Formatos de Audio

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Formatos de Audio

  1. 1. Formatos de audio Enrique Alexandre (@e_alexandre)
  2. 2. ¿Con o sin pérdidas? • Codificadores con pérdidas (mp3, aac, wma, etc.): • Utilizan modelos perceptuales para eliminar la información irrelevante. • Es imposible reconstruir exactamente la señal original a partir de la codificada. • Codificadores sin pérdidas (.flac, .alac, .ape, etc.): • Se limitan a eliminar la información redundante. • Se puede reconstruir de forma exacta la señal original a partir de la codificada.
  3. 3. ATC ATC-ABS ATAC 1977 OCF MUSICAM PXFM ASPEC 1992 Layer I, Layer II Layer III 1994 ATRAC PASC AC-3 PAC TWIN-VQ ASC 1995 MPEG-2 AAC 1997 MPEG-4 AUDIO 1999
  4. 4. Análisis tiempo/ frecuencia Cuantificación y codificación Codificación entrópica Análisis psicoacústico Asignación de bits Estructura genérica de un codificador de audio MUX
  5. 5. La familia MPEG MPEG-1 MPEG-2 BC MPEG-2 NBC (AAC) MPEG-4
  6. 6. ISO/IEC MPEG-1 • Estándar “semi-abierto”: • Partes normativas e informativas. • Uno o dos canales: • Un solo canal monofónico • Dos canales monofónicos independientes • Dos canales stereo • Joint-stereo • Frecuencias de muestreo: 32 kHz (broadcast), 44.1 kHz (consumer) y 48 kHz (professional). • Bitrates: 32-192 kbps (mono) y 64-384 kbps (stereo).
  7. 7. ISO/IEC MPEG-1 • Tres capas independientes con distintas complejidades: • Capa I: • Proporciona transparencia a 384 kbps. • Complejidad media-baja. • Aplicaciones: Philips Digital Compact Cassette (DCC). • Capa II: • Proporciona transparencia a 256 kbps. • Complejidad media. • Aplicaciones: DAB, DVB, radiodifusión
  8. 8. ISO/IEC MPEG-1 • Capa III (mp3) • Proporciona transparencia a 192 kbps. • Complejidad alta. • Aplicaciones: ISDN (RDSI), Internet.
  9. 9. Nuevas variantes • mp3PRO • Proporciona el doble de rendimiento que el mp3 • Compatible hacia atrás con mp3 • mp3HD • Codificador sin pérdidas compatible hacia atrás con mp3
  10. 10. mp3: Licencias
  11. 11. Codificación estéreo • Objetivo: aprovechar las posibles redundancias (parecido) entre los dos canales de audio. • Herramientas disponibles en el modo Joint Stereo: • Mid/Side Stereo (M/S): Se transmite suma y diferencia en lugar de los canales originales. • Intensity Stereo: Se transmite la energía y la panorámica. Funciona a altas frecuencias (>3kHz).
  12. 12. ISO/IEC MPEG-2 BC • Ampliación compatible hacia atrás con MPEG-1. • Características añadidas: • Frecuencias de muestreo mitad (24, 22.05 y 16 kHz) para aplicaciones con menor ancho de banda. • Codificación multicanal (5.1). • Existe un MPEG-2.5, formato propietario del Fraunhofer, que permite frecuencias de muestreo inferiores (8, 11.025 y 12 kHz).
  13. 13. ISO/IEC MPEG-2 NBC / AAC • Nuevo esquema, no compatible con los anteriores, que proporciona mejor rendimiento de codificación. • Tres modos de operación: • LC (Low Complexity) • Main Profile • SSR (Scalable Sampling Rate) • Proporciona transparencia a 128 kbps (stereo) y 320 kbps (5.1) • Aplicaciones comerciales: • Apple iTunes, Sony PSP, Operadoras móviles (Movistar, Orange, etc,), DRM (Digital Radio Mondiale), DVB, etc.
  14. 14. Variante: HE-AAC ó aacPlus • La misma idea que el mp3PRO • Buena calidad de sonido estéreo a 48 kbps
  15. 15. ISO/IEC MPEG-4 • No es un nuevo esquema de codificación en sí, sino un conjunto de codificadores ya existentes unificados bajo un mismo estándar. • Un fichero MPEG-4 puede contener audio, video, audio sintético, etc. • Extensiones .mp4, .m4a y .3gp
  16. 16. Otros codificadores Ogg Vorbis Musepack Otros
  17. 17. Ogg Vorbis • Codificador de audio libre • Proporciona una calidad muy parecida a un MPEG-2 AAC • Soporta frecuencias de muestreo desde 8kHz hasta 192 kHz • Soporta desde 1 canal hasta 255
  18. 18. Musepack • Codec basado en MPEG-1 Capa II • Pensado para proporcionar muy alta calidad de audio a tasas binarias elevadas • Extensión: .mpc
  19. 19. Otros codecs propietarios • Windows Media Audio (WMA) • Free Lossless Audio Codec (FLAC) • RealAudio
  20. 20. Resumen: codificadores con pérdidas Formato Año Gratis Bitrate Canales Latencia mp3 1993 No 8-320 kbps 2 > 100ms AAC 1997 No 8-529 kbps 48 20-405ms AC-3 1992 No 32-640kbps 6 40.6 ms Musepack 1997 Si 3-1300 kbps 8 ? Vorbis 2000 Si Variable 255 > 100ms WMA 1999 Si (Windows) 8-768 kbps 2 > 100ms
  21. 21. Resumen: codificadores sin pérdidas Formato Velocidad Compresión Híbrido (c/ pérdidas) Código abierto Multicanal Wavpack Muy rápido 58% Si Sí Sí ALAC Rápido 58.5% No Sí (decod) Sí FLAC Muy rápido 58.7% No Sí Sí Monkey’s Rápido 55.5% No Sí Sí
  22. 22. Diccionario de extensiones • Formatos estándar • .aif: AIFF, Audio Interchange File Format • .wav: Waveform Audio • . bwf: Broadcast wave (extensión al .wav) • .raw: Raw audio file (Como un .wav pero sin cabecera)
  23. 23. Diccionario de extensiones • Codificadores con pérdidas: • .mp3: MPEG-1 Capa III • .mp4: MPEG-4 (audio y/o video) • .m4a: MPEG-4 audio • .m4p: Ficheros del iTunes con DRM • .m4v, .mp4v, .cmp, .divx, .xvid: MPEG-4 Video • .3gp, .3g2: MPEG-4 en móviles • .wma: Windows Media Audio • .ogg: Ogg Vorbis
  24. 24. Diccionario de extensiones • Codificadores sin pérdidas • .flac: FLAC, Free Lossless Audio Coder • .m4a: Apple Lossless audio coder
  25. 25. Sonido surround • Un poco de historia: • El sonido surround lleva utilizándose desde los años 30 (3 canales frontales para el cine, desarrollados por Bell Labs) • En 1941 se añadieron los canales traseros, para la película Fantasía de Walt Disney. Era el sistema de sonido Fantasound, también utilizado para el Cinemascope de la Fox. • En los 60 el sistema Dolby Surround se convirtió en el estándar de facto, con 4 canales. • En los 70 se creo el sistema Quad, para música, que acabó desapareciendo por falta de compatibilidad.
  26. 26. Ventajas del surround • El sonido es más claro • No hay un sweet spot • La posición de los altavoces no es tan crítica • Más posibilidades para la mezcla
  27. 27. Dolby AC-3 • Creado en 1991 para la película “Batman returns”. • Es un codificador pensado desde el principio para la industria del cine (audio multicanal), que acabó adaptándose para aplicaciones domésticas (home theater) • Es el estándar para la televisión de alta definición en EEUU y DVD-Video • Velocidades binarias soportadas: desde 32 hasta 640kbps • Frecuencias de muestreo: 32, 44.1 y 28 kHz
  28. 28. Dolby AC-3 • Principales características • Protección de copyright • Marcas de tiempo • Down-mixing • Identificadores de los idiomas • Múltiples tramas auxiliares • Control del margen dinámico
  29. 29. Tecnologías Dolby (consumo) Codificación sin pérdidas, hasta 8 canales 24bits/96kHz Codificación con pérdidas, hasta 7.1 canales a 6 Mbps Codificación con pérdidas, hasta 6.1 canales Codificación con pérdidas, hasta 5.1 canales
  30. 30. Tecnologías Dolby (consumo) Versión para consumo del Dolby analógico Codificador MPEG-2/4 AAC Codificador sin pérdidas para el DVD-Audio Sistema analógico matricial para 5.1 Igual que el pro logic II pero hasta 7.1 Añade canales frontales en altura
  31. 31. Tecnologías Dolby Blu-ray Codec DVD Canales Bitrate Canales Bitrate 5.1 640 kbps 5.1 448 kbps 7.1 1.7 Mbps 8 18 Mbps
  32. 32. Tecnologías Dolby (cine) Audio analógico para cines Codificación con pérdidas. Igual que el de consumo. Extensión a 7.1 Sistema de imagen 3D Añade un canal trasero central al 5.1 Un canal por altavoz en el cine
  33. 33. Tecnologías DTS (consumo) Codificación sin pérdidas, hasta 7.1 canales Codificación con pérdidas, hasta 5.1 canales Equivalente al Prologic II de Dolby Extensión del Neural Surround hasta 11.1
  34. 34. SDDS • Es una tecnología exclusiva para salas de cine • Ofrece hasta 8 canales de sonido • La información se graba en los bordes externos de la película
  35. 35. Dolby AC-3
  36. 36. Dolby AC-3
  37. 37. Dolby AC-3
  38. 38. Dolby AC-3, DTS y SDDS
  39. 39. Ventajas e inconvenientes de DTS • Pueden existir fallos de sincronismo • El ratio de compresión es menor que en AC-3 • Se suele coincidir en que es el formato más fiel al sonido del master • La instalación es más barata
  40. 40. Ventajas e inconvenientes de Dolby AC-3 • Usa un ratio de codificación elevado • Puede haber problemas con los cambios de rollo, aunque se puede evitar • Es el formato más extendido • El audio va sobre la película para evitar problemas de sincronismo
  41. 41. Ventajas e inconvenientes de SDDS • Tiene el ratio de codificación más bajo de todos (creo) • Proporciona 8 canales de sonido, aunque no hay demasiados cines que soporten esto • Está muy ligado a Sony y sus estudios (Columbia, Tristar, etc.) • Es el sistema más caro de instalar
  42. 42. THX • Es un sistema de certificación de la calidad creado en 1983 para asegurar que la película “El retorno del Jedi” se escuchase igual en los mejores cines. • THX viene de Tomlinson Holman’s eXperiment. • THX impone unos requisitos muy estrictos para los cines: • Suelo flotante • Paredes tratadas acústicamente • Pantalla perforada • Ruido de fondo NC-30 • Ángulo de visión • Calidad de la imagen
  43. 43. Altavoces frontales empotrados
  44. 44. Aislamiento entre salas
  45. 45. Control de la reverberación
  46. 46. Posición de la pantalla
  47. 47. Proyección de la película
  48. 48. THX • Criterios de certificación para cines: • Ruido de fondo (NC-30) • Aislamiento acústico • Reverberación • Ángulo de visión • Calidad de la imagen • Equipamiento • Instalación de los equipos
  49. 49. ¿Cómo coloco los altavoces en casa? Estéreo
  50. 50. ¿Cómo coloco los altavoces en casa? Estéreo
  51. 51. 5.1 Colocación de los altavoces 7.1
  52. 52. Dolby True HD Colocación de los altavoces Ordenador

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