מהפכה בתקשורת? הגישה החדשה מאפשרת לך לחסוך ברוחב פס פי 100 או יותר עבור שיחות אודיו ווידאו

אנשים רבים זוכרים שסדרת הטלוויזיה "עמק הסיליקון" עוסקת בריצ'רד המתכנת
הנדריקס, שבטעות הגיע עם אלגוריתם דחיסת נתונים מהפכני והחליט
לבנות את הסטארט-אפ שלך.

יועצי הסדרה אף הציעו מדד שבאמצעותו ניתן להעריך
אלגוריתמים דומים הם ציון ויסמן הפיקטיבי.

בהמשך הסיפור, הסטארט-אפ ערך וידאו צ'אט באמצעות הפתרון הזה.

הקהילה המכובדת מוזמנת לדון באחר, יוצא דופן לחלוטין
העיקרון של דחיסת נתונים עבור שיחות אודיו ווידאו, שפותר את הבעיה עם אחד חדש,
צד בלתי צפוי.

אם אתה רוצה להשתתף בדיון על הפתרון הזה, וגם לגלות מה המשותף לזה
מושגים עם ג'ונתן סוויפט ועבודותיו של ליאו טולסטוי, בבקשה מתחת לחתול.

קצת תיאוריה

הבה נתאר במונחים כלליים כיצד פועלת תקשורת אודיו מודרנית - העיקרון זהה עבור שניהם
שיחות דרך רשת GSM, כמו גם לשליחים מיידיים ורשתות VOIP.

רעידות קול נשלחות למיקרופון של הטלפון החכם, ולאחר מכן באנלוגי-דיגיטלי
ממיר (ADC או ADC):

לאחר מכן, הקידוד מתרחש עם מגוון רכיבי קודקים (G711, G729, OPUS, GSM וכו'),
הצפנה מתווספת או לא מתווספת (SRTP, ZPTP וכו') ונשלחת לסביבה
העברת נתונים.

לדוגמה, כמעט כל המסרים המידיים (WhatsApp, Viber וכו') משתמשים באותם קודקים (לאחרונה זה בדרך כלל Opus), וכמעט אותו דבר מעט
פרוטוקולים שונה (מבוסס על SIP, WebRTC).

רשת העברת הנתונים יכולה להיות האינטרנט הציבורי או רשת ה-GSM או
אינטראנט:

הצפנה היא רכיב אופציונלי בסכימה זו, למשל ברוב המקרים עבור
לא נעשה שימוש בהצפנת SIP טלפוניה.

אבל בשליחים, להיפך, הם בדרך כלל משתמשים בקנייניות משלהם
פרוטוקולים להצפנת קול ווידאו.

לאחר מכן, התהליך ההפוך מתרחש - הנמען, לאחר שקיבל את הנתונים, מפענח את המידע שהתקבל, ואז האות עובר ל-DAC (ממיר דיגיטלי לאנלוגי) ואז נכנס למגבר השמע המחובר לרמקול:

מאפיינים של קודקים מודרניים:

G.711 64 Kbps.
G.726 16, 24, 32 או 40 Kbps.
G.729A 8 Kb/sek.
GSM 13 Kb/sek.
iLBC 13.3 Kb/sek. (מסגרת 30ms); 15.2 Kb/sek. (מסגרת של 20ms)
טווח Speex מ-2.15 עד 22.4 Kb/sek.
G.722 64 Kbps.

כך, למשל, במהלך שיחה של 7 דקות בוואטסאפ או בסקייפ תהיה
נעשה שימוש בערך 1 MB.

בואו נזכור את המספרים האלה - 1MB ל-7 דקות שיחה, נצטרך אותם בקרוב.

"ליאו טולסטוי הוא כמו מראה... של מהפכה..."

בואו נזכור את הרומן המפורסם ביותר של הסופר הרוסי הגדול הזה:

"מלחמה ושלום" הוא רומן אפי מאת ליאו ניקולאביץ' טולסטוי, המתאר את הרוסית
החברה במהלך המלחמות נגד נפוליאון בשנים 1805-1812. האפילוג של הרומן מביא
נרטיב עד 1820.

הרומן "מלחמה ושלום" מאת ל.נ. טולסטוי הקדיש שבע שנים של עבודה אינטנסיבית ומתמשכת.כתבי יד מעידים כיצד נוצרה אחת היצירות הגדולות בעולם.
"מלחמה ושלום": הארכיון של הסופר מכיל למעלה מ-5200 גיליונות כתובים היטב.

אם אתה רוצה עכשיו לקרוא את הרומן הזה, אתה יכול להוריד אותו בקלות.

והקובץ הזה שוקל רק... 1 MB:

הפורמטים fb2 ו-epub, בדיוק כמו zip, rar, באופן עקרוני, יכולים להיחשב כסוג של
קודקים

בואו נחשוב על זה - 7 דקות מהשיחה שלנו בוואטסאפ שוות מבחינת נפח התנועה
יצירה נהדרת שלקח 7 שנים לכתוב!

שיחה של 7 דקות קודדה עם ה-opus codec, הרומן קודד ב-ePub, עוצמת הקול זהה -
1MB, אבל איזה הבדל עצום!

מסעות גוליבר

כולם מכירים את העבודה הזו של ג'ונתן סוויפט מילדות, אבל למעשה הספר הזה לא מיועד
ילדים.

מסעות גוליבר היא סאטירה פוליטית למבוגרים, כמובן בהקשר של 18
מֵאָה.

הדבר המפתיע הוא שסוויפט, בהיותו יריב נלהב של בן זמנו האחר -
ניוטון, ב"מסעות גוליבר" שלו לא רק חזה את גילוי לוויינים
מאדים (עם תיאור מדויק למדי של המאפיינים שלהם), אבל גם תיאר מעניין למדי
דרך תקשורת בין אנשים:

"...הפרויקט דרש ביטול מוחלט של כל המילים;
מחבר הפרויקט הזה התייחס בעיקר ליתרונות הבריאותיים ולחסכון שלו
של זמן.

הרי ברור שכל מילה שאנו מוציאים מפיו קשורה לבלאי כלשהו.
ריאות, ולכן, מוביל לצמצום חיינו.

ומכיוון שמילים הן רק שמות של דברים, מחבר הפרויקט מניח זאת
שיהיה לנו הרבה יותר נוח לשאת איתנו את הדברים הדרושים כדי לבטא את שלנו
מחשבות ורצונות.

... הרבה מאוד אנשים מלומדים וחכמים משתמשים בדרך חדשה זו לבטא את שלהם
מחשבות בעזרת דברים.

אי הנוחות היחידה שלה היא העובדה שבמידת הצורך,
לנהל שיחה ממושכת על מגוון נושאים, על בני השיח לשאת
כתפיים עם צרורות גדולות של דברים, אם הכספים אינם מאפשרים לשכור אחד או
שני בחורים חסונים. לעתים קרובות ראיתי שני חכמים כאלה, מותשים מתחת
משא כבד, כמו הרוכלים שלנו. כשהם נפגשו ברחוב, הם צילמו
תיקי כתפיים, פתחו אותם, והוציאו משם את הדברים הדרושים, וכך ניהלו שיחה פנימה
המשך השעה; אחר כך הם ערמו את הכלים שלהם ועזרו זה לזה להרים את המשא
כתפיים, נפרדו לשלום ונפרדו.

עם זאת, לשיחות קצרות ופשוטות תוכלו לשאת את כל מה שאתם צריכים בכיס
או מתחת לזרוע, ושיחה המתקיימת בבית אינה גורמת לכך
קשיים. לכן, החדרים שבהם מתאספים אנשים המשתמשים בשיטה זו מלאים
כל מיני חפצים המתאימים לשמש חומר למלאכותי שכזה
שיחות.

יתרון גדול נוסף של המצאה זו הוא שניתן להשתמש בה
כשפה אוניברסלית, מובנת לכל האומות המתורבתות, לרהיטים ולמשק בית
הכלים זהים או דומים מאוד בכל מקום, כך שניתן להבין בקלות את השימוש בהם.
לפיכך, שליחים יכולים בקלות לדבר עם מלכים זרים או
שרים ששפתם לא ידועה להם לחלוטין..."

אז, אתם בטח כבר מנחשים לאן אני הולכת עם זה :)

למה להעביר רעידות אוויר (צלילים) על פני מאות ואלפי קילומטרים רבים?
להתעסק בקידוד (על מנת להעביר את תנודות האוויר הללו לנמען בצורה מדויקת ויעילה ככל האפשר), לשמור על רוחב הפס הדרוש, אם הוא סמנטי
האם העומס של שידור זה מינימלי, או אפילו שואף לאפס?

אחרי הכל, אנשים מתקשרים זה עם זה לא עם צלילים, אלא עם משמעות, תוכן, סמנטיקה, מחשבות...

הקונספט של מערכת התקשורת החדשה הוא די פשוט - בצד המקור A יש אודיו
גם רעידות עוברות דיגיטציה, אך אינן מועברות מיד לצד השני, אלא
מומרים לטקסט (דיבור לטקסט) ולאחר מכן לטקסט בעל משמעות מ
מנוי א', אשר:

• ניתן לשדר ברוחב הפס המינימלי הנדרש (אפילו תקשורת רדיו HF אפשרית וכו')
• ניתן להצפין בכל אלגוריתם הצפנה חזק

בצד ב', הודעות שהתקבלו מפוענחות ומשוכפלות כקול
מנוי א' (טקסט לדיבור).

אתה יכול גם להוריד את מה שנקרא צד B. אוואטר קולי של מנוי A, מי יעשה זאת
חזר במדויק על אופן הדיבור של המנוי א'.

ערוץ נפרד יכול לשדר רעשי רקע ורגשות.

כל אותו הדבר נכון לתקשורת וידאו - במיוחד מאז אלמנטים בודדים כבר מזמן
קיימים באפליקציות (מסיכות שונות, רקע בזום וכו').

כן, ישנם היבטים טכניים שכרגע אינם מיושמים במלואם בצורה המתאימה -
לדוגמה, המהירות של המרת דיבור לטקסט תהיה קריטית, אך באמצעות
אלגוריתמים של המרת AI חזויים יכולים להגביר משמעותית את המהירות הזו.

היתרון החשוב ביותר הוא שנדרש רוחב פס מינימלי במדיום השידור
נתונים.

הָהֵן. עיקרון זה יכול לשמש לא רק ליום יום רגיל
תקשורת, אבל גם לתקשורת צבאית ובינעירונית עם עיכובים ארוכים
(תקשורת חלל, בין פלנטרית - ירח, מאדים וכו' :)

למרות שזהו תיאור של הקונספט, למעשה, באחד הפרויקטים שלנו יש כבר כמה
אב טיפוס עם עיקרון זה נמצא בשימוש כבר חודשים.

אבל עוד על זה בפעם הבאה...

מקור: www.habr.com