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ATRAC

自适应听觉转换编码(英语:Adaptive Transform Acoustic Coding,缩写ATRAC)为Sony公司于1992年所开发之音讯有损数据压缩技术,也是相关技术名词之总称。除了Sony本身,其他MiniDisc制造商如SharpPanasonic等,也有各自研发自家的ATRAC编解码器

Sony在2007年9月11日发布的Walkman,S600F/S700F系列继续支持[需要解释]SonicStage和ATRAC音频格式,而Sony对此决定解释为“为了考虑到各个地区的市场特性,所作出的规格决定。”。

美国与其他国家之专利授权来自杜比实验室

关于名称

Sony研发ATRAC初版(为避免混淆,称作ATRAC1)后,又接续开发了相关的有损压缩技术ATRAC2ATRAC3ATRAC3plus、以及无损的ATRAC Advanced Lossless。事实上,这五种压缩技术除了名称类似外,彼此之间并不尽相同。

另外,ATRAC2、ATRAC3名称末尾的数字,经常会被误解为ATRAC的版本号,事实上该数字是编码技术名称的一部分。由于Sony先前将自家生产的ATRAC1编解码器依照版本命名为“ATRAC Version 1~ATRAC Version 4.5”,因此经常会与前述名称混淆。ATRAC3不是ATRAC1的最新版本,ATRAC Version 3、ATRAC3、ATRAC3plus是三种全然不同的东西。

Sony于2005年秋季将这些技术名词总称为ATRAC,希望就此结束命名上的混乱局面。

ATRAC1

概要

ATRAC1,通常记作ATRAC。为减轻运算处理负担,ATRAC1编码时先使用两次QMF(Quadrature Mirror Filters),将输入的音讯分割为三个子频带;第一次分离出高频(11.025~22.05kHz),第二次分离剩余的中低频(0~5.5125kHz、5.5125~11.025kHz)。子频带再于MDCT(Modified Discrete Cosine Transform,变址离散余弦变换)切割分块,并依据人耳对音频的敏感度而调整资料块的分配量,也是所谓的自适应。压缩时,ATRAC根据听觉心理学,忽略人耳听觉极限之外的音讯,以及被大音量屏蔽的细小声音,以达到资料压缩的目的。ATRAC1没有明定如何流量分配等细节,便于日后微调改善音质。

用于MiniDisc

音乐MiniDisc所采用的ATRAC1规格,分为立体声(292kbps)及单声道(146Kbps)两种格式。

初代MiniDisc录放音机所使用的ATRAC1芯片称为ATRAC Version 1。由于早期MiniDisc读写错误率较高,故在碟片上写入两份同样的资料作为备份;ATRAC Version 1实际上只用了规格一半的流量来纪录音乐,因而音质不佳、充满噪音。因为这件事情使得大众对于ATRAC的音质有着不好的成见,对于ATRAC的普及化推广具有颇大的影响,并使其在众家解码器之中变得恶名昭彰。但Sony、Sharp等制造商仍不断各自改进ATRAC1芯片版本与编码技术,至今各家编码音质均相当优异,一般人已不易分辨ATRAC1与PCM之间的差异。

用于SDDS剧院系统

ATRAC格式同时也被Sony Cinema Products Corporation所开发之剧院音响系统SDDS(Sony Dynamic Digital Sound)所采用。SDDS可收录5.1或7.1声道,合计最大流量达1280Kbps,比起定位相同的杜比数位(Dolby Digital)与数位剧院系统(DTS)音质要好。但由于混音设备昂贵,因此SDDS并不如其他5.1声道规格来的普及。

ATRAC2

ATRAC2为Sony于1994年所发表,主要用于MD Data上之音讯规格。压缩比高达10:1或20:1,可于MD DATA碟片上播放/录制长达148分钟的立体声音讯。ATRAC2于编码上舍弃了传统ATRAC1的观念,使用了PQF(Polyphase Quadrature Filters,多级正交滤波器)代替QMF,将音讯拆为4个子频带,并抽出音乐中的音调单独编码,最后使用霍夫曼编码增加压缩率。也因此ATRAC2无法相容于ATRAC1,该规格也随着MD DATA在市场的失败而消失。

ATRAC3/ATRAC3plus

概要

1999年Sony所发表的格式。一般多认为是由于受到MP3、AAC等新式压缩格式的冲击,才推出的因应方案。用途较ATRAC1、ATRAC2更加广泛。

ATRAC3以ATRAC2为部分技术基础,并可相容ATRAC1的立体声与单声道模式,意图与当时逐渐流行的MP3格式相抗衡。ATRAC3使用QMF,将音讯分割为0~2.75625kHz、2.75625~5.5125kHz、5.5125~11.025kHz、11.025~22.05kHz等4个子频带,并可抽出音乐中的音调,另行较低压缩率的编码。ATRAC3位元率分为132kbps(LP2)、105kbps、66kbps(LP4)3种。其中66kbps使用选择性的Joint Stereo,以弥补流量的不足。但ATRAC3也浪费了将近10%的流量于相容ATRAC1之上。ATRAC3 LP2可录制约162分钟的音乐于一般MD碟片上,而LP4则可录制约324分钟的音乐。

随后,Sony在2002年时发表更高压缩率的ATRAC3plus,子频带切割多达16组,并会自动选择最佳压缩模式。这与ATRAC3、ATRAC1都不相容,不过发表后经常与ATRAC3配套使用。ATRAC3plus最初仅设计为低流量之用,只提供64kbps、48kbps两种高压缩流量,但自2004年起开始追加低压缩、高音质的流量,逐渐取代ATRAC3。目前最新版的SonicStage提供48、64(Hi-LP)、96、128、160、192、256(Hi-SP)、320、352kbps等多种流量可转换。

音质争议

一般认为132kbps的ATRAC3,音质近似相近流量的MP3。一份Sony提供的盲测报告[1]页面存档备份,存于互联网档案馆)(2003/02),指出132kbps ATRAC的音质甚至优于相近流量的MP3。

但在一份私人的双盲测试报告[2](2004/05)中,比较了OggAAC、以及LAME VBR MP3多种格式的音质,结果却是ATRAC3殿后。一般多批评评测者并未使用最佳品质的ATRAC3编解码器。有人辩称ATRAC多在电力有限的移动设备上编制,因此难以进行负荷量较大的高音质压缩。但事实上Sony几乎在所有Hi-MD规格的手提播放器都使用上最高规格的TYPE S解码器。

Sony另宣称64kbps的ATRAC3plus音质近似CD,并有确实的第三方公证实验室评级测试中得以证实。[3]页面存档备份,存于互联网档案馆

用于个人电脑

ATRAC3及ATRAC3plus,可用于个人电脑之上,与较常用于视听设备之中的ATRAC1不同。

第一款支援ATRAC3格式的电脑软件,是Sony于1999年底发表的OpenMG Jukebox。OpenMG Jukebox是用来管理、传输数位随身听内音乐文件的软件,可将CD音乐压缩为ATRAC3,或将电脑内的WAVMP3档案转换为ATRAC3格式,以便传入随身听。Sony后来接续推出的SonicStageConnect Player,也都具有同样的功能。

同时,为搭配NetMD随身听的发售,其他厂商也各自推出相容软件,如日本Justsystem的BeatJam、Kenwood的Mulia等。

第一款支援ATRAC3plus的软件,则是被预先安装在日版Vaio2002年秋季款内的SonicStage 1.5。当初只有64kbps、48kbps两种低流量格式,比ATRAC3的3种压缩量要高,相对地音质也低,因此不太受欢迎。不过,2.0版内随即出现了256kbps,接着3.2版又追加了320kbps、192kbps、160kbps、128kbps、96kbps五种流量,最后3.3版新增了352kbps,比ATRAC3更能满足高音质、低压缩的广泛需求。

ATRAC3档案的原始副档名为“aa3”,若经过OpenMG进行版权保护加密后,则会变成“omg”或“oma”。由于OpenMG Jukebox和早期的SonicStage无法关闭加密功能,因此罕以aa3副档名呈现。即使SonicStage3.2版以及CONNECT Player均能生成不加密的音乐档案,该副档名仍旧与加密文件同为“oma”。

用于数字音乐播放器

最早采用ATRAC3为播放格式的随身听,是1999年底发售的Sony Memory Stick随身听“NW-MS7”。使用附送的OpenMG Jukebox软件,将CD、WAV、MP3转换为ATRAC3后,再传入内含MagicGate版权保护芯片的Memory Stick(MGMS)。理论上ATRAC3/ATRAC3plus的规格统一,存入Memory Stick后也能用于其他厂牌的相容产品之中。但Memory Stick本身推出了太多种格式,且ATRAC3plus迟至2003年才被采用,因此早期产品彼此间的相容性不太完整。

Memory Stick随身听发售翌年,索尼创设新的子品牌“Network Walkman”,推出一系列内建快闪存储器、硬盘为载体的数位随身听。这些网络随身听几乎只支援ATRAC3格式,直到2003年发售的NW-MS70D才又支援了ATRAC3plus。Sony同时也推出一系列新CD随身听,能播放内含ATRAC3/ATRAC3plus的CD-R/RW(ATRAC CD)。

用于其他装置

除了Sony旗下的随身听支援ATRAC3/ATRAC3plus外,Sony推出的CLIE PDA、PSPPS3VAIO Pocket、NETJUKE、PSX、在美推出的Mylo等非随身听品牌的产品,也多能播放ATRAC3/ATRAC3Plus。

某些Sony Ericsson日系NTT DoCoMoau等系统手机,也能透过Memory Stick播放ATRAC3或ATRAC3plus音乐。2005年京瓷于日本推出的WillcomPHS手机“WX310k”,则是很特别地使用miniSD卡来存放MP3/ATRAC3音乐。Sony Ericsson旗下的手机,如W800i等,虽能使用记忆卡播放MP3等格式,但尚无机种支援ATRAC3/ATRAC3Plus格式。

用于MiniDisc扩充规格

MiniDisc自2000年开始,导入了可长时间录音的规格“MDLP”,增加了ATRAC3 132kbps(LP2)、ATRAC3 66kbps(LP4)两种模式。翌年,2001年登场的NetMD更实现了将电脑中的音乐传输入MD的功能,也能与Network Walkman共享ATRAC3档案。于网络上也能直接下载、播放ATRAC3格式的音乐。

在2004年推出的扩充规格“Hi-MD”上,除了MDLP所用的2种格式,还加入ATRAC3 105kbps,以及ATRAC3plus的256kbps、64kbps、48kbps。同时ATRAC3plus 256kbps和64kbps,也分别被安上了Hi-SP、Hi-LP两种名称。

RealAudio8与ATRAC3

RealNetworks公司旗下的音乐格式:RealAudio8,采用ATRAC3作为核心编码器,同时也导入OpenMG版权加密技术。也因此该公司的软件与网络随身听、NetMD等硬件相容。

RealAudio8的流量非常自由,可选择352kbps、264kbps、176kbps、146kbps、132kbps、105kbps、94kbps、66kbps等设定。但ATRAC3将105kbps以上视为高流量,所以把94kbps、66kbps作为一般低流量用的选项。

于个人电脑上使用时,可选择档案是否加密。加密后的附档名为“rmx”,未加密则为“rmj”。这些档案与Sony旗下软件所生成的ATRAC3并无直接相容性。但可以透过Real Network下载plug-in对应部分NetMD产品。

RealAudio10格式则改以AAC核心取代ATRAC3。

其他应用

小型光碟UMD(Universal Media Disc)的音乐规格“UMD Audio”,以及影片规格“UMD Video”之中,采用ATRAC3plus作为音讯编码。

ATRAC Advanced Lossless

ATRAC Advanced Lossless在2005年9月的A&VFesta2005中发表,是ATRAC家族中唯一的无失真压缩规格,简称AAL。

该格式可同时包含无失真压缩、破坏性压缩两部分。破坏压缩部分可使用ATRAC3、ATRAC3plus等格式,而无失真部分则是将原始音讯进行可逆性的无损压缩。除了传送整个AAL档案至随身听外,也可以只取出较小的ATRAC3/ATRAC3plus部分。

AAL压缩率约为30~80%,由于AAL同时内含有破坏性压缩的音讯,因此破坏压缩所使用的格式也会影响AAL的压缩量。

AAL首度于2005年11月1日发表的SonicStage 3.3版所支援。可以传送完整AAL资料给完全支援AAL的音乐播放器,也可以只传送ATRAC3/ATRAC3plus的部分。硬件方面,SONY至2006年10月发表之NW-S700F、NW-S600才完全支援AAL。

参见

外部链接

注释

  1. ^ 各地域の市场特性を考虑して制品仕様を决めているため存档副本. [2007-09-12]. (原始内容存档于2007-09-14).

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