La codificación acústica por transformación adaptativa ( ATRAC ) es una familia de algoritmos de compresión de audio patentados desarrollados por Sony . MiniDisc fue el primer producto comercial que incorporó ATRAC, en 1992. ATRAC permitió que un disco relativamente pequeño como MiniDisc tuviera el mismo tiempo de ejecución que un CD y al mismo tiempo almacenara información de audio con una pérdida de calidad mínima perceptible. En 1999, 2002 y 2006 siguieron mejoras en el códec en forma de ATRAC3, ATRAC3plus y ATRAC Advanced Lossless. [1]
Los archivos en formato ATRAC3 originalmente tenían la .aa3extensión; sin embargo, en la mayoría de los casos, los archivos se almacenarían en un contenedor OpenMG Audio usando la extensión .oma. Anteriormente, los archivos cifrados con OpenMG tenían la .omgextensión, que fue reemplazada al .omainiciar SonicStage v2.1. El cifrado ya no es obligatorio a partir de la versión 3.2.
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 la versión 3, la versión 4, la versión 4.5 y el Tipo R y el Tipo 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 prácticamente eliminó los códecs relacionados con ATRAC en los Estados Unidos y Europa, y en su Connect Music Store con tecnología SonicStage (el equivalente de Sony a iTunes e 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 utilizaban 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 sin DRM y comenzaron a ofrecer archivos FLAC el año siguiente. [6] [7]
ATRAC9 fue diseñado para audio de PlayStation y debutó con PlayStation Vita. [4]
La tasa de bits de 292 kbit/s de ATRAC [8] utilizada en los MiniDiscs originales fue diseñada para acercarse a la calidad de audio de un CD. Años más tarde, ATRAC se mejoró con respecto a versiones anteriores con velocidades de bits similares. A modo 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 mayor reducción de la tasa de bits para que el contenido sea más fácil de codificar, como la voz.
Los algoritmos ATRAC se desarrollaron en estrecha colaboración con los ingenieros de desarrollo de circuitos integrados de LSI dentro 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 la compresión y multiplicaciones 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 sólo impulsó 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 admite CD ATRAC . En el pasado, los minidiscos con canciones en formato ATRAC eran compatibles con los estéreos de automóvil de la marca Eclipse.
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 velocidad de codificación total en todos los canales de 1168 kbit/s.
Dos filtros de espejo de cuadratura apilados dividen la señal en 3 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 una subbanda híbrida : codificador MDCT , pero con varias diferencias.
En ATRAC3, tres QMF apilados dividen la señal en 4 partes:
Luego, las cuatro subbandas se codifican MDCT mediante una transformada 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 llamada control de ganancia, en la que la ganancia de diferentes subbandas se varía durante un transitorio antes de la MDCT y luego se restablece 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 adaptada para DSP portátil que proporciona menos potencia informática y duración de la batería. Sin embargo, como ATRAC es un códec híbrido de subbanda - MDCT que es algorítmicamente muy similar al 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 un QMF inverso computacionalmente costoso , aunque el sistema híbrido reduce significativamente el uso de memoria, lo que probablemente fue un factor dada la memoria limitada disponible cuando ATRAC fue desarrollado por primera vez.
Utiliza una velocidad de datos de 132 kbit/s, cuya calidad se anuncia como similar a la del MP3 codificado a una velocidad de bits similar. Sin embargo, en una prueba independiente doble ciego (2004/05) sin referencia de parámetros de codificación de formato frente a Ogg Vorbis , AAC y LAME VBR MP3 , ATRAC3 quedó último. [11]
Esto reduce la velocidad de datos a 66 kbit/s (la mitad que la del 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.
FFmpeg tiene una implementación [12] de un decodificador ATRAC3, que fue convertido a precisión fija e implementado en la serie de firmware Rockbox 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 del codificador compatible con ATRAC3 que también puede utilizar el contenedor RealAudio.
El videojuego de 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 una filtrada utilizando 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 una mezcla Ambisonic híbrida de tercer orden de 7.1 canales . [13]
Este códec se utiliza en dispositivos Sony Hi-MD Walkman (p. ej., "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 utiliza el Análisis Armónico Generalizado (GHA) para extraer componentes tonales, una versión mejorada del proceso utilizado en ATRAC3. Como en versiones anteriores de ATRAC, el control de ganancia se utiliza para controlar el preeco en lugar de transformaciones de tamaño variable, aunque aparentemente son posibles diferentes ventanas MDCT.
SonicStage versión 3.4, lanzada en febrero de 2006, [14] introdujo la extracción de CD en velocidades de bits 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 parte del hardware más antiguo es compatible 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 codificadores MP3 modernos de alta calidad.
ATRAC Advanced Lossless es un códec de audio "escalable" sin pérdidas que graba una secuencia ATRAC3 o ATRAC3plus con pérdida y la complementa con una secuencia de información de corrección almacenada dentro del propio archivo que permite reproducir la señal original, si se desea. Un reproductor/decodificador puede extraer y utilizar solo los datos de 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 pérdidas o con pérdidas. 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 brindar compatibilidad con versiones anteriores, de modo que los dispositivos más antiguos que no son compatibles con AAL aún puedan 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 una 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 recientes no son compatibles con ATRAC Advanced Lossless/ATRAC.
El uso que hace AAL de una transmisión "núcleo" (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 lanzarse al 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.
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. 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.