通訊革命? 新方法可讓您節省 100 倍或更多的音訊和視訊通話頻寬

通訊革命? 新方法可讓您節省 100 倍或更多的音訊和視訊通話頻寬

很多人都記得電視劇《矽谷》是關於程式設計師理查的
Hendrix,他意外地想出了一種革命性的資料壓縮演算法,並決定
建立你的新創公司。

系列的顧問甚至提出了一個評估指標
類似的演算法還有虛構的 Weissman Score。

在故事的進一步發展中,這家新創公司使用該解決方案進行了視訊聊天。

受人尊敬的社區被邀請討論另一個完全不同尋常的問題
音訊視訊通話的資料壓縮原理,用一種新的方式解決了這個問題,
意想不到的一面。

如果您想參與該解決方案的討論,並找出它的共同點
喬納森·斯威夫特的概念和列夫·托爾斯泰的作品,請在貓下。

一點理論

讓我們一般性地描述一下現代音訊通訊的工作原理 - 兩者的原理是相同的
透過 GSM 網路以及即時訊息和 VOIP 網路進行呼叫。

聲音振動被發送到智慧型手機的麥克風,然後以模擬數位形式發送
轉換器(ADC 或 ADC):

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接下來,使用各種編解碼器(G711、G729、OPUS、GSM 等)進行編碼,
新增或不新增加密(SRTP、ZPTP等)並傳送至環境
資料傳輸。

例如,幾乎所有即時通訊工具(WhatsApp、Viber 等)都使用相同的編解碼器(最近通常是 Opus),並且幾乎相同
修改協定(基於SIP、WebRTC)。

資料傳輸網路可以是公共網際網路或GSM網路或
內部網路:

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加密是該方案中的可選元素,例如在大多數情況下
不使用 SIP 電話加密。

但在信使中,相反,他們通常使用自己的專有技術
語音和視訊加密協定。

接下來,發生相反的過程 - 接收者收到資料後,對接收到的信息進行解碼,然後訊號進入 DAC(數位類比轉換器),然後進入連接到揚聲器的音訊放大器:

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現代編解碼器的特色:

G.711 64 Kbps。
G.726 16、24、32 或 40 Kbps。
G.729A 8 KB/秒
GSM 13 Kb/秒。
iLBC 13.3 Kb/秒。 (30ms幀); 15.2 KB/秒。 (20毫秒幀)
Speex 範圍為 2.15 至 22.4 Kb/秒。
G.722 64 Kbps。

因此,例如,在 WhatsApp 或 Skype 上進行 7 分鐘的對話期間,將會出現
大約使用了 1 MB。

讓我們記住這些數字 - 1 分鐘的對話需要 7MB,我們很快就會需要它們。

“列夫·托爾斯泰就像一面鏡子……革命……”

讓我們記住這位偉大的俄羅斯作家最著名的小說:

《戰爭與和平》是列夫·尼古拉耶維奇·托爾斯泰的史詩小說,描述了俄羅斯
1805-1812 年對抗拿破崙的戰爭期間的社會。小說的結尾帶來了
敘述到1820年。

L.N. 的小說《戰爭與和平》托爾斯泰投入了七年的緊張和堅持不懈的工作。手稿證明了世界上最大的作品之一是如何創作的。
《戰爭與和平》:作者的檔案包含超過 5200 張精美的作品。

如果您現在想閱讀這本小說,可以輕鬆下載。

而且這個檔案只有... 1 MB:

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fb2和epub格式,就像zip,rar一樣,原則上可以被認為是一種
編解碼器

讓我們想想——我們在 WhatsApp 上的 7 分鐘對話就流量而言是相等的
花了7年時間寫成的偉大作品!

7分鐘的對話是用opus編解碼器編碼的,小說是用ePub編碼的,體積是一樣的——
1MB,但差別太大了!

格列佛遊記

大家從小就知道喬納森·史威夫特的這部作品,但其實這本書並不是為了
孩子們。

《格列佛遊記》是針對成年人的政治諷刺作品,當然在18歲的背景下。
世紀。

令人驚訝的是,斯威夫特作為另一位同時代人的強烈反對者——
牛頓在他的《格列佛遊記》中不僅預言了衛星的發現
火星(對其特徵進行了相當準確的描述),但也描述了一個相當有趣的
人與人之間的溝通方式:

「……該項目要求完全廢除所有詞語;
該計畫的作者主要提到其健康效益和節省
時間。

畢竟,很明顯,我們所說的每一個字都與一些磨損有關。
肺部,因此會導致我們的壽命縮短。

由於單字只是事物的名稱,因此該項目的作者做出了這樣的假設:
對我們來說,攜帶表達我們所必需的東西會更加方便
想法和願望。

……許多非常有學識和智慧的人都使用這種新的方式來表達他們的想法
借助事物的思想。

唯一的不便之處在於,如果有必要的話,
就各種主題進行長時間的對話,對話者必須攜帶
如果資金不允許僱用一個或多個人,則肩負大捆的東西
兩個身材魁梧的傢伙。我常常碰巧看到兩個這樣的智者,在壓力之下精疲力盡。
沉重的負擔,就像我們的小販。當他們在街上相遇時,他們拍了張照片
背上包包,打開包包,從裡面拿出必要的東西,就這樣進行了對話。
一小時的延續;然後他們把用具堆起來,互相幫忙把東西搬到上面。
肩並肩,道別,分道揚鑣。

但是,對於簡短的對話,您可以將所需的所有物品放在口袋裡
或夾在腋下,並且在家中進行的談話不會引起任何
困難。因此,使用這種方法的人聚集的房間充滿了
適合作為此類人造材料的各種物體
對話。

本發明的另一個優點是它可以用於
作為一種通用語言,所有文明國家都可以理解,適用於家具和家居
各地的器皿都相同或非常相似,因此它們的用途很容易理解。
因此,使節可以輕鬆地與外國國王或
他們完全不懂語言的部長們…”

所以,你可能已經猜到我要說什麼了:)

為什麼空氣振動(聲音)會傳播數百公里和數千公里?
費心編碼(為了盡可能準確有效地將這些空氣振動傳達給接收者),保持必要的頻寬,如果語義
此傳動裝置的負載是否最小,甚至趨於零?

畢竟,人們之間的溝通不是用聲音,而是用意義、內容、語意、思想…

新通訊系統的概念非常簡單 - 在源端 A 有音頻
振動也被數位化,但並不會立即傳送給對方,而是
轉換為文字(語音轉文本),然後從中提取有意義的文本
訂戶 A,他:

  • 可以用所需的最小資料頻寬進行傳輸(甚至可以進行高頻無線電通訊等)
  • 可以使用任何強加密演算法進行加密

在 B 側,收到的訊息被解密並再現為來自
訂閱者 A(文字轉語音)。

你也可以下載所謂的B面。用戶 A 的語音頭像,他會
準確地重複了使用者A的講話方式。

單獨的通道可以傳輸背景噪音和情緒。

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對於視訊通訊也是如此——特別是因為各個元素長期以來都被
存在於應用程式中(各種蒙版、Zoom 中的背景等)。

是的,有些技術方面目前尚未以適當的形式完全實施 -
例如,語音到文字轉換的速度至關重要,但是使用
預測性 AI 轉換演算法可以顯著提高此速度。

最重要的優點是傳輸介質所需的頻寬最小
數據。

那些。這個原則不僅適用於平常的日常生活
通信,也適用於軍事和長途通信,延遲時間長
(太空通訊、行星際-月球、火星等:)

雖然這是概念的描述,但事實上,在我們的一個項目中已經有幾個
採用這項原理的原型機已經使用了幾個月。

但下次會詳細討論...

來源: www.habr.com

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