最新的音频压缩标准

文章作者:Brian Dipert

二十年前,大部分数字音乐要么从服务器下载或从CD中删除,然后在本地存储并播放。如今,各种订阅服务的上升已经发展并复杂了这种情况......

在我最近的覆盖范围内高分辨率音频播放器(以及喂养它们内容的服务)和外部DAC和放大器,我意识到我已经在读者队折腾了很多新的和潜在的陌生症。自从我上次覆盖以来,已经有一段时间了(20年,确切地说!)无损有损音频压缩标准深入,从那时起,世界上移动了,所以缩写更新可能会逾期。

首先,也许是显而易见的,20年前,大量的数字音乐不是从服务器下载,就是从CD上截取,然后存储在本地播放。如今,各种各样的方兴未艾订阅服务已经发展并复杂了这种情况;给定的服务需要支持具有各种处理能力的播放客户端的多样性,并且在比特延长和延迟的多样性(以及随时间的参数中的可变性)。因此,云处的适应性是至关重要的。

潮汐例如,我最近经常提到的一项音乐服务,因为它针对的是“高保真”(HiFi)服务层。先看了看基线提供“溢价”,潮汐流(在一些平台上,还提供DRM-inclusive下载)在两个比特率,96 kbps(潮汐称之为“正常”,通常被认为是等效质量遗留128 kbps MP3)和320 kbps(“高,”和比特率高于使用万博客户端最新版竞争对手如亚马逊音乐无限和Apple iTunes),在两种情况下都利用了AAC.(高级音频编码)有损压缩标准。AAC, MPEG-4的核心音频编解码器,在2001年甚至还没有包含在我的测试套件中MP3(MPEG-1和MPEG-2 Audio Layer III)、RealAudio和WMA (Windows Media Audio)。三分之后,我仍然写作诸如“到目前为止缺乏广泛的行业支持,因此限制了消费者可以发挥音量的设备的类型。”然而,谢谢于苹果对AAC的拥抱,特别是之后公司删除了Fairplay DRM,继承人显而易见的是王位。

现在轮到潮汐的“高保真”产品了。至少,即使内容是“仅”红皮书音频cd等效质量(16位每通道样本,两个通道,44.1 kHz采样率,为~1.411 Mbps的未压缩比特流),潮汐仍然提供两种无损压缩格式之一以减少比特率(和,下载,文件大小):万博客户端最新版FLAC(免费无损音频编解码器)对于大多数客户端,以及ALAC(苹果无损音频编解码器)的iOS设备。引用维基百科的话,“经过FLAC算法压缩的数字音频通常可以缩减到原始大小的50%到70%。”

如果更大的样本大小更高的采样率你的特长是什么MQA(主质量经过身份验证),潮汐支持其HIFI层订阅者以及其内容库的子集。MQA,就像AAC一样,是一个有损压缩算法乍一看似乎是讽刺意味的是,我们谈论了我们谈论了一个假设的最高质量的产品(不出所料,那么声音毛利社区的格式的拥抱已经存在混合回应)。但与AAC(及其MP3和其他感知编码同行)不同,MQA确实如此不是利用各种精神声学建模技术来减少比特率,例如20年前提到的比特率:

  • 低通滤波,或移除超过一定频率的所有音频信息;
  • 将原来的两个声道立体声转换成单声道,完全或高于某一频率;
  • 相位崩溃,或两个通道之间的相位差消除,完全或高于某一频率;
  • 频率掩模,其中响亮的音调在附近频率中的较低批量信息;和
  • 颞掩模,其中响亮的音调掩模较低的批量信息,两者均在时间上遵循掩蔽音调。

相反,MQA利用时域adpcm.(自适应差分脉冲码调制)来降低比特率。更多关于MQA的内容来自维基百科:

[MQA]分层地将较高频带中的相对较少的能量压缩到使用专有的抖动技术中嵌入在较低频带中的数据流中,但在解码之后,结果将是无损存档。在一系列这样的操作之后,得到的44.1kHz数据,分层数据流和最终的“接触”流(从解包所有层和原件之间的有损信号之间的压缩差异)被提供给回放设备。鉴于较高频率预期的能量较低,并且仅使用一个额外的频段层(96/24的高44.1 kHz频段,填充为48/16的抖动)和一个触摸流(原始96/24和48之间的压缩差异/ 16)分发在一起作为48/24流,其中48/16位抽取部分可以通过正常的48/16播放设备播放。标准格式的一个差异是采样过程。音频流被采样并与a卷积三角形功能,并在播放期间稍后插补。

让我们思考一下。为了让Tidal成功地流媒体或下载音乐到客户端,Tidal的服务器必须首先弄清楚与客户端相连的帐户与哪个服务层(高级服务层或HiFi服务层)相关联。然后,它需要确定客户端是否支持下载。万博客户端最新版接下来,它必须确定客户端支持的质量级别选项(普通,高,HiFi和/或主)(以及,对于HiFi,客户端是否是iOS设备),以及客户端在流媒体和下载中更喜欢的质量选项;万博客户端最新版以下是我的Android智能手机Tidal应用的截图示例:

屏幕截图Android Tidal应用程序流媒体选项

屏幕截图的Android TIDal App下载选项

渴望给定的质量水平和实际能够做到是两码事获得质量水平。例如,如果客户端在较差的蜂窝数据连接(始终如一的基础上),例如,可能无法实现320kbps“高”流,从而需要暂时下油门到“正常”模式。毕竟这项工作后,您仍然“只有”在客户的挥发性或非易失性记忆中有一个居民的音乐轨道;然后,您仍然需要从那里到达蓝牙耳机,超过一个更加比特的受约束(更不用说甚至更低的功耗苛刻)的无线链路。

当前由蓝牙SIG(特殊兴趣组)指定的标准音频编解码器作为任何需要支持A2DP.基于蓝牙设备(发射器和/或接收器)SBC(低复杂度子带编解码器)。SBC的历史和MP3差不多,正如相关维基百科词条所述,“它的设计目的是在中等比特率下获得相当好的音频质量,同时保持较低的计算复杂度,考虑到蓝牙带宽限制和处理能力。”

SBC的工作还算不错,尤其是在语音方面,但它仍处于被LC3.(低复杂性通信编解码器)。并调用SBC“高保真”是,妄想。因此,将门打开到一群可选的其他编解码器,其使用 - 或者在初始连接握手过程中通过蓝牙发射器和接收器之间的支持或 - 不询问来确定。它们包括例如AAC(YEP,前面提到的同一编解码器),其专门由其产品中的Apple杠杆(可能是为了避免支付高通牌照费用......保持阅读)。

高通公司是当前的所有者APTX系列编解码器最初支持Apple的Mac例如,但是后来撤消了)由CSR于2010年收购,CSR随后五年后被高通率收购。基础APTX(最初称为APT-X)编解码器,您可能最熟悉的,利用基于ADPCM的损耗压缩,类似于早期提到的MQA。It’s been subsequently joined in the portfolio by enhanced, live, voice, and (for Bluetooth music purposes) the LL (low latency, which is particularly useful when attempting to maintain lip sync between a movie’s video and its soundtrack and dialogue, for example), HD (high definition), and adaptive tiers.

在最近探索我的新便携式蓝牙接收器“玩具”,我发现了另一个编解码器,LDAC..感谢LDAC的维基百科定义,我了解到了其他LHDC.(低延迟高清音频编解码器)。由索尼开发的LDAC是添加到Android开源项目库中从Android 8开始。编码器(即蓝牙发射器代码(和使用)是免费和开源的,尽管解码器是专有的,并要求用户获得许可。我的谷歌Pixel 3a手机支持LDAC:

谷歌Pixel 3A蓝牙开发者选项的截图

Google Pixel 3A蓝牙音频编解码器选项的屏幕截图

谷歌像素3A蓝牙播放选项的截图

而Radsone显然获得了许可,因为当我将智能手机连接到Earstudio ES100 MK2时,LDAC是首选的编解码器:

屏幕截图的耳限设备详细信息

有了这些,我将接近1500个单词,所以我现在要总结一下。在评论中说出你的想法!

本文最初发布经济日报

-Brian Dipert.是嵌入式Vision Alliance的主编,以及BDTI和InsidedSP主编的高级分析师,该公司的在线通讯

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