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 perceptible en la calidad. Las mejoras al códec en forma de ATRAC3, ATRAC3plus y ATRAC Advanced Lossless siguieron en 1999, 2002 y 2006 respectivamente. [1]
Los archivos en formato ATRAC3 originalmente tenían la .aa3extensión ; sin embargo, en la mayoría de los casos, los archivos se almacenaban en un contenedor OpenMG Audio utilizando la extensión .oma. Anteriormente, los archivos que se cifraban con OpenMG tenían la .omgextensión , que fue reemplazada a .omapartir de SonicStage v2.1. El cifrado ya no es obligatorio a partir de la v3.2.
Otros fabricantes de MiniDisc como Sharp y Panasonic también implementaron sus propias versiones del códec ATRAC.
ATRAC fue desarrollado para el formato MiniDisc de Sony . ATRAC se actualizó con la versión 2, luego con la versión 3, la versión 4, la versión 4.5 y los modelos Type R y Type S. [2]
La primera actualización importante fue ATRAC3 (que no debe confundirse con la versión 3 del ATRAC original) en 1999. [3] ATRAC3 se utilizó en MiniDisc, así como en Network Walkman y Vaio Music Clip. ATRAC3plus se lanzó en 2003 para Hi-MD , pero también era compatible con algunos dispositivos PlayStation , VAIO y Xplod. [4]
El 31 de marzo de 2008, Sony abandonó prácticamente por completo los códecs relacionados con ATRAC en Estados Unidos y Europa, y en su Connect Music Store con tecnología SonicStage (el equivalente de Sony a iTunes y iTunes Music Store ). Esto se debió en parte a la baja adopción del formato, y una fuente afirmó que el 90% de los usuarios europeos de Walkman no usaban ATRAC. Los reproductores digitales Walkman fuera de Japón dejaron de funcionar con ATRAC después de septiembre de 2007. [5]
Hasta el 1 de octubre de 2012, ATRAC era el único códec disponible para descargar música de mora hasta que hicieron la transición a un modelo libre de DRM y comenzaron a ofrecer archivos FLAC el año siguiente. [6] [7]
ATRAC9 fue diseñado para el audio de PlayStation y debutó con la PlayStation Vita. [4]
La tasa de bits de 292 kbit/s de ATRAC [8] utilizada en los MiniDiscs originales se diseñó para que fuera cercana a la calidad de audio de un CD. Años más tarde, ATRAC fue mejorado con respecto a versiones anteriores a tasas de bits similares. A modo de comparación, los CD se codifican a 1411,2 kbit/s, y los codificadores sin pérdida pueden codificar la mayoría de los CD por debajo de los 1000 kbit/s, con una mayor reducción de la tasa de bits para contenido más fácil de codificar, como la voz.
Los algoritmos ATRAC se desarrollaron en estrecha colaboración con los ingenieros de desarrollo de circuitos integrados LSI de Sony para ofrecer un producto que pudiera codificar a altas velocidades y con un consumo mínimo de energía. [9] 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 enfatizan el procesamiento de grupos más pequeños de muestras a la vez para ahorrar memoria a costa de la eficiencia de compresión y multiplicadores adicionales. Estas compensaciones son lógicas para los sistemas DSP , donde la memoria a menudo era un bien escaso en comparación con el rendimiento del multiplicador.
Los Walkman de Sony ofrecen una mejor duración de la batería al reproducir archivos ATRAC que al reproducir archivos MP3 . Sin embargo, como Sony solo ha lanzado 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 reproductores de CD de audio para automóviles de Sony es compatible con CD ATRAC . Los minidiscos con canciones en formato ATRAC han sido compatibles en el pasado con los equipos de sonido para automóviles de la marca Eclipse.
ATRAC1 se utilizó por primera vez en el sistema SDDS de Sony para el formato de cine en casa en los años 90 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 tres partes:
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 [10] de un decodificador ATRAC1.
Al igual que ATRAC1 y MP3, ATRAC3 también es un codificador híbrido de subbanda y MDCT , pero con varias diferencias.
En ATRAC3, tres QMF apilados dividen la señal en cuatro partes:
Las cuatro subbandas se codifican mediante MDCT utilizando una transformación de longitud fija. A diferencia de casi todos los formatos modernos, la longitud de la transformación no se puede variar para optimizar los transitorios de codificación. En su lugar, se utiliza una técnica de codificación transitoria más simple denominada control de ganancia, en la que la ganancia de las diferentes subbandas se varía durante un transitorio antes de la MDCT y luego se restaura durante la decodificación después de la MDCT inversa para intentar 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 MDCT originales.
Sony afirma que la principal ventaja de ATRAC3 es su eficiencia de codificación, que fue optimizada para DSP portátiles que proporcionan menos potencia de procesamiento y duración de batería. Sin embargo, como ATRAC es un códec híbrido de subbanda MDCT que es algorítmicamente muy similar a MP3 , cualquier ventaja probablemente sea exagerada. En comparación con formatos más nuevos como Ogg Vorbis que utilizan una MDCT simple en lugar de un híbrido, ATRAC3 debe realizar una QMF inversa adicional que es costosa en términos computacionales , aunque el sistema híbrido reduce significativamente el uso de memoria, lo que probablemente fue un factor dado la memoria limitada disponible cuando se desarrolló ATRAC por primera vez.
Este formato utiliza una velocidad de datos de 132 kbit/s, cuya calidad se anuncia como similar a la del formato MP3 codificado a una velocidad de bits similar. Sin embargo, en una prueba doble ciego independiente (2004/05) sin parámetros de codificación de formato de referencia frente a Ogg Vorbis , AAC y LAME VBR MP3 , ATRAC3 quedó en último lugar. [11]
Esto reduce la velocidad de datos a 66 kbit/s (la mitad de la de LP2), en parte mediante el uso de codificación estéreo conjunta y un filtro de paso bajo en torno a 13,5 kHz. Permite grabar 324 minutos en un MiniDisc de 80 minutos, con el mismo relleno necesario que en LP2.
FFmpeg tiene una implementación [12] 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 tasa de bits de ATRAC3 (hasta 352,8 kbit/s). Atracdenc es una implementación de código abierto de un codificador compatible con ATRAC3 que también puede utilizar el contenedor RealAudio.
El videojuego para PlayStation 3 Race Driver: Grid 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 uno filtrado utilizando 512 bandas de frecuencia de ecualización adaptativa, enrutadas a través de seis unidades de reverberación que funcionan en el mismo coprocesador SPU (uno de los ocho en el chip Cell de la PS3), junto con una mezcla ambisónica híbrida de tercer orden de 7.1 canales . [13]
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, consolas 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, se utilizaba el análisis armónico generalizado (GHA) para extraer componentes tonales, una versión mejorada del proceso utilizado en ATRAC3. Al igual que en versiones anteriores de ATRAC, se utiliza el control de ganancia para controlar el preeco en lugar de las transformaciones de tamaño variable, aunque aparentemente son posibles diferentes ventanas MDCT.
La versión 3.4 de SonicStage , lanzada en febrero de 2006, [14] introdujo la posibilidad de copiar CD a velocidades de bits de 320 y 352. [15] Las velocidades de bits disponibles son: 48, 64, 96, 128, 160, 192, 256, 320 y 352 kbit/s. Las velocidades de bits más nuevas no siempre son compatibles con todos los decodificadores de hardware más antiguos, sin embargo, se ha descubierto que algunos de los equipos más antiguos son compatibles con ciertas velocidades 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. [16] No se evaluó el rendimiento frente a los codificadores MP3 modernos de alta calidad.
ATRAC Advanced Lossless es un códec de audio sin pérdida "escalable" que graba un flujo ATRAC3 o ATRAC3plus con pérdida y lo complementa con un flujo de información de corrección almacenado dentro del propio archivo que permite reproducir la señal original, si se desea. Un reproductor/decodificador puede extraer y utilizar solo los datos ATRAC3 o ATRAC3plus, o puede combinarlos con el flujo de corrección para reproducir perfectamente la información de audio original. Esto permite que el archivo se decodifique como sin pérdida o con pérdida. Se implementa de tal manera que permite que el tamaño del archivo sea menor 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 el flujo ATRAC3 disponible para reproducción sin comprender el formato AAL, y una velocidad de transferencia más rápida entre dispositivos de audio portátiles y PC. [17]
ATRAC Advanced Lossless es ampliamente compatible con reproductores Walkman más antiguos y SonicStage versión 4 o posterior. SonicStage 4 permite la descarga de ATRAC Advanced Lossless a reproductores MiniDisc, PlayStation Portable y PlayStation 3. Los reproductores Walkman más recientes no son compatibles con ATRAC Advanced Lossless/ATRAC.
El uso de un flujo "central" (con pérdida) y "residual" (corrección) por parte de AAL 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 lanzarse al mercado comercial con este esquema para 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.
Según Sony, ATRAC9 es un códec de audio de alta compresión optimizado para juegos, que ofrece un bajo retardo (granularidad) y un bajo uso de CPU y memoria. Se utiliza en las consolas PS5 , PS4 y PS Vita . El middleware de audio como FMOD y Audiokinetic Wwise lo admite. [18] [19]
FFmpeg tiene una implementación [20] de un decodificador ATRAC9.