Акустическое кодирование с адаптивным преобразованием - Adaptive Transform Acoustic Coding

Акустическое кодирование с адаптивным преобразованием
Atrac.png
Расширение имени файла
.aa3
.oma
.в 3
.в 9
РазработанSony Corporation
Тип форматаФормат аудиофайла

Акустическое кодирование с адаптивным преобразованием (ATRAC) - это семейство проприетарных алгоритмы сжатия звука разработан Sony. MiniDisc был первым коммерческим продуктом, включающим ATRAC в 1992 году. ATRAC позволил относительно небольшому диску, например MiniDisc, иметь такое же время работы, как и компакт диск при сохранении аудиоинформации с минимальной потерей воспринимаемого качества. В 1999, 2002 и 2006 годах последовали улучшения кодеков в форме ATRAC3, ATRAC3plus и ATRAC Advanced Lossless соответственно.[1]

Другие производители мини-дисков, такие как Sharp и Panasonic также реализовали собственные версии кодека ATRAC.

Sony почти отказалась от кодеков, связанных с ATRAC, в США и Европе, а также в их странах. SonicStage питание Подключить музыкальный магазин (Эквивалент Sony iTunes и Музыкальный магазин iTunes ) 31 марта 2008 года. Однако он продолжается в Японии и других странах.

Общее качество битрейта

Исходный битрейт ATRAC 292 кбит / с, который использовался на оригинальных мини-дисках, был разработан так, чтобы акустически приближаться к качеству CD. Спустя годы ATRAC был улучшен и, как правило, считается лучше, чем более ранние версии с аналогичным битрейтом. Для сравнения: компакт-диски кодируются со скоростью 1411,2 кбит / с, а кодеры без потерь могут кодировать большинство компакт-дисков со скоростью ниже 1000 кбит / с со значительным снижением битрейта для упрощения кодирования контента, такого как голос.

Спектакль

По словам инженеров ATRAC, алгоритмы ATRAC были разработаны в тесном сотрудничестве с LSI Инженеры-разработчики интегральных схем в Sony, чтобы предоставить материальный продукт, который может кодировать с высокой скоростью и с минимальным энергопотреблением.[2] Это контрастирует с другими кодеками, разработанными на компьютерах без учета ограничений портативного оборудования. Это отражено в конструкции кодеков ATRAC, которые, как правило, делают упор на обработку меньшего количества выборок за раз для экономии памяти за счет эффективности сжатия и дополнительных умножений. Эти компромиссы вполне логичны. DSP системы, в которых память часто дороже, чем производительность умножителя.[нужна цитата ]

Sony Walkmans обеспечивают лучшее время автономной работы при воспроизведении файлов ATRAC по сравнению с MP3 файлы. Однако, поскольку Sony продвинула совместимость ATRAC только в Сони Эрикссон Телефоны серии Walkman на японском рынке не поддерживаются в GSM /UMTS рынок телефонов. Sony Xplod Серия автомобильных аудио проигрывателей компакт-дисков поддерживает компакт-диски ATRAC. Минидиски с песнями в формате ATRAC в прошлом поддерживались автомобильными стереосистемами Eclipse.

ATRAC1

ATRAC1 был впервые использован в собственном театральном формате Sony. SDDS системы в 1990-х годах, и в этом контексте является прямым конкурентом Dolby Digital (AC3) и DTS. SDDS использует ATRAC1 с 8-канальным кодированием и с общей скоростью кодирования по всем каналам 1168 кбит / с.

Два сложены квадратурные зеркальные фильтры разделить сигнал на 3 части:

  • От 0 до 5,5125 кГц
  • От 5,5125 до 11,025 кГц
  • От 11,025 до 22,05 кГц

Полный стерео (т.е. независимый канал) кодирование со скоростью передачи данных 292 кбит / с.

Высоко-частота lowpass зависит от сложности материала; в некоторых кодировках есть содержимое до 22,05 кГц.

ATRAC1 также можно использовать в мононуклеоз (один канал) режим, удвоение времени записи.

FFmpeg имеет реализацию[3] декодера ATRAC1.

ATRAC3 (режимы LP2 и LP4)

Как и ATRAC1 и MP3, ATRAC3 также является гибридом поддиапазон -MDCT кодировщик, но с некоторыми отличиями.

В ATRAC3 три объединенных QMF разбивают сигнал на 4 части:

  • От 0 до 2,75625 кГц (от постоянного до ж/16)
  • От 2,75625 до 5,5125 кГц (ж/ 16 к ж/8)
  • От 5,5125 до 11,025 кГц (ж/ 8 к ж/4)
  • От 11,025 до 22,05 кГц (ж/ 4 к ж/2)

Четыре поддиапазоны затем кодируются MDCT с использованием преобразования фиксированной длины. В отличие от почти всех современных форматов, длина преобразования не может быть изменена для оптимизации переходных процессов кодирования. Вместо этого используется более простой переходный метод кодирования, называемый взять под контроль используется, в котором усиление различных поддиапазонов изменяется во время переходного процесса до MDCT, а затем восстанавливается во время декодирования после обратного MDCT, чтобы попытаться сгладить переходные процессы. Кроме того, до квантование, тональные компоненты вычитаются из сигнала и независимо квантуются. Во время декодирования они отдельно реконструируются и добавляются обратно для преобразования исходных коэффициентов MDCT.

Sony утверждает, что основным преимуществом ATRAC3 является эффективность кодирования, которая была настроена для портативного DSP, который обеспечивает меньшую вычислительную мощность и время автономной работы. Однако, поскольку ATRAC - гибрид поддиапазон -MDCT кодек, который алгоритмически очень похож на MP3, любое преимущество, наверное, преувеличено. Кроме того, по сравнению с новыми форматами, такими как Windows Media Audio которые используют простое MDCT, а не гибридное, ATRAC3 должен выполнять дополнительные и дорогостоящие в вычислительном отношении обратные операции.QMF, хотя гибридная система действительно значительно снижает использование памяти, что, вероятно, было фактором, учитывая ограниченность памяти, доступную при первоначальной разработке ATRAC.

LP2 режим

При этом используется скорость передачи данных 132 кбит / с, качество которой рекламируется как аналогичное качеству MP3 кодируется с аналогичной скоростью передачи данных, однако в независимом двойной слепой тест (2004/05) без ссылки на параметры кодирования формата Ogg Vorbis, AAC, и ЛАМЕ VBR MP3, ATRAC3 пришел последним.[4] К сожалению, из-за отсутствия прозрачности в управлении версиями кодировщика ATRAC неизвестно, был ли протестированный кодировщик ATRAC3 оптимальным, и последующее расследование было безрезультатным. Возможно, более новые кодировщики ATRAC3 предлагают лучшую производительность.

LP4 режим

Это снижает скорость передачи данных до 66 кбит / с (вдвое меньше, чем у LP2), частично за счет использования совместного стереокодирования и фильтр нижних частот около 13,5 кГц. Он позволяет записать 324 минуты на 80-минутный мини-диск с тем же заполнением, что и LP2.

Заметки

FFmpeg имеет реализацию[5] декодера ATRAC3, который был преобразован в фиксированная точность и реализован в Rockbox серия прошивок для РУКА, Холодный огонь и MIPS процессоры. RealAudio8 представляет собой высокоскоростную реализацию ATRAC3 (до 352,8 кбит / с).

В PlayStation 3 видео игра Гонщик: Сетка использует 224 одновременных потока сжатого звука ATRAC3 с от одного до восьми каналов на поток при частотах дискретизации от 24 до 48 кГц, каждый из которых фильтруется с использованием 512 частотных полос адаптивного выравнивания, маршрутизируемых через шесть блоков реверберации, работающих на одном сопроцессоре SPU ( один из восьми на чипе Cell PS3), наряду с 7.1-канальным гибридным третьим порядком Амбисонный смешивание.[6]

ATRAC3plus

CD ATRAC3plus для воспроизведения на автомобильной стереосистеме Sony.

Эта кодек используется в Sony Привет-MD Walkman устройства (например, "Hi-LP и Hi-SP"), сеть Walkman игроки, Карта памяти игроки, VAIO Карман, PS3 и PSP консоль и ATRAC CD проигрыватели. Это гибридный поддиапазон /MDCT кодек на основе 16 каналов QMF с последующим 128-балльным MDCT. До кодирования MDCT для извлечения тональных компонентов использовался обобщенный гармонический анализ (GHA), улучшенная версия процесса, используемого в ATRAC3. Как и в предыдущих версиях ATRAC, управление усилением используется для управления предварительным сигналом, а не преобразованиями переменного размера, хотя, очевидно, возможны различные окна MDCT.

SonicStage версия 3.4, выпущенная в феврале 2006 г.,[7] представил риппинг компакт-дисков с битрейтом 320 и 352.[8] Доступные битрейты: 48, 64, 96, 128, 160, 192, 256, 320 и 352 кбит / с. Новые битрейты не всегда совместимы со всеми старыми аппаратными декодерами, однако было обнаружено, что некоторое старое оборудование совместимо с некоторыми новыми битрейтами ATRAC3plus.

Мини-диски, записанные в этом формате, несовместимы со старыми плеерами.

В ходе тестирования, проведенного независимой фирмой, но финансируемого Sony, был сделан вывод, что ATRAC3plus на скорости 64 кбит / с по субъективному качеству звука равен устаревшему кодировщику MP3 на скорости 128 кбит / с.[9] Производительность по сравнению с современными высококачественными кодировщиками MP3 не оценивалась.

ATRAC Advanced Lossless

ATRAC Advanced Lossless представляет собой «масштабируемый» аудиокодек без потерь, который записывает поток ATRAC3 или ATRAC3plus с потерями и дополняет его потоком корректирующей информации, хранящейся в самом файле, что позволяет при желании воспроизвести исходный сигнал. Проигрыватель / декодер может извлекать и использовать только данные ATRAC3 или ATRAC3plus, или он может комбинировать их с потоком коррекции для идеального воспроизведения исходной аудиоинформации. Это позволяет декодировать файл как без потерь, так и с потерями. Он реализован таким образом, чтобы размер файла был меньше, чем у несжатых или сжатых версий того же файла. Сжатие составляет примерно 30–80% от исходного файла. Преимущества масштабируемого сжатия включают обеспечение обратной совместимости, так что более старые устройства, не поддерживающие AAL, могут по-прежнему иметь поток ATRAC3, доступный для воспроизведения без понимания формата AAL, и более высокую скорость передачи между портативными аудиоустройствами и ПК.[10]

ATRAC Advanced Lossless широко поддерживается в более старых версиях. Walkman плееры и SonicStage версии 4 или более поздней. SonicStage 4 позволяет загружать ATRAC Advanced Lossless на проигрыватели мини-дисков, PlayStation портативный, и PlayStation 3. Последние плееры Walkman не поддерживают ATRAC Advanced Lossless / ATRAC.

Сопоставимая технология

Использование AAL "основного" (с потерями) и "остаточного" (корректирующего) потока аналогично идее, лежащей в основе Opus, MPEG-4 SLS, DTS-HD Master Audio, Dolby TrueHD и Ogg Vorbis битрейт пилинг. Фактически, AAL был первым, выпущенным на коммерческий рынок с этой схемой для обратной совместимости.

WavPack гибридный режим и OptimFROG DualStream находятся в той же категории, но хранят поток коррекции в отдельном файле.

ATRAC9

По словам Sony, ATRAC9 - это аудиокодек с высокой степенью сжатия, оптимизированный для игр, предлагающий низкую задержку (детализацию) и низкое использование ЦП и памяти. PS4 и PS Vita консоли. Аудио промежуточное ПО, такое как FMOD и Аудиокинетический Wwise поддерживает это.[11][12]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ "Siliconvalley.com". Архивировано из оригинал на 2007-09-02. Получено 2007-09-01.
  2. ^ "Sony Global - ATRAC - Интервью разработчика".
  3. ^ Исходный код для декодера ATRAC В архиве 26 июля 2011 г. Wayback Machine
  4. ^ «Результаты теста прослушивания в мультиформате со скоростью 128 кбит / с».
  5. ^ Исходный код для декодера ATRAC3 В архиве 26 июля 2011 г. Wayback Machine
  6. ^ «Разработка - Выпуск 86 - август 2008».
  7. ^ Архив выпусков программного обеспечения
  8. ^ Примечания к выпуску SonicStage 3.4
  9. ^ Отчет об испытаниях ИТС
  10. ^ "Sony Global - ATRAC - ATRAC Advanced Lossless".
  11. ^ "Звуковые форматы FMOD". Получено 26 марта 2018.
  12. ^ "include / AK / SoundEngine / Platforms / PS4 / AkTypes.h Ссылка на файл". Получено 26 марта 2018.

внешние ссылки

  • ATRACLife.com - Этот домен сейчас припаркован, содержание форума доступно только из кеша Google.

Новостной портал, дискуссионные форумы и загрузки, связанные с ATRAC.

  • Sony.net, Страница технологии ATRAC.