Войти
Windows Media Audio (WMA ) представляет собой серию аудиокодеков и соответствующие им форматы кодирования звука, разработанные Microsoft. Это запатентованная технология , которая является частью среды Windows Media. WMA состоит из четырех различных кодеков. Исходный кодек WMA, известный просто как WMA, был задуман как конкурент популярным кодекам MP3 и RealAudio. WMA Pro, новый и более совершенный кодек, поддерживает многоканальное и аудио с высоким разрешением. Кодек без потерь , WMA Lossless, сжимает аудиоданные без потери качества звука (обычный формат WMA - с потерями ). WMA Voice, предназначенный для голосового контента, применяет сжатие с использованием диапазона низких битрейтов. Microsoft также разработала формат цифрового контейнера под названием Advanced Systems Format для хранения звука, закодированного с помощью WMA.
Первый кодек WMA был основан на более ранней работе Энрике Малвара и его команды, которая была передана группе Windows Media в Microsoft. Малвар был старшим исследователем и менеджером группы обработки сигналов в Microsoft Research, команда которого работала над проектом MSAudio. Первый завершенный кодек первоначально назывался MSAudio 4.0. Позже он был официально выпущен как Windows Media Audio как часть Windows Media Technologies 4.0. Microsoft утверждала, что WMA может создавать файлы, размер которых вдвое меньше, чем у файлов MP3 эквивалентного качества; Microsoft также заявила, что WMA обеспечивает звук "почти CD-качества" со скоростью 64 кбит / с. Однако первое утверждение было отвергнуто некоторыми аудиофилами. RealNetworks также оспорила утверждения Microsoft относительно более высокого качества звука WMA по сравнению с RealAudio.
Доступны новые версии WMA: Windows Media Audio 2 в 1999 г., Windows Media Audio 7 в 2000 г., Windows Media Audio 8 в 2001 г. и Windows Media Audio 9 в 2003 г. Microsoft впервые объявила о своих планах лицензировать технологию WMA третьим сторонам в 1999 г. Хотя более ранние версии Windows Media Player воспроизводил файлы WMA, поддержка создания файлов WMA не была добавлена до седьмой версии. В 2003 году Microsoft выпустила новые аудиокодеки, несовместимые с исходным кодеком WMA. Это были кодеки Windows Media Audio 9 Professional, Windows Media Audio 9 Lossless и Windows Media Audio 9 Voice.
Все версии WMA, выпущенные с версии 9.0, а именно 9.1, 9.2 и 10, были обратно совместимы с оригинальный декодер v9 и поэтому не считаются отдельными кодеками. Единственным исключением является кодек WMA 10 Professional, чей режим с низкой скоростью передачи данных (LBR) обратно совместим со старыми декодерами WMA Professional только при половинной частоте дискретизации (аналогично тому, как HE-AAC обратно совместим с AAC-LC). Для полного декодирования потоков битов WMA 10 Professional LBR требуется декодер WMA версии 10 или новее.
Файл WMA в большинстве случаев содержится в Advanced Systems Format (ASF), проприетарном контейнере Microsoft формат для цифрового аудио или цифрового видео. Формат контейнера ASF определяет способ кодирования метаданных о файле, аналогично тегам ID3, используемым файлами MP3. Метаданные могут включать название песни, номер трека, имя исполнителя, а также значения нормализации звука. Этот контейнер может дополнительно поддерживать управление цифровыми правами (DRM) с использованием комбинации криптографии с эллиптической кривой, обмена ключами, блочного шифра DES, настраиваемого блочного шифра, RC4 потоковый шифр и функция хеширования SHA-1. См. Windows Media DRM для получения дополнительной информации.
С 2008 года Microsoft также использует WMA Professional в своем защищенном совместимом файловом формате (PIFF) на основе базового формата файлов мультимедиа ISO и наиболее часто используется для Smooth Streaming, формы адаптивного потоковая передача по протоколу HTTP. Соответствующие отраслевые стандарты, такие как DECE UltraViolet и MPEG-DASH, не стандартизировали WMA в качестве поддерживаемого аудиокодека, отдавая предпочтение более распространенным в отрасли аудиокодекам MPEG и Dolby.
Каждый файл WMA содержит одну звуковую дорожку в одном из четырех подформатов: WMA, WMA Pro, WMA Lossless или WMA Voice. Эти форматы реализованы по-разному, поэтому они технически различны и взаимно несовместимы; то есть устройство или программное обеспечение, совместимые с одним подформатом, не поддерживают автоматически другие кодеки. Каждый кодек более подробно описан ниже.
Windows Media Audio (WMA) - наиболее распространенный кодек из четырех кодеков WMA. Разговорное использование термина WMA, особенно в маркетинговых материалах и спецификациях устройств, обычно относится только к этому кодеку. Первая версия кодека, выпущенная в 1999 году, называется WMA 1. В том же году синтаксис битового потока или алгоритм сжатия был незначительно изменен и стал WMA 2. С тех пор были выпущены более новые версии кодека, но процесс декодирования остался прежним, обеспечивая совместимость между версиями кодека. WMA - это аудиокодек с потерями, основанный на исследовании психоакустики. Аудиосигналы, которые не воспринимаются человеческим ухом, кодируются с пониженным разрешением в процессе сжатия.
WMA может кодировать аудиосигналы с частотой дискретизации до 48 кГц с использованием до двух дискретных каналов (стерео ). WMA 9 представила методы кодирования с переменной скоростью (VBR) и средней скоростью (ABR) в кодировщике MS, хотя оба они технически поддерживались исходным форматом. В WMA 9.1 также добавлена поддержка звука с малой задержкой, что снижает задержку для кодирования и декодирования.
По сути, WMA - это кодер преобразования, основанный на модифицированном дискретном косинусном преобразовании (MDCT), в некоторой степени похожий на AAC, Cook и Ворбис. Битовый поток WMA состоит из суперкадров, каждый из которых содержит 1 или несколько кадров по 2048 отсчетов. Если битовый резервуар не используется, кадр равен суперкадру. Каждый кадр содержит ряд блоков, которые составляют 128, 256, 512, 1024 или 2048 отсчетов после преобразования в частотную область через MDCT. В частотной области определяется маскирование для преобразованных выборок, которое затем используется для повторного квантования выборок. Наконец, выборки с плавающей запятой разлагаются на коэффициенты и экспоненты и независимо кодируются по алгоритму Хаффмана. Стерео информация обычно кодируется средним / боковым. При низких скоростях передачи данных для улучшения качества также могут использоваться линейные спектральные пары (обычно менее 17 кбит / с) и форма кодирования шума (обычно менее 33 кбит / с).
Подобно AAC и Ogg Vorbis, WMA был предназначен для устранения очевидных недостатков стандарта MP3. Учитывая общие цели дизайна, три формата сделали одинаковый выбор дизайна. Все три являются кодеками чистого преобразования. Более того, реализация MDCT, используемая в WMA, по сути является надмножеством тех, которые используются в Ogg и AAC, так что WMA iMDCT и процедуры управления окнами могут использоваться для декодирования AAC и Ogg Vorbis практически без изменений. Однако квантование и стереокодирование обрабатываются по-разному в каждом кодеке. Основной отличительной чертой стандартного формата WMA является его уникальное использование 5 различных размеров блоков по сравнению с MP3, AAC и Ogg Vorbis, каждый из которых ограничивает файлы только двумя размерами. WMA Pro расширяет это, добавляя 6-й размер блока, используемый при частоте дискретизации 88,2 / 96 кГц.
Сертифицированные устройства PlaysForSure, а также большое количество несертифицированных устройств, от портативных портативных музыкальных плееров до телевизионных DVD-плееров, поддерживают воспроизведение файлов WMA. Большинство интернет-магазинов, сертифицированных PlaysForSure, распространяют контент только с использованием этого кодека. В 2005 году Nokia объявила о своих планах по поддержке воспроизведения WMA в будущих телефонах Nokia. В том же году было выпущено обновление для PlayStation Portable (версия 2.60), которое позволило впервые воспроизводить файлы WMA на устройстве.
Скриншот Windows Media Encoder 9 Series, отображающий новые параметры кодирования для Windows Media Audio 10 Professional. Windows Media Audio Professional (WMA Pro) - улучшенный кодек с потерями, тесно связанный со стандартом WMA. Он сохраняет большинство тех же общих функций кодирования, но также имеет улучшенные стратегии энтропийного кодирования и квантования, а также более эффективное стереокодирование. Примечательно, что многие из функций низкого битрейта стандарта WMA были удалены, так как основной кодек разработан для эффективного кодирования на большинстве битрейтов. Его основными конкурентами являются AAC, HE-AAC, Vorbis, Dolby Digital и DTS. Он поддерживает 16-битную и 24-битную глубину дискретизации, частоту дискретизации до 96 кГц и до восьми дискретных каналов (7.1-канальный объемный звук ). WMA Pro также поддерживает сжатие динамического диапазона, что уменьшает разницу в громкости между самыми громкими и самыми тихими звуками на аудиодорожке. По словам Амира Маджидимера из Microsoft, WMA Pro теоретически может выйти за рамки объемного звука 7.1 и поддерживать «неограниченное количество каналов», однако Microsoft решила ограничить свои текущие возможности восемью (дискретные каналы 7.1).
Бит кодека Синтаксис потока был заморожен в первой версии, WMA 9 Pro. Более поздние версии WMA Pro представили кодирование с низкой скоростью передачи данных, звук с низкой задержкой, режим частотной интерполяции и расширенный диапазон параметров кодирования с частотой дискретизации и битовой глубиной. Файл WMA 10 Pro, сжатый в режиме частотной интерполяции, содержит дорожку WMA 9 Pro, закодированную с половиной исходной частоты дискретизации, которая затем восстанавливается с использованием нового алгоритма сжатия. В этой ситуации проигрыватели WMA 9 Pro, которые не были обновлены до кодека WMA 10 Pro, могут декодировать только поток WMA 9 Pro более низкого качества. Начиная с WMA 10 Pro, восьмиканальное кодирование начинается со 128 кбит / с, а дорожки могут кодироваться с исходным разрешением аудио CD (44,1 кГц, 16 бит), ранее входившим в стандарт WMA.
Несмотря на растущее число поддерживаемых устройств и превосходство над WMA, WMA Pro по-прежнему имеет небольшую аппаратную и программную поддержку. Некоторыми заметными исключениями из этого правила являются Microsoft Zune (только стерео), Xbox 360, устройства с Windows Mobile и Windows Media Player 10 Mobile, новее Устройства Toshiba Gigabeat и Motorola, а также устройства с последними версиями альтернативной прошивки Rockbox. Кроме того, WMA Pro является обязательным требованием для программы сертификации WMV HD. Что касается программного обеспечения, то Verizon использует WMA 10 Pro для своей музыкальной службы V CAST, а Windows Media Player 11 продвигает кодек как альтернативу WMA для копирования звуковых дорожек компакт-дисков. WMA Pro поддерживается в Silverlight начиная с версии 2 (но только в стереорежиме). При отсутствии соответствующего аудиооборудования WMA Pro может автоматически микшировать многоканальный звук в стерео или моно и с 24-битным разрешением до 16-бит во время воспроизведения.
Ярким примером использования WMA Pro вместо WMA Standard является веб-сайт NBC Olympics, который использует WMA 10 Pro в режиме низкого битрейта со скоростью 48 кбит / с.
Метка для объемного звука 5.1, максимальная конфигурация канала для Windows Media Audio Lossless. Windows Media Audio 9 Lossless - это воплощение без потерь Windows Media Audio, аудиокодек от Microsoft, выпущенный в начале 2003 года. Он сжимает звуковой компакт-диск до диапазона от 206 до 411 МБ со скоростью передачи от 470 до 940 кбит / с. В результате получается побитовая копия исходного аудиофайла; Другими словами, качество звука на компакт-диске будет таким же, как и при воспроизведении файла. WMA Lossless использует то же расширение файла.WMA, что и другие аудиоформаты Windows Media. Он поддерживает 6 дискретных каналов и аудио без потерь до 24 бит / 96 кГц. Этот формат никогда не документировался публично, хотя декодер с открытым исходным кодом был реконструирован для платформ сторонних разработчиков в проектах libav и ffmpeg.
Windows Media Audio Lossless (WMA Lossless) - это аудиокодек без потерь, который конкурирует с ATRAC Advanced Lossless, Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio, Shorten, Monkey's Audio, FLAC, Apple Lossless и WavPack (с конца 2011 г. последние три имеют то преимущество, что являются программным обеспечением с открытым исходным кодом и доступны практически для любой операционной системы.) Разработанный для архивных целей, он сжимает аудиосигналы без потери качества по сравнению с оригиналом с использованием VBR. В распакованном виде аудиосигнал является точной копией оригинала. Первая версия кодека, WMA 9 Lossless, и его модификации поддерживают до 96 кГц, 24-битный звук для 6 дискретных каналов (5.1-канальный объемный звук ) с контролем сжатия динамического диапазона. Типичная степень сжатия музыки варьируется от 1,7: 1 до 3: 1.
Аппаратная поддержка кодека доступна на Cowon A3, Cowon S9, Bang Olufsen Serenata Sony Walkman NWZ -A и серии NWZ-S, Zune 4, 8, 80 30, Zune 120 (с версией прошивки 2.2 или более поздней) и Zune HD, Xbox 360, Устройства под управлением Windows Mobile с Windows Media Player 10 Mobile, Windows Phone (версия 8 и выше), модели Toshiba Gigabeat S и V, Toshiba T-400, Meizu M3 и Best Buy's Музыкальные плееры Insignia NS-DV, Pilot, Sport. Logitech Squeezebox Touch теперь поддерживает формат изначально, хотя ранее он поддерживался только посредством перекодирования. Как и стандарт WMA, формат WMA Lossless используется несколькими интернет-магазинами для распространения музыки в Интернете. Подобно WMA Pro, декодер WMA Lossless может выполнять понижающее микширование при отсутствии соответствующего звукового оборудования. По состоянию на 2012 год проекты ffmpeg и libav имеют декодеры WMA Lossless с открытым исходным кодом, основанные на обратном проектировании официального декодера. По состоянию на 20 июня 2012 г. только 16-битные файлы WMA могут быть успешно декодированы с помощью ffmpeg.
Windows Media Audio Voice (WMA Voice) - это конкурирующий аудиокодек с потерями с Speex (используется в собственной онлайн-службе Microsoft Xbox Live ), ACELP и другими кодеками. Разработанный для приложений воспроизведения голоса с низкой пропускной способностью, он использует низкочастотную и высокочастотную фильтрацию звука за пределами диапазона частот человеческой речи для достижения более высокой эффективности сжатия, чем WMA. Он может автоматически обнаруживать участки звуковой дорожки, содержащие как голос, так и музыку, и вместо этого использовать стандартный алгоритм сжатия WMA. WMA Voice поддерживает частоту до 22,05 кГц только для одного канала (моно). Кодирование ограничено постоянной скоростью передачи (CBR) и до 20 кбит / с. Первая и единственная версия кодека - WMA 9 Voice.
Устройства под управлением Windows Mobile с Windows Media Player 10 Mobile имеют встроенную поддержку воспроизведения WMA 9 Voice. Кроме того, BBC World Service использовала WMA Voice для своей службы потоковой передачи Интернет-радио.
Microsoft утверждает, что звук, закодированный с помощью WMA, звучит лучше, чем MP3 при той же скорости передачи данных; Microsoft также заявляет, что звук, закодированный с помощью WMA с более низкой скоростью передачи данных, звучит лучше, чем MP3 с более высокой скоростью передачи данных. Двойные слепые тесты прослушивания с другими аудиокодеками с потерями показали разные результаты, от неспособности подтвердить заявления Microsoft о его превосходных качествах. превосходство качества над другими кодеками. Один независимый тест, проведенный в мае 2004 года на скорости 128 кбит / с, показал, что WMA примерно эквивалентен LAME MP3; уступает AAC и Vorbis; и превосходит ATRAC3 (версия программного обеспечения).
Некоторые выводы последних исследований:
Заявления Microsoft о качестве звука WMA часто вызывают жалобы. «Некоторые аудиофилы оспаривают утверждения Microsoft относительно качества WMA», - говорится в опубликованной статье EDN. В другой статье MP3 Developments говорится, что заявление Microsoft о звуке CD-качества со скоростью 64 кбит / с с WMA «очень далеко от истины». На ранних этапах разработки WMA представитель RealNetworks утверждал, что WMA - это «явная и тщетная попытка Microsoft догнать RealAudio 8.»
Microsoft иногда заявляла, что качество звука WMA составляет 64 кбит / с равно или превышает MP3 при 128 кбит / с (и WMA, и MP3 считаются почти прозрачными при 192 кбит / с большинством слушателей). В исследовании 1999 года, финансируемом Microsoft, Национальная лаборатория тестирования программного обеспечения (NSTL) обнаружила, что слушатели предпочитают WMA со скоростью 64 кбит / с, а не MP3 со скоростью 128 кбит / с (в кодировке MusicMatch Jukebox ).
Важно отметить, что кодировщики MP3 и WMA активно развивались и совершенствовались в течение многих лет, поэтому их относительное качество может со временем измениться.
Помимо проигрывателя Windows Media, большинство форматов сжатия WMA можно воспроизводить с помощью ALLPlayer, VLC media player, Media Player Classic, MPlayer, RealPlayer, Winamp, Zune Software (с определенными ограничениями - поддержка подключаемого модуля DSP и вывод DirectSound отключены с помощью подключаемого модуля WMA по умолчанию) и многие другие программные медиаплееры. Microsoft Zune media программное обеспечение для управления поддерживает большинство кодеков WMA, но использует вариант Windows Media DRM, который используется PlaysForSure.
Проект FFmpeg подвергся обратной инженерии nd повторно реализовал кодеки WMA, чтобы разрешить их использование в POSIX -совместимых операционных системах, таких как Linux. В рамках проекта Rockbox этот кодек был расширен, и теперь он подходит для встроенных ядер, позволяя воспроизводить его на портативных MP3-плеерах и сотовых телефонах с открытым исходным кодом. RealNetworks объявила о планах поддержки воспроизведения файлов WMA без DRM в RealPlayer для Linux. На платформе Macintosh Microsoft выпустила версию PowerPC Windows Media Player для Mac OS X в 2003 году, но дальнейшая разработка программного обеспечения прекратилась. В настоящее время Microsoft поддерживает сторонний Flip4Mac WMA, компонент QuickTime, который позволяет пользователям Macintosh воспроизводить файлы WMA в любом проигрывателе, использующем среду QuickTime. Однако Flip4Mac в настоящее время не поддерживает кодек Windows Media Audio Voice.
Не все устройства Android имеют встроенную поддержку файлов WMA, потому что базовая платформа Android не поддерживает этот формат, но стороннее программное обеспечение, которое поддерживает он тоже существует.
Формат WMA можно воспроизводить практически на всех устройствах Windows Mobile и более поздних версиях Windows Phone.
Программное обеспечение, которое может экспортировать аудио в формате WMA, включает Windows Media Player, Windows Movie Maker, Microsoft Expression Encoder, Sony Sound Forge, GOM Player, RealPlayer, Adobe Premiere Pro, Adobe Audition и Adobe Soundbooth. Microsoft Office OneNote поддерживает кодирование во всех кодеках WMA, а Windows Media Encoder также поддерживает все доступные параметры скорости передачи данных и разрешения. Проигрыватели с открытым исходным кодом, такие как медиаплеер VLC, также могут выполнять некоторую кодировку.
Кодеки WMA чаще всего используются с форматом контейнера ASF, который имеет дополнительную возможность DRM. Система управления цифровыми правами Windows Media, которую можно использовать вместе с WMA, поддерживает ограниченные по времени службы подписки на музыку, такие как те, которые предлагаются службами неограниченной загрузки, включая URGE, Napster, MTV. Rhapsody, Yahoo! Music Unlimited и Virgin Digital. Windows Media DRM, компонент PlaysForSure и Windows Media Connect, поддерживается на многих современных портативных аудиоустройствах и клиентах потокового мультимедиа, таких как Roku, SoundBridge, Xbox 360 и Wii. Проигрыватели, которые поддерживают формат WMA, но не Windows Media DRM, не могут воспроизводить файлы с защитой DRM.
