Windows Media Audio ( WMA ) es una serie de códecs de audio y sus correspondientes formatos de codificación de audio desarrollados por Microsoft . Es una tecnología propietaria que forma parte del marco de Windows Media . WMA consta de cuatro códecs distintos. El códec WMA original, conocido simplemente como WMA , fue concebido como un competidor de los populares códecs MP3 y RealAudio . [2] [3] WMA Pro , un códec más nuevo y avanzado, admite audio multicanal y de alta resolución . [4] Un códec sin pérdidas , WMA Lossless , comprime datos de audio sin pérdida de fidelidad de audio (el formato WMA normal tiene pérdidas ). [4] WMA Voice , dirigido al contenido de voz, aplica compresión utilizando una gama de velocidades de bits bajas . [4] Microsoft también ha desarrollado un formato contenedor digital llamado Advanced Systems Format para almacenar audio codificado por WMA.
El primer códec WMA se basó en un trabajo anterior de Henrique Malvar y su equipo, que fue transferido al equipo de Windows Media de Microsoft. [5] Malvar era investigador senior y gerente del Grupo de Procesamiento de Señales en Microsoft Research , [6] cuyo equipo trabajó en el proyecto MSAudio . [7] El primer códec finalizado se denominó inicialmente MSAudio 4.0 . [8] [9] Posteriormente se lanzó oficialmente como Windows Media Audio , [1] como parte de Windows Media Technologies 4.0. Microsoft afirmó que WMA podía producir archivos que tenían la mitad del tamaño de los archivos MP3 de calidad equivalente; [10] Microsoft también afirmó que WMA ofrecía audio "casi con calidad de CD" a 64 kbit/s. [10] Sin embargo, la primera afirmación fue rechazada por algunos audiófilos [11] y ambas afirmaciones han sido refutadas mediante pruebas de escucha de códecs disponibles públicamente . RealNetworks también cuestionó las afirmaciones de Microsoft sobre la calidad de audio superior de WMA en comparación con RealAudio. [3]
Versiones más nuevas de WMA estuvieron disponibles: Windows Media Audio 2 en 1999, [12] Windows Media Audio 7 en 2000, [13] Windows Media Audio 8 en 2001, [14] y Windows Media Audio 9 en 2003. [4] Microsoft primero anunció sus planes de otorgar licencias de tecnología WMA a terceros en 1999. [15] Antes de Windows XP , los archivos WMA se transmitían principalmente utilizando el filtro de fuente de Windows Media ( códec DirectShow ), y luego se eliminaban en Windows Vista con la incorporación de Media Foundation. [16] Aunque las versiones anteriores de Windows Media Player reproducían archivos WMA, la compatibilidad con la creación de archivos WMA no se agregó hasta la séptima versión. [17] En 2003, Microsoft lanzó nuevos códecs de audio que no eran compatibles con el códec WMA original. Estos códecs eran Windows Media Audio 9 Professional , [4] Windows Media Audio 9 Lossless , [4] y Windows Media Audio 9 Voice . [4]
Todas las versiones de WMA lanzadas desde la versión 9.0 (es decir, 9.1, 9.2 y 10) han sido compatibles con el decodificador v9 original y, por lo tanto, no se consideran códecs separados. La única excepción a esto es el códec WMA 10 Professional cuyo modo Low Bit Rate (LBR) solo es compatible con los decodificadores WMA Professional más antiguos a la mitad de la frecuencia de muestreo (similar a cómo HE-AAC es compatible con AAC-LC). La decodificación de fidelidad total de flujos de bits LBR WMA 10 Professional requiere un decodificador WMA versión 10 o más reciente.
En la mayoría de los casos, un archivo WMA está contenido en el formato de sistemas avanzados (ASF), un formato contenedor propietario de Microsoft para audio o vídeo digital . [18] El formato contenedor ASF especifica cómo se codificarán los metadatos del archivo, similar a las etiquetas ID3 utilizadas por los archivos MP3. Los metadatos pueden incluir el nombre de la canción, el número de pista, el nombre del artista y también valores de normalización de audio . Opcionalmente, este contenedor puede admitir la gestión de derechos digitales (DRM) utilizando una combinación de intercambio de claves de criptografía de curva elíptica , cifrado de bloque DES , un cifrado de bloque personalizado, cifrado de flujo RC4 y la función hash SHA-1 . Consulte Windows Media DRM para obtener más información.
Desde 2008, Microsoft también ha estado utilizando WMA Professional en su formato de archivo interoperable protegido (PIFF) basado en el formato de archivo multimedia base ISO y más comúnmente utilizado para Smooth Streaming, una forma de transmisión de velocidad de bits adaptativa a través de HTTP. Los estándares industriales relacionados, como DECE UltraViolet y MPEG-DASH, no han estandarizado WMA como códec de audio compatible, decidiéndose a favor de los códecs de audio MPEG y Dolby, más habituales en la industria.
Cada archivo WMA presenta una única pista de audio en uno de los cuatro subformatos: WMA, WMA Pro, WMA Lossless o WMA Voice. Estos formatos se implementan de manera diferente entre sí, de modo que son técnicamente distintos y mutuamente incompatibles; es decir, un dispositivo o software compatible con un subformato no admite automáticamente ninguno de los otros códecs. Cada códec se explica con más detalle a continuación.
Windows Media Audio (WMA) es el códec más común de los cuatro códecs WMA. El uso coloquial del término WMA , especialmente en materiales de marketing y especificaciones de dispositivos, normalmente se refiere únicamente a este códec. La primera versión del códec lanzada en 1999 se considera WMA 1. Ese mismo año, la sintaxis del flujo de bits , o algoritmo de compresión , se modificó ligeramente y se convirtió en WMA 2. [12] Desde entonces, se han publicado versiones más nuevas del códec. Se han lanzado, pero el proceso de decodificación sigue siendo el mismo, lo que garantiza la compatibilidad entre las versiones del códec. [12] WMA es un códec de audio con pérdida basado en el estudio de la psicoacústica . Las señales de audio que se consideran imperceptibles para el oído humano se codifican con resolución reducida durante el proceso de compresión.
WMA puede codificar señales de audio muestreadas hasta 48 kHz con hasta dos canales discretos ( estéreo ). WMA 9 introdujo técnicas de codificación de velocidad de bits variable (VBR) y velocidad de bits promedio (ABR) en el codificador MS, aunque ambas eran técnicamente compatibles con el formato original. [12] WMA 9.1 también agregó soporte para audio de bajo retardo, [19] lo que reduce la latencia para la codificación y decodificación.
Fundamentalmente, WMA es un codificador de transformada basado en la transformada de coseno discreto modificado (MDCT), algo similar a AAC , Cook y Vorbis . El flujo de bits de WMA se compone de supertramas, cada una de las cuales contiene 1 o más tramas de 2048 muestras. Si no se utiliza el depósito de bits, una trama equivale a una supertrama. Cada cuadro contiene varios bloques, que son 128, 256, 512, 1024 o 2048 muestras mucho después de haberse transformado al dominio de la frecuencia a través de la MDCT. En el dominio de la frecuencia, se determina el enmascaramiento de las muestras transformadas y luego se utiliza para recuantificar las muestras. Finalmente, las muestras de punto flotante se descomponen en partes de coeficientes y exponentes y se codifican de forma independiente según Huffman . La información estéreo suele estar codificada en el medio/lateral . A velocidades de bits bajas, también se pueden utilizar pares espectrales de líneas (normalmente menos de 17 kbit/s) y una forma de codificación de ruido (normalmente menos de 33 kbit/s) para mejorar la calidad.
Al igual que AAC y Ogg Vorbis, WMA tenía como objetivo abordar las deficiencias percibidas en el estándar MP3. Dados sus objetivos de diseño comunes, los tres formatos terminaron tomando decisiones de diseño similares. Los tres son códecs de transformación pura. Además, la implementación MDCT utilizada en WMA es esencialmente un superconjunto de las utilizadas en Ogg y AAC, de modo que WMA iMDCT y rutinas de ventanas se pueden usar para decodificar AAC y Ogg Vorbis casi sin modificaciones. Sin embargo, la cuantificación y la codificación estéreo se manejan de manera diferente en cada códec. El principal rasgo distintivo del formato estándar WMA es su uso exclusivo de 5 tamaños de bloque diferentes, en comparación con MP3, AAC y Ogg Vorbis, que restringen los archivos a solo dos tamaños. WMA Pro amplía esto añadiendo un tamaño de sexto bloque utilizado a una frecuencia de muestreo de 88,2/96 kHz.
Los dispositivos PlaysForSure certificados , así como una gran cantidad de dispositivos no certificados, que van desde reproductores de música portátiles hasta reproductores de DVD decodificadores , admiten la reproducción de archivos WMA. La mayoría de las tiendas en línea certificadas por PlaysForSure distribuyen contenido utilizando este códec únicamente. En 2005, Nokia anunció sus planes de admitir la reproducción WMA en futuros teléfonos Nokia. [20] Ese mismo año, estuvo disponible una actualización para PlayStation Portable (versión 2.60) que permitió reproducir archivos WMA en el dispositivo por primera vez. [21]
Windows Media Audio Professional (WMA Pro) es un códec con pérdida mejorado estrechamente relacionado con los estándares WMA. Conserva la mayoría de las mismas características generales de codificación, pero también presenta estrategias de cuantificación y codificación de entropía mejoradas, así como una codificación estéreo más eficiente. En particular, se han eliminado muchas de las características de baja velocidad de bits del estándar WMA, ya que el códec central está diseñado para una codificación eficiente en la mayoría de las velocidades de bits. Sus principales competidores incluyen AAC , HE-AAC , Vorbis , Dolby Digital y DTS. Admite profundidad de bits de muestra de 16 y 24 bits, frecuencias de muestreo de hasta 96 kHz y hasta ocho canales discretos ( envolvente de 7.1 canales ). [22] WMA Pro también admite la compresión de rango dinámico , que reduce la diferencia de volumen entre los sonidos más fuertes y más bajos de la pista de audio. Según Amir Majidimehr de Microsoft, WMA Pro podría, en teoría, ir más allá del sonido envolvente 7.1 y admitir "un número ilimitado de canales"; sin embargo, Microsoft optó por limitar su capacidad actual a ocho (7,1 canales discretos). [23]
La sintaxis del flujo de bits del códec se congeló en la primera versión, WMA 9 Pro. [24] Las versiones posteriores de WMA Pro introdujeron codificación de baja velocidad de bits, audio de bajo retardo, [25] modo de interpolación de frecuencia, [26] y una gama ampliada de opciones de codificación de frecuencia de muestreo y profundidad de bits . Un archivo WMA 10 Pro comprimido con modo de interpolación de frecuencia comprende una pista WMA 9 Pro codificada a la mitad de la frecuencia de muestreo original, que luego se restaura utilizando un nuevo algoritmo de compresión. [27] En esta situación, los reproductores WMA 9 Pro que no se han actualizado al códec WMA 10 Pro solo pueden decodificar la transmisión WMA 9 Pro de menor calidad. A partir de WMA 10 Pro, la codificación de ocho canales comienza a 128 kbit/s y las pistas se pueden codificar con la resolución nativa de CD de audio (44,1 kHz, 16 bits), que anteriormente era el dominio del estándar WMA.
A pesar del creciente número de dispositivos compatibles y su superioridad sobre WMA, WMA Pro todavía tiene poco soporte de hardware y software. Algunas excepciones notables a esto son Microsoft Zune (limitado a estéreo), [28] Xbox 360 , [29] dispositivos con Windows Mobile con Windows Media Player 10 Mobile, [30] dispositivos Toshiba Gigabeat y Motorola más nuevos , [31] [ 32] y dispositivos que ejecutan versiones recientes del firmware alternativo de Rockbox . [33] Además, WMA Pro es un requisito para el programa de certificación WMV HD . [34] En cuanto al software, Verizon utiliza WMA 10 Pro para su servicio de música V CAST, [35] y Windows Media Player 11 ha promocionado el códec como una alternativa a WMA para copiar pistas de CD de audio. [36] WMA Pro es compatible con Silverlight a partir de la versión 2 (aunque sólo en modo estéreo). En ausencia del hardware de audio adecuado, WMA Pro puede mezclar automáticamente audio multicanal a estéreo o mono y una resolución de 24 bits a 16 bits durante la reproducción.
Un ejemplo notable del uso de WMA Pro en lugar de WMA Standard es el sitio web de NBC Olympics que utiliza WMA 10 Pro en su modo de baja tasa de bits a 48 kbit/s. [ cita necesaria ]
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Windows Media Audio 9 Lossless es una encarnación sin pérdidas de Windows Media Audio, un códec de audio de Microsoft , lanzado a principios de 2003. Comprime un CD de audio en un rango de 206 a 411 MB, a velocidades de bits de 470 a 940 kbit/s. El resultado es un duplicado bit a bit del archivo de audio original; en otras palabras, la calidad de audio del CD será la misma que la del archivo cuando se reproduzca. WMA Lossless utiliza la misma extensión de archivo .WMA que otros formatos de Windows Media Audio. Admite 6 canales discretos y audio sin pérdidas de hasta 24 bits/96 kHz. El formato nunca ha sido documentado públicamente, aunque los proyectos libav y ffmpeg han realizado ingeniería inversa a un decodificador de código abierto para plataformas que no son de Microsoft .
Windows Media Audio Lossless (WMA Lossless) es un códec de audio sin pérdidas que compite con ATRAC Advanced Lossless, Dolby TrueHD , DTS-HD Master Audio , Shorten , Monkey's Audio , FLAC , Apple Lossless y WavPack (desde finales de 2011, [37] [ 38] [39] los últimos tres tienen la ventaja de ser software de código abierto y estar disponibles para casi cualquier sistema operativo ). Diseñado para fines de archivo, [40] comprime señales de audio sin pérdida de calidad del original usando VBR. Cuando se descomprime, la señal de audio es una réplica exacta del original. La primera versión del códec, WMA 9 Lossless, y sus revisiones admiten audio de hasta 96 kHz y 24 bits para hasta 6 canales discretos ( envolvente de 5.1 canales ) con control de compresión de rango dinámico. La relación de compresión típica para la música varía entre 1,7:1 y 3:1. [40] [41] [42]
El soporte de hardware para el códec está disponible en Cowon A3, [43] Cowon S9, Bang & Olufsen Serenata [44] Sony Walkman NWZ-A y NWZ-S series, Zune 4, 8 , 80 30 , Zune 120 (con versión de firmware). 2.2 o posterior) y Zune HD , Xbox 360 , [29] dispositivos con Windows Mobile con Windows Media Player 10 Mobile, [30] Windows Phone (versión 8 y superior), modelos Toshiba Gigabeat S y V, Toshiba T-400 , el Meizu M3 y los reproductores de música Insignia NS-DV, Pilot y Sport de Best Buy . Logitech Squeezebox Touch ahora admite el formato de forma nativa a pesar de que anteriormente solo lo admitía mediante transcodificación. Al igual que WMA Standard, algunas tiendas en línea utilizan WMA Lossless para distribuir música en línea. [45] [46] Al igual que WMA Pro, el decodificador WMA Lossless puede realizar una mezcla cuando no hay hardware de audio compatible. [ cita necesaria ] A partir de 2012, los proyectos ffmpeg y libav tienen decodificadores WMA Lossless de código abierto basados en ingeniería inversa del decodificador oficial. A partir del 20 de junio de 2012, ffmpeg solo puede descodificar correctamente archivos WMA de 16 bits.
Windows Media Audio Voice (WMA Voice) es un códec de audio con pérdida que compite con Speex (utilizado en el servicio en línea Xbox Live de Microsoft [47] ), ACELP y otros códecs. Diseñado para aplicaciones de reproducción de voz de bajo ancho de banda, [48] emplea filtrado de paso bajo y paso alto de sonido fuera del rango de frecuencia del habla humana para lograr una mayor eficiencia de compresión que WMA. Puede detectar automáticamente secciones de una pista de audio que contengan voz y música y utilizar en su lugar el algoritmo de compresión WMA estándar. [24] WMA Voice admite hasta 22,05 kHz para un solo canal (mono) únicamente. [48] La codificación está limitada a una velocidad de bits constante (CBR) y hasta 20 kbit/s. La primera y única versión del códec es WMA 9 Voice.
Los dispositivos con Windows Mobile y Windows Media Player 10 Mobile tienen soporte nativo para la reproducción de voz WMA 9. [30] Además, BBC World Service ha empleado WMA Voice para su servicio de transmisión de radio por Internet . [49]
Microsoft afirma que el audio codificado con WMA suena mejor que MP3 con la misma velocidad de bits; Microsoft también afirma que el audio codificado con WMA a velocidades de bits más bajas suena mejor que MP3 a velocidades de bits más altas. [50] Las pruebas de escucha doble ciego con otros códecs de audio con pérdida han mostrado resultados variables, desde no respaldar las afirmaciones de Microsoft sobre su calidad superior hasta la supremacía sobre otros códecs. Una prueba independiente realizada en mayo de 2004 a 128 kbit/s mostró que WMA era aproximadamente equivalente a LAME MP3; inferior a AAC y Vorbis; y superior a ATRAC3 (versión de software). [51]
Algunos estudios concluyeron:
Las afirmaciones de Microsoft sobre la calidad del sonido WMA han generado quejas con frecuencia. "Algunos audiófilos cuestionan las afirmaciones de Microsoft sobre la calidad de WMA", según un artículo publicado por EDN. [11] Otro artículo de MP3 Developments escribió que la afirmación de Microsoft sobre audio con calidad de CD a 64 kbit/s con WMA estaba "muy lejos de la verdad". [52] En las primeras etapas del desarrollo de WMA, un representante de RealNetworks afirmó que WMA era un "esfuerzo claro e inútil de Microsoft para alcanzar a RealAudio 8". [53]
Microsoft ha afirmado en ocasiones que la calidad del sonido de WMA a 64 kbit/s es igual o superior a la del MP3 a 128 kbit/s (la mayoría de los oyentes consideran que tanto WMA como MP3 son casi transparentes a 192 kbit/s). En un estudio de 1999 financiado por Microsoft, los Laboratorios Nacionales de Pruebas de Software (NSTL) descubrieron que los oyentes preferían WMA a 64 kbit/s a MP3 a 128 kbit/s (codificado por MusicMatch Jukebox ). [54]
Tanto los codificadores MP3 como WMA han sido objeto de desarrollo y mejora activos durante muchos años, por lo que su calidad relativa puede cambiar con el tiempo.
Además de Windows Media Player, la mayoría de los formatos de compresión WMA se pueden reproducir usando ALLPlayer , VLC media player , [55] Media Player Classic , [56] MPlayer , RealPlayer , Winamp , Zune Software (con ciertas limitaciones: compatibilidad con complementos DSP y DirectSound). la salida está deshabilitada usando el complemento WMA predeterminado), [ cita necesaria ] y muchos otros reproductores multimedia de software. El software de administración de medios Microsoft Zune es compatible con la mayoría de los códecs WMA, pero utiliza una variación de Windows Media DRM que utiliza PlaysForSure.
El proyecto FFmpeg ha realizado ingeniería inversa y reimplementado los códecs WMA para permitir su uso en sistemas operativos compatibles con POSIX como Linux . El proyecto Rockbox amplió aún más este códec para que sea adecuado para núcleos integrados, permitiendo la reproducción en reproductores MP3 portátiles y teléfonos móviles que ejecuten software de código abierto. RealNetworks ha anunciado planes para admitir la reproducción de archivos WMA sin DRM en RealPlayer para Linux. [57] En la plataforma Macintosh , Microsoft lanzó una versión PowerPC de Windows Media Player para Mac OS X en 2003, [58] pero el desarrollo del software ha cesado. Actualmente, Microsoft respalda el Flip4Mac WMA de terceros , un componente de QuickTime que permite a los usuarios de Macintosh reproducir archivos WMA en cualquier reproductor que utilice el marco QuickTime. [59] Flip4Mac, sin embargo, actualmente no es compatible con el códec Windows Media Audio Voice. [60]
La plataforma principal de Android no es compatible con WMA, pero existe software WMA de terceros para dispositivos Android. [61]
El formato WMA se puede reproducir en casi todos los dispositivos Windows Mobile y posteriores Windows Phone.
Hay muchos paquetes de software propietarios y de código abierto que pueden exportar audio en formato WMA, incluidos, entre muchos otros, Windows Media Player, Windows Movie Maker , Microsoft Expression Encoder , Sony Sound Forge , GOM Player , RealPlayer , [62] Adobe Premiere Pro , [ 63] Adobe Audition , [64] Adobe Soundbooth y reproductor multimedia VLC . [65] Microsoft Office OneNote admite la codificación en todos los códecs WMA, [66] y Windows Media Encoder también admite todas las opciones de resolución y velocidad de bits disponibles.
Los códecs WMA se utilizan con mayor frecuencia con el formato contenedor ASF, que tiene una función DRM opcional. Windows Media DRM, que puede usarse junto con WMA, admite servicios de suscripción de música por tiempo limitado, como los que ofrecen los servicios de descarga ilimitada, incluidos MTV's URGE , Napster , Rhapsody , Yahoo! Música ilimitada y Virgin Digital . Windows Media DRM, un componente de PlaysForSure y Windows Media Connect , es compatible con muchos dispositivos de audio portátiles modernos y clientes de transmisión de medios como Roku , SoundBridge , Xbox 360 y Wii . Los reproductores que admiten el formato WMA pero no Windows Media DRM no pueden reproducir archivos protegidos con DRM.
Algunos audiófilos cuestionan las afirmaciones de Microsoft sobre la calidad de WMA