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Adaptive Transform Acoustic Coding ( ATRAC ) es una familia de algoritmos de compresión de audio patentados desarrollados por Sony . MiniDisc fue el primer producto comercial en incorporar ATRAC en 1992. ATRAC permitió que un disco relativamente pequeño como MiniDisc tuviera el mismo tiempo de ejecución que un CD mientras almacenaba información de audio con una pérdida mínima de calidad perceptible. Las mejoras al códec en forma de ATRAC3, ATRAC3plus y ATRAC Advanced Lossless siguieron en 1999, 2002 y 2006 respectivamente. [1]

Otros fabricantes de MiniDisc como Sharp y Panasonic también implementaron sus propias versiones del códec ATRAC.

El 31 de marzo de 2008, Sony prácticamente eliminó los códecs relacionados con ATRAC en EE. UU. Y Europa, y en su Connect Music Store con tecnología SonicStage (el equivalente de Sony a iTunes y iTunes Music Store ). En octubre de 2009, Sony también anunció que ATRAC se suspendería en todos los mercados restantes. [2]

Calidad de la tasa de bits general [ editar ]

La velocidad de bits original de 292 kbit / s de ATRAC, como se usa en los MiniDiscs originales, fue diseñada para estar cerca de la calidad de un CD acústicamente. Años más tarde, ATRAC se mejoró y generalmente se considera mejor que las versiones anteriores a velocidades de bits similares. A efectos de comparación, los CD se codifican a 1411,2 kbit / s, y los codificadores sin pérdidas pueden codificar la mayoría de los CD por debajo de 1000 kbit / s, con una reducción significativa de la tasa de bits para facilitar la codificación de contenido, como la voz.

Rendimiento [ editar ]

Según los ingenieros de ATRAC, los algoritmos de ATRAC se desarrollaron en estrecha colaboración con los ingenieros de desarrollo de circuitos integrados LSI de Sony para ofrecer un producto tangible que pudiera codificar a altas velocidades y con un consumo de energía mínimo. [3] Esto contrasta con otros códecs desarrollados en computadoras sin tener en cuenta las limitaciones del hardware portátil. Esto se refleja en el diseño de los códecs ATRAC, que tienden a enfatizar el procesamiento de cantidades más pequeñas de muestras a la vez para ahorrar memoria a costa de la eficiencia de compresión y multiplicaciones adicionales. Estas compensaciones son completamente lógicas en los sistemas DSP , donde la memoria a menudo es escasa en comparación con el rendimiento del multiplicador. [ cita requerida ]

Los Walkman de Sony ofrecen una mejor duración de la batería al reproducir archivos ATRAC en comparación con los archivos MP3 . Sin embargo, como Sony solo promovió la compatibilidad con ATRAC en los teléfonos de la serie Sony Ericsson Walkman en el mercado japonés, no es compatible con los teléfonos del mercado GSM / UMTS . La serie Xplod de Sony de reproductores de CD de audio para automóviles admite CD ATRAC. En el pasado, los minidiscos con canciones en formato ATRAC eran compatibles con los equipos de sonido de la marca Eclipse.

ATRAC1 [ editar ]

ATRAC1 se utilizó por primera vez en el sistema SDDS de formato de cine de Sony en la década de 1990 y, en este contexto, es un competidor directo de Dolby Digital (AC3) y DTS . SDDS utiliza ATRAC1 con codificación de 8 canales y con una tasa de codificación total en todos los canales de 1168 kbit / s.

Dos filtros de espejo en cuadratura apilados dividen la señal en 3 partes:

  • 0 a 5,5125 kHz
  • 5,5125 a 11,025 kHz
  • 11,025 hasta 22,05 kHz

Codificación estéreo completa (es decir, canal independiente) con una velocidad de datos de 292 kbit / s.

El paso bajo de alta frecuencia depende de la complejidad del material; algunas codificaciones tienen contenido claro hasta 22,05 kHz.

ATRAC1 también se puede utilizar en modo mono (un canal), duplicando el tiempo de grabación.

FFmpeg tiene una implementación [4] de un decodificador ATRAC1.

ATRAC3 (modos LP2 y LP4) [ editar ]

Al igual que ATRAC1 y MP3, ATRAC3 es también un híbrido subbanda - MDCT codificador, pero con varias diferencias.

En ATRAC3, tres QMF apilados dividen la señal en 4 partes:

  • 0 a 2.75625 kHz (CC af / 16)
  • 2.75625 a 5.5125 kHz ( f / 16 af / 8)
  • 5,5125 a 11,025 kHz ( f / 8 af / 4)
  • 11,025 a 22,05 kHz ( f / 4 af / 2)

A continuación, las cuatro subbandas se codifican en MDCT utilizando una transformada de longitud fija. A diferencia de casi todos los formatos modernos, la longitud de transformación no se puede variar para optimizar los transitorios de codificación. En su lugar, se utiliza una técnica de codificación de transitorios más simple llamada control de ganancia , en la que la ganancia de diferentes subbandas se varía durante un transitorio antes de la MDCT y luego se restaura durante la decodificación después de la MDCT inversa para tratar de suavizar los transitorios. Además, antes de la cuantificación , los componentes tonales se restan de la señal y se cuantifican de forma independiente. Durante la decodificación, se reconstruyen por separado y se vuelven a agregar para reformar los coeficientes originales de MDCT.

Sony afirma que la principal ventaja de ATRAC3 es su eficiencia de codificación, que se ajustó para DSP portátil que proporciona menos potencia informática y duración de la batería. Sin embargo, como ATRAC es un híbrido subbanda - MDCT códec que es algorítmicamente muy similar a MP3 , toda ventaja es probablemente exagerada. Además, en comparación con formatos más nuevos, como Windows Media Audio, que utilizan una MDCT simple en lugar de una híbrida, ATRAC3 debe realizar una QMF inversa adicional y computacionalmente costosa , aunque el sistema híbrido reduce significativamente el uso de memoria, lo que probablemente fue un factor dado el memoria limitada disponible cuando se desarrolló originalmente ATRAC.

Modo LP2

Utiliza una velocidad de datos de 132 kbit / s, cuya calidad se anuncia como similar a la de MP3 codificado a una velocidad de bits similar. Sin embargo, en una prueba doble ciego independiente (2004/05) sin referencia de parámetros de codificación de formato contra Ogg Vorbis , AAC y LAME VBR MP3 , ATRAC3 quedó en último lugar. [5] Desafortunadamente, debido a la falta de transparencia en el control de versiones del codificador ATRAC, no se sabe si el codificador ATRAC3 probado fue óptimo y la investigación posterior no fue concluyente. Es posible que los codificadores ATRAC3 más nuevos ofrezcan un mejor rendimiento.

Modo LP4

Esto reduce la velocidad de datos a 66 kbit / s (la mitad que LP2), en parte mediante el uso de codificación estéreo conjunta y un filtro de paso bajo de alrededor de 13,5 kHz. Permite grabar 324 minutos en un MiniDisc de 80 minutos, con el mismo relleno requerido que LP2.

Notas

FFmpeg tiene una implementación [6] de un decodificador ATRAC3, que fue convertido a precisión fija e implementado en la serie Rockbox de firmware para procesadores ARM , Coldfire y MIPS . RealAudio8 es una implementación de alta velocidad de bits de ATRAC3 (hasta 352,8 kbit / s).

El videojuego Race Driver: Grid de PlayStation 3 utiliza 224 transmisiones simultáneas de audio comprimido ATRAC3, con entre uno y ocho canales por transmisión a frecuencias de muestreo entre 24 y 48 kHz, cada una filtrada con 512 bandas de frecuencia de ecualización adaptativa, enrutadas a través de seis unidades de reverberación. ejecutándose en el mismo coprocesador SPU (uno de los ocho en el chip Cell de la PS3), junto con la mezcla Ambisonic híbrida de tercer orden de 7.1 canales . [7]

ATRAC3plus [ editar ]

Reproducción de CD ATRAC3plus en un estéreo de automóvil Sony.

Este códec se utiliza en dispositivos Sony Hi-MD Walkman (por ejemplo, "Hi-LP y Hi-SP"), reproductores Network Walkman , reproductores Memory Stick , VAIO Pocket, consola PS3 y PSP y reproductores de CD ATRAC . Es un códec híbrido de subbanda / MDCT basado en un QMF de 16 canales seguido de un MDCT de 128 puntos.. Antes de la codificación MDCT, el análisis armónico generalizado (GHA) se utiliza para extraer componentes tonales, una versión mejorada del proceso utilizado en ATRAC3. Como en versiones anteriores de ATRAC, el control de ganancia se usa para controlar preecho en lugar de transformaciones de tamaño variable, aunque aparentemente son posibles diferentes ventanas MDCT.

La versión 3.4 de SonicStage , lanzada en febrero de 2006, [8] introdujo la extracción de CD en velocidades de bits 320 y 352. [9] Las velocidades de bits disponibles son: 48, 64, 96, 128, 160, 192, 256, 320 y 352 kbit / s. Las tasas de bits más nuevas no siempre son compatibles con todos los decodificadores de hardware más antiguos, sin embargo, se ha encontrado que algunos de los hardware más antiguos son compatibles con ciertas tasas de bits ATRAC3plus más nuevas.

Los minidiscos grabados en este formato son incompatibles con reproductores más antiguos.

En una prueba realizada por una empresa independiente, pero financiada por Sony, se concluyó que ATRAC3plus a 64 kbit / s es igual en calidad de sonido subjetiva a un codificador MP3 obsoleto a 128 kbit / s. [10] No se evaluó el rendimiento frente a codificadores MP3 modernos de alta calidad.

ATRAC Advanced Lossless [ editar ]

ATRAC Advanced Losslesses un códec de audio "escalable" sin pérdidas que registra un flujo ATRAC3 o ATRAC3plus con pérdida, y lo complementa con un flujo de información de corrección almacenada dentro del propio archivo que permite reproducir la señal original, si se desea. Un reproductor / decodificador puede extraer y usar solo los datos ATRAC3 o ATRAC3plus, o puede combinarlos con el flujo de corrección para reproducir perfectamente la información de audio original. Esto permite decodificar el archivo como sin pérdida o con pérdida. Está implementado de tal manera que permite que el tamaño del archivo sea más pequeño que las versiones comprimidas o sin comprimir del mismo archivo. La compresión es aproximadamente del 30 al 80% del archivo original. Los beneficios de la compresión escalable incluyen la compatibilidad con versiones anteriores,de modo que los dispositivos más antiguos que no son compatibles con AAL aún pueden tener la transmisión ATRAC3 disponible para reproducción sin comprender el formato AAL y una velocidad de transferencia más rápida entre dispositivos de audio portátiles y PC.[11]

ATRAC Advanced Lossless es ampliamente compatible con los reproductores Walkman más antiguos y SonicStage versión 4 o posterior. SonicStage 4 permite la descarga de ATRAC Advanced Lossless en reproductores de MiniDisc, PlayStation Portable y PlayStation 3 . Los reproductores Walkman recientes no son compatibles con ATRAC Advanced Lossless / ATRAC.

Tecnología comparable [ editar ]

El uso de AAL de un flujo "central" (con pérdida) y "residual" (corrección) es similar a la idea detrás de Opus , MPEG-4 SLS , DTS-HD Master Audio , Dolby TrueHD y Ogg Vorbis bitrate peeling . De hecho, AAL fue el primero en ser lanzado en el mercado comercial con este esquema de compatibilidad con versiones anteriores.

El modo híbrido WavPack y OptimFROG DualStream están en la misma categoría, pero almacenan el flujo de corrección en un archivo separado.

ATRAC9 [ editar ]

Según Sony, ATRAC9 es un códec de audio de alta compresión optimizado para juegos, que ofrece bajo retardo (granularidad) y bajo uso de CPU y memoria. Utilizado en consolas PS4 y PS Vita . El middleware de audio como FMOD y Audiokinetic Wwise lo admite. [12] [13]

Ver también [ editar ]

  • Compresión con pérdida
  • OpenMG
  • SonicStage
  • Walkman

Referencias [ editar ]

  1. ^ "Siliconvalley.com" . Archivado desde el original el 2 de septiembre de 2007 . Consultado el 1 de septiembre de 2007 .
  2. ^ "SonicStage In Its Death Throes, Replaced By New x-app Software (Japan Only)". Sony Insider. Retrieved 2020-12-06.
  3. ^ "Sony Global - ATRAC - Developer's Interview". www.sony.net.
  4. ^ "Source code for ATRAC decoder". Archived from the original on July 26, 2011.
  5. ^ "Results of Multiformat at 128kbit/s Listening Test". listening-tests.freetzi.com.
  6. ^ "Source code for ATRAC3 decoder". Archived from the original on July 26, 2011.
  7. ^ "Develop - Issue 86 - August 2008". Issuu.
  8. ^ "Overseas Model Customer Support". April 7, 2006. Archived from the original on 2006-04-07.
  9. ^ "Overseas Model Customer Support". February 5, 2006. Archived from the original on 2006-02-05.
  10. ^ "ITS test report" (PDF).
  11. ^ "Sony Global - ATRAC - ATRAC Advanced Lossless". www.sony.net.
  12. ^ "FMOD sound formats". Retrieved 26 March 2018.
  13. ^ "include/AK/SoundEngine/Platforms/PS4/AkTypes.h File Reference". Retrieved 26 March 2018.

External links[edit]

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  • Sony.net, ATRAC technology page.