشفير.

قد يستخدم CELT تقنية ستيريو M/S أو ستيريو شدة الإشارة لربط القنوات . يمكن وصف الكتل بشكل مستقل عن الإطارات المجاورة ( داخل الإطار )؛ على سبيل المثال، لتمكين وحدة فك التشفير من الانتقال إلى دفق متواصل. مع برامج الترميز التحويلية، قد تصبح ما يُسمى بتشوهات ما قبل الصدى مسموعة، لأن خطأ التكميم للأصوات الحادة ذات الطاقة العالية (الأصوات العابرة ) يمكن أن ينتشر عبر كتلة DCT بأكملها، ولا يحجبها الصوت العابر في الماضي كما يحجبها في المستقبل. مع CELT، يمكن تقسيم كل كتلة بشكل أكبر لتجنب هذه التشوهات.

بدأ العمل الأولي على خطط ومسودات خليفة لبروتوكول Vorbis في عام 2005 على موقع Xiph.org كجزء من مشروع Ghost (الذي كان يُعرف في البداية باسم "Vorbis II"). أدت هذه المناقشة، بالتعاون مع كريستوفر مونتغمري، مبتكر Vorbis ، إلى اهتمام جان مارك فالين ببرنامج ترميز ذي زمن استجابة منخفض للغاية. عمل فالين على CELT منذ عام 2007. ^{[ 5 ]} في ديسمبر 2007، نُشرت المسودة الأولى لمكتبة libcelt برقم 0.0.1، والتي سُميت في البداية "Code-Excited Lapped Transform". ^{[ 10 ] [ 11 ]} تم اعتماد CELT كتقنية تابعة لـ IETF في يوليو 2009 ^{[ 3 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} ضمن فريق عمل "ietfcodec". في مايو 2009، نُشرت مسودة تنسيق حمولة RTP لبرنامج ترميز CELT . ^{[ 15 ]}

في الإصدار 0.9، تم استبدال عملية التنبؤ بدرجة الصوت التي تعمل في مجال التردد والتي كانت تستخدم حتى ذلك الحين بحل أقل تعقيدًا مع زوج من المرشحات المسبقة واللاحقة في المجال الزمني، ^{[ 16 ]} والذي ساهم به ريموند تشين من شركة برودكوم . ^{[ 5 ]}

مع إصدار CELT 0.11 من 4 فبراير 2011، تم تجميد التنسيق مؤقتًا ("تجميد ناعم") - مما يحفظ إمكانية إجراء تغييرات أخيرة ضرورية بشكل غير متوقع.

بعد فترة وجيزة من ظهور برنامج الترميز الهجين CELT/ SILK ، أوبوس (المعروف سابقًا باسم هارموني)، توقف تطوير CELT كمشروع مستقل، واعتمد بدلاً من ذلك على أوبوس ^{[ 17 ]} ، الذي يهدف إلى معالجة الجزء السفلي من النطاق الطيفي في المجال الزمني باستخدام التنبؤ الخطي (SILK)، والجزء العلوي في المجال الترددي باستخدام تحويل جيب التمام متعدد المقاييس (MDCT ). وقد سُجِّل مشروع أوبوس لدى فريق هندسة الإنترنت (IETF) منذ سبتمبر 2010.

تُعد مكتبة البرامج libcelt بمثابة التنفيذ المرجعي لـ CELT، وهي مكتوبة بلغة C ومنشورة كبرنامج مجاني بموجب ترخيص Xiph الخاص ذي البنود الثلاثة الشبيهة بترخيص BSD.

على الرغم من عدم اعتماد التنسيق نهائيًا، فقد استُخدم في العديد من تطبيقات VoIP مثل Ekiga ^{[ 18 ]} و FreeSWITCH ^{[ 19 ]،} اللذين تحولا إلى CELT عند دخولهما مرحلة التجميد الجزئي في يناير 2009، بالإضافة إلى Mumble و TeamSpeak وبرامج أخرى ^{[ 20 ]} . في أبريل 2011، أُضيف دعم CELT إلى FFmpeg ^{[ 21 ] [ 22 ]} .

كما يتم دعم أو استخدام CELT من قبل: ^{[ 20 ]}

• جي ستريمر
• مجموعة توصيل الصوت جاك (نت جاك)
• مامبل (بدءًا من الإصدار 1.2)
• هاتف SFL
• تيم سبيك 3
• توابل
• دوتا 2 ^{[ 23 ]}
• كاونتر سترايك: الهجوم العالمي
• تيم فورتريس 2 ^{[ 24 ]}

• مقارنة بين تنسيقات ترميز الصوت
• أوبوس (صيغة صوتية) - خليفة سيلت

• الصفحة الرئيسية الرسمية