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MPEG-4 Parte 3

MPEG-4 Parte 3 o MPEG-4 Audio (formalmente ISO / IEC 14496-3) es la tercera parte del estándar internacional ISO / IEC MPEG-4 desarrollado por el Moving Picture Experts Group . ...

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MPEG-4 Parte 3 o MPEG-4 Audio (formalmente ISO / IEC 14496-3) es la tercera parte del estándar internacional ISO / IEC MPEG-4 desarrollado por el Moving Picture Experts Group . [ 1 ] Especifica métodos de codificación de audio . La primera versión de ISO/IEC 14496-3 se publicó en 1999. [ 2 ]

La Parte 3 de MPEG-4 consta de una variedad de tecnologías de codificación de audio, desde codificación de voz con pérdida ( HVXC , CELP ), codificación de audio general ( AAC , TwinVQ , BSAC), compresión de audio sin pérdida ( MPEG-4 SLS , Audio Lossless Coding , MPEG-4 DST ), una interfaz de texto a voz (TTSI), audio estructurado (usando SAOL , SASL, MIDI ) y muchas técnicas adicionales de síntesis y codificación de audio. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

MPEG-4 Audio no se limita a una sola aplicación, como la telefonía en tiempo real o la compresión de audio de alta calidad. Se aplica a cualquier aplicación que requiera compresión, síntesis, manipulación o reproducción de sonido avanzadas. MPEG-4 Audio es un nuevo estándar de audio que integra diversos tipos de codificación de audio: sonido natural y sintético, transmisión de baja tasa de bits y de alta calidad, voz y música, bandas sonoras complejas y sencillas, contenido tradicional e interactivo. [ 7 ]

Versiones

Subpartes

MPEG-4 Parte 3 contiene las siguientes subpartes: [ 16 ]

  • Subparte 1: Principal (lista de tipos de objetos de audio, perfiles, niveles, interfaz con ISO/IEC 14496-1, flujo de transporte de audio MPEG-4, etc.)
  • Subparte 2: Codificación de voz – HVXC (Codificación de excitación vectorial armónica)
  • Subparte 3: Codificación del habla – CELP (Predicción lineal excitada por código)
  • Subparte 4: Codificación de audio general (GA) (Codificación de tiempo/frecuencia) – AAC , TwinVQ , BSAC
  • Subparte 5: Audio Estructurado (AE)
  • Subparte 6: Interfaz de conversión de texto a voz (TTSI)
  • Subparte 7: Codificación de audio paramétrica – HILN (Armónico y línea individual más ruido)
  • Subparte 8: Descripción técnica de la codificación paramétrica para audio de alta calidad (SSC, estéreo paramétrico )
  • Subparte 9: Audio MPEG-1 / MPEG-2 en MPEG-4
  • Subparte 10: Descripción técnica de la codificación sin pérdidas de audio sobremuestreado (MPEG-4 DST – Transferencia de flujo directo )
  • Subparte 11: Codificación de audio sin pérdidas (ALS)
  • Subparte 12: Codificación sin pérdidas escalable (SLS)

Tipos de objetos de audio MPEG-4

MPEG-4 Audio incluye un sistema para manejar diversos formatos de audio de manera uniforme. A cada formato se le asigna un tipo de objeto de audio único para representarlo. [ 18 ] [ 19 ] El tipo de objeto se utiliza para distinguir entre diferentes métodos de codificación. Determina directamente el subconjunto de herramientas MPEG-4 necesario para decodificar un objeto específico. Los perfiles MPEG-4 se basan en los tipos de objeto y cada perfil admite una lista diferente de tipos de objeto. [ 19 ]

Perfiles de audio

Estructura jerárquica de los perfiles AAC, HE-AAC y HE-AAC v2, y compatibilidad entre ellos. El decodificador HE-AAC es totalmente capaz de decodificar cualquier flujo del perfil AAC. De manera similar, el decodificador HE-AAC v2 puede manejar todos los flujos del perfil HE-AAC, así como todos los flujos del perfil AAC. Basado en la especificación técnica MPEG-4 Parte 3. [ 21 ]

El estándar de audio MPEG-4 define varios perfiles. Estos perfiles se basan en los tipos de objetos y cada uno admite una lista diferente de tipos de objetos. Cada perfil también puede tener varios niveles, que limitan algunos parámetros de las herramientas presentes en él. Estos parámetros suelen ser la frecuencia de muestreo y el número de canales de audio decodificados simultáneamente.

Almacenamiento y transporte de audio

No existe un estándar para el transporte de flujos elementales a través de un canal, porque la amplia gama de aplicaciones MPEG-4 tiene requisitos de entrega demasiado diversos como para caracterizarlos fácilmente con una sola solución.

Las capacidades de una capa de transporte y la comunicación entre las funciones de transporte, multiplexación y demultiplexación se describen en el Delivery Multimedia Integration Framework (DMIF) en ISO/IEC 14496-6. [ 16 ] Existe una amplia variedad de mecanismos de entrega debajo de esta interfaz, por ejemplo, flujo de transporte MPEG , protocolo de transporte en tiempo real (RTP), etc.

El protocolo de transporte en tiempo real (RTP) se define en los RFC 3016 (formato de carga útil RTP para flujos de audio/vídeo MPEG-4), RFC 3640 (formato de carga útil RTP para el transporte de flujos elementales MPEG-4), RFC 4281 (parámetro de códecs para tipos de medios "bucket") y RFC 4337 (registro de tipo MIME para MPEG-4).

LATM y LOAS se definieron para aplicaciones de audio natural, que no requieren una codificación sofisticada basada en objetos ni otras funciones proporcionadas por los sistemas MPEG-4.

Bifurcación en la norma técnica de CAA

La subparte 4 de la codificación de audio avanzada en MPEG-4 Parte 3 (MPEG-4 Audio) se mejoró con respecto al estándar anterior MPEG-2 Parte 7 (Codificación de audio avanzada), con el fin de proporcionar una mejor calidad de sonido para una tasa de bits de codificación determinada.

Se supone que el organismo de normalización ISO resolverá próximamente cualquier diferencia entre las partes 3 y 7 para evitar posibles incompatibilidades futuras en el flujo de bits. Actualmente, no se conocen incompatibilidades entre reproductores o códecs debido a la reciente implementación del estándar.

El estándar MPEG-2 Parte 7 (Codificación de audio avanzada) se publicó por primera vez en 1997 y ofrece tres perfiles predeterminados: [ 49 ] [ 50 ] Perfil de baja complejidad (LC), perfil principal y perfil de tasa de muestreo escalable (SSR).

La subparte 4 de la parte 3 de MPEG-4 (Codificación general de audio) combinó los perfiles de la parte 7 de MPEG-2 con la sustitución de ruido perceptual (PNS) y los definió como tipos de objetos de audio (AAC LC, AAC Main, AAC SSR). [ 4 ]

HE-AAC

La codificación de audio avanzada de alta eficiencia (HAAC ) es una extensión de AAC LC que utiliza replicación de banda espectral (SBR) y estéreo paramétrico (PS). Está diseñada para aumentar la eficiencia de codificación a bajas tasas de bits mediante la representación paramétrica parcial del audio.

AAC-SSR

AAC Scalable Sample Rate fue introducido por Sony en los estándares MPEG-2 Parte 7 y MPEG-4 Parte 3. Se publicó por primera vez en ISO/IEC 13818-7, Parte 7: Codificación de audio avanzada (AAC) en 1997. [ 49 ] [ 50 ] La señal de audio se divide primero en 4 bandas usando un banco de filtros de cuadratura polifásica de 4 bandas . Luego, estas 4 bandas se dividen aún más usando MDCT con un tamaño k de 32 o 256 muestras. Esto es similar al AAC LC normal que usa MDCT con un tamaño k de 128 o 1024 directamente en la señal de audio.

La ventaja de esta técnica radica en que la conmutación de bloques cortos se puede realizar de forma independiente para cada banda PQF . De esta manera, las altas frecuencias se pueden codificar utilizando un bloque corto para mejorar la resolución temporal, mientras que las bajas frecuencias se pueden codificar con alta resolución espectral. Sin embargo, debido al aliasing entre las cuatro bandas PQF, la eficiencia de codificación en torno a (1,2,3) * fs/8 es inferior a la del MPEG-4 AAC LC convencional.

MPEG-4 AAC-SSR es muy similar a ATRAC y ATRAC-3 .

¿Por qué se introdujo el AAC-SSR?

La idea detrás de AAC-SSR no solo radicaba en la ventaja mencionada anteriormente, sino también en la posibilidad de reducir la tasa de datos eliminando 1, 2 o 3 de las bandas PQF superiores. Un divisor de flujo de bits muy simple puede eliminar estas bandas y, por lo tanto, reducir la tasa de bits y la frecuencia de muestreo.

Ejemplo:

  • 4 subbandas: tasa de bits = 128  kbit/s, frecuencia de muestreo = 48  kHz, f_lowpass = 20  kHz
  • 3 subbandas: tasa de bits ~ 120  kbit/s, frecuencia de muestreo = 48  kHz, f_lowpass = 18  kHz
  • 2 subbandas: tasa de bits ~ 100  kbit/s, frecuencia de muestreo = 24  kHz, f_lowpass = 12  kHz
  • 1 subbanda: tasa de bits ~ 65  kbit/s, frecuencia de muestreo = 12  kHz, f_lowpass = 6  kHz

Nota: aunque es posible, la calidad resultante es mucho peor que la típica para esta tasa de bits. Por lo tanto, para  AAC LC normal de 64 kbit/s,  se logra un ancho de banda de 14 a 16 kHz mediante el uso de estéreo de intensidad y NMR reducidos. Esto degrada la calidad del audio menos que la transmisión de  un ancho de banda de 6 kHz con una calidad perfecta.

BSAC

La codificación aritmética segmentada por bits (BSAC) es un estándar MPEG-4 (ISO/IEC 14496-3 subparte 4) para la codificación de audio escalable. BSAC utiliza una codificación sin ruido alternativa a AAC, con el resto del procesamiento idéntico. Esta compatibilidad con la escalabilidad permite una calidad de sonido casi transparente a 64  kbit/s y una degradación gradual a velocidades de bits más bajas. La codificación BSAC se realiza de forma óptima en el rango de 40  kbit/s a 64  kbit/s, aunque también funciona en el rango de 16  kbit/s a 64  kbit/s. El códec AAC-BSAC se utiliza en aplicaciones de radiodifusión multimedia digital (DMB) .

Licencias

En 2002, el Comité de Licencias de Audio MPEG-4 seleccionó a Via Licensing Corporation como Administrador de Licencias para el conjunto de patentes de audio MPEG-4 . [ 3 ] [ 51 ] [ 52 ]

Véase también

Referencias

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  • Emisoras de radio AAC – Emisoras de radio en línea en formato AAC
  • Tuner2 – Directorio de emisoras de radio en formato AAC+ con diferentes tasas de bits.
  • RadioFeeds Reino Unido e Irlanda : página que contiene numerosas emisoras terrestres que emiten por internet en formato AAC+.
  • Resultados de  la prueba de escucha a 64 kbit/s. Una página que compara códecs, incluido HE-AAC a 64  kbit/s, mediante pruebas de escucha. (Página no disponible).
  • Sitio web oficial de MPEG
  • RFC 3016 – Formato de carga útil RTP para flujos de audio/vídeo MPEG-4 
  • RFC 3640 – Formato de carga útil RTP para el transporte de flujos elementales MPEG-4 
  • RFC 4281 – El parámetro Codecs para tipos de medios "Bucket" 
  • RFC 4337 – Registro de tipo MIME para MPEG-4