Audio de Windows Media

Windows Media Audio (WMA) es una serie de códecs de audio y sus correspondientes formatos de codificación de audio desarrollados por Microsoft. Es una tecnología propietaria que forma parte del framework de Windows Media. WMA consta de cuatro códecs distintos. El códec WMA original, conocido simplemente como WMA, fue concebido como un competidor de los populares códecs MP3 y RealAudio. WMA Pro, un códec más nuevo y avanzado, admite audio multicanal y de alta resolución. Un códec sin pérdida, WMA Lossless, comprime datos de audio sin pérdida de fidelidad de audio (el formato WMA normal tiene pérdida). Voz WMA, dirigida al contenido de voz, aplica compresión utilizando un rango de tasas de bits bajas. Microsoft también ha desarrollado un formato de contenedor digital llamado Formato de sistemas avanzados para almacenar audio codificado por WMA.

Historial de desarrollo

El primer códec WMA se basó en un trabajo anterior de Henrique Malvar y su equipo, que se transfirió al equipo de Windows Media en Microsoft. Malvar fue investigador sénior y gerente del Signal Processing Group de Microsoft Research, cuyo equipo trabajó en el proyecto MSAudio. El primer códec finalizado inicialmente se denominó MSAudio 4.0. Más tarde se lanzó oficialmente como Windows Media Audio, como parte de Windows Media Technologies 4.0. Microsoft afirmó que WMA podía producir archivos que tenían la mitad del tamaño de los archivos MP3 de calidad equivalente; Microsoft también afirmó que WMA entregó "casi calidad de CD" audio a 64 kbit/s. Sin embargo, la afirmación anterior fue rechazada por algunos audiófilos y ambas afirmaciones han sido refutadas mediante pruebas de escucha de códec disponibles públicamente. RealNetworks también cuestionó las afirmaciones de Microsoft con respecto a la calidad de audio superior de WMA en comparación con RealAudio.

Las versiones más nuevas de WMA estuvieron disponibles: Windows Media Audio 2 en 1999, Windows Media Audio 7 en 2000, Windows Media Audio 8 en 2001 y Windows Media Audio 9 en 2003. Microsoft anunció por primera vez sus planes de otorgar licencias de tecnología WMA a terceros en 1999. Antes de Windows XP, los archivos WMA se transmitían principalmente mediante el filtro de origen de Windows Media (códec DirectShow).), luego se eliminó en Windows Vista con la adición de Media Foundation. Aunque las versiones anteriores de Windows Media Player reproducían archivos WMA, la compatibilidad con la creación de archivos WMA no se agregó hasta la séptima versión. En 2003, Microsoft lanzó nuevos códecs de audio que no eran compatibles con el códec WMA original. Estos códecs eran Windows Media Audio 9 Professional, Windows Media Audio 9 Lossless y Windows Media Audio 9 Voice.

Todas las versiones de WMA lanzadas desde la versión 9.0, es decir, 9.1, 9.2 y 10, han sido compatibles con versiones anteriores del decodificador v9 original y, por lo tanto, no se consideran códecs separados. La única excepción a esto es el códec WMA 10 Professional cuyo modo Low Bit Rate (LBR) solo es retrocompatible con los decodificadores WMA Professional más antiguos a la mitad de la frecuencia de muestreo (similar a cómo HE-AAC es retrocompatible con AAC-LC). La decodificación de fidelidad total de flujos de bits WMA 10 Professional LBR requiere un decodificador WMA versión 10 o posterior.

Formato de contenedor

En la mayoría de los casos, un archivo WMA está contenido en el Formato de sistemas avanzados (ASF), un formato de contenedor patentado de Microsoft para audio digital o video digital. El formato del contenedor ASF especifica cómo se codificarán los metadatos sobre el archivo, de forma similar a las etiquetas ID3 utilizadas por los archivos MP3. Los metadatos pueden incluir el nombre de la canción, el número de pista, el nombre del artista y también los valores de normalización de audio. Este contenedor puede admitir opcionalmente la gestión de derechos digitales (DRM) utilizando una combinación de intercambio de claves de criptografía de curva elíptica, cifrado de bloque DES, un cifrado de bloque personalizado, cifrado de flujo RC4 y la función hash SHA-1. Consulte DRM de Windows Media para obtener más información.

Desde 2008, Microsoft también ha estado usando WMA Professional en su formato de archivo interoperable protegido (PIFF) basado en el formato de archivo de medios base ISO y más comúnmente utilizado para Smooth Streaming, una forma de transmisión de tasa de bits adaptativa a través de HTTP. Los estándares de la industria relacionados, como DECE UltraViolet y MPEG-DASH, no han estandarizado WMA como un códec de audio compatible, decidiendo a favor de los códecs de audio MPEG y Dolby más predominantes en la industria.

Códecs

Cada archivo WMA presenta una única pista de audio en uno de los cuatro subformatos: WMA, WMA Pro, WMA Lossless o WMA Voice. Estos formatos se implementan de manera diferente entre sí, de modo que son técnicamente distintos y mutuamente incompatibles; es decir, un dispositivo o software compatible con un subformato no soporta automáticamente ninguno de los otros códecs. Cada códec se explica con más detalle a continuación.

Audio de Windows Media

Windows Media Audio (WMA) es el códec más común de los cuatro códecs WMA. El uso coloquial del término WMA, especialmente en materiales de marketing y especificaciones de dispositivos, generalmente se refiere solo a este códec. La primera versión del códec lanzada en 1999 se considera WMA 1. En el mismo año, la sintaxis del flujo de bits, o algoritmo de compresión, se modificó de forma menor y se convirtió en WMA 2. Desde entonces, se han lanzado nuevas versiones del códec., pero el proceso de decodificación siguió siendo el mismo, lo que garantiza la compatibilidad entre las versiones de códec. WMA es un códec de audio con pérdida basado en el estudio de la psicoacústica. Las señales de audio que se consideran imperceptibles para el oído humano se codifican con resolución reducida durante el proceso de compresión.

WMA puede codificar señales de audio muestreadas a hasta 48 kHz con hasta dos canales discretos (estéreo). WMA 9 introdujo técnicas de codificación de tasa de bits variable (VBR) y tasa de bits promedio (ABR) en el codificador MS, aunque ambas eran técnicamente compatibles con el formato original. WMA 9.1 también agregó soporte para audio de bajo retraso, lo que reduce la latencia para la codificación y decodificación.

Fundamentalmente, WMA es un codificador de transformación basado en la transformada de coseno discreta modificada (MDCT), algo similar a AAC, Cook y Vorbis. El flujo de bits de WMA se compone de supertramas, cada una de las cuales contiene 1 o más tramas de 2048 muestras. Si no se utiliza el depósito de bits, un cuadro es igual a un supercuadro. Cada cuadro contiene varios bloques, que son 128, 256, 512, 1024 o 2048 muestras mucho después de haber sido transformadas al dominio de la frecuencia a través de la MDCT. En el dominio de la frecuencia, se determina el enmascaramiento de las muestras transformadas y luego se utiliza para volver a cuantificar las muestras. Finalmente, las muestras de coma flotante se descomponen en partes de coeficiente y exponente y se codifican de forma independiente con Huffman. La información estéreo suele estar codificada en medio/lado. A tasas de bits bajas, también se pueden usar pares espectrales de línea (normalmente menos de 17 kbit/s) y una forma de codificación de ruido (normalmente menos de 33 kbit/s) para mejorar la calidad.

Al igual que AAC y Ogg Vorbis, WMA se diseñó para abordar las deficiencias percibidas en el estándar MP3. Dados sus objetivos de diseño comunes, los tres formatos terminaron tomando decisiones de diseño similares. Los tres son códecs de transformación puros. Además, la implementación de MDCT utilizada en WMA es esencialmente un superconjunto de las utilizadas en Ogg y AAC, de modo que WMA iMDCT y las rutinas de ventanas se pueden usar para decodificar AAC y Ogg Vorbis casi sin modificar. Sin embargo, la cuantificación y la codificación estéreo se manejan de manera diferente en cada códec. El principal rasgo distintivo del formato estándar WMA es su uso único de 5 tamaños de bloque diferentes, en comparación con MP3, AAC y Ogg Vorbis, que restringen los archivos a solo dos tamaños. WMA Pro amplía esto al agregar un sexto tamaño de bloque utilizado a una frecuencia de muestreo de 88,2/96 kHz.

Los dispositivos PlaysForSure certificados, así como una gran cantidad de dispositivos no certificados, que van desde reproductores de música portátiles de mano hasta reproductores de DVD de sobremesa, admiten la reproducción de archivos WMA. La mayoría de las tiendas en línea certificadas por PlaysForSure distribuyen contenido utilizando solo este códec. En 2005, Nokia anunció sus planes para admitir la reproducción de WMA en los futuros teléfonos Nokia. En el mismo año, se puso a disposición una actualización para PlayStation Portable (versión 2.60) que permitió reproducir archivos WMA en el dispositivo por primera vez.

Windows Media Audio Profesional

Captura de pantalla de Windows Media Encoder 9 Series, mostrando nuevas opciones de codificación para Windows Media Audio 10 Professional.

Windows Media Audio Professional (WMA Pro) es un códec con pérdida mejorado estrechamente relacionado con los estándares WMA. Conserva la mayoría de las mismas características generales de codificación, pero también presenta estrategias mejoradas de codificación de entropía y cuantificación, así como una codificación estéreo más eficiente. En particular, se han eliminado muchas de las funciones de tasa de bits baja del estándar WMA, ya que el códec central está diseñado para una codificación eficiente en la mayoría de las tasas de bits. Sus principales competidores incluyen AAC, HE-AAC, Vorbis, Dolby Digital y DTS. Admite una profundidad de bits de muestra de 16 y 24 bits, frecuencias de muestreo de hasta 96 kHz y hasta ocho canales discretos (envolvente de 7.1 canales). WMA Pro también es compatible con la compresión de rango dinámico, que reduce la diferencia de volumen entre los sonidos más altos y más bajos de la pista de audio. Según Amir Majidimehr de Microsoft, WMA Pro teóricamente podría ir más allá del sonido envolvente 7.1 y admitir 'un número ilimitado de canales'; sin embargo, Microsoft optó por limitar su capacidad actual a ocho (7.1 canales discretos).

La sintaxis del flujo de bits del códec se congeló en la primera versión, WMA 9 Pro. Las versiones posteriores de WMA Pro introdujeron codificación de tasa de bits baja, audio de retardo bajo, modo de interpolación de frecuencia y una gama ampliada de opciones de codificación de tasa de muestreo y profundidad de bits. Un archivo WMA 10 Pro comprimido con el modo de interpolación de frecuencia comprende una pista WMA 9 Pro codificada a la mitad de la frecuencia de muestreo original, que luego se restaura utilizando un nuevo algoritmo de compresión. En esta situación, los reproductores WMA 9 Pro que no se han actualizado al códec WMA 10 Pro solo pueden decodificar la transmisión WMA 9 Pro de menor calidad. A partir de WMA 10 Pro, la codificación de ocho canales comienza a 128 kbit/s, y las pistas se pueden codificar con la resolución nativa de CD de audio (44,1 kHz, 16 bits), anteriormente dominio de WMA Standard.

A pesar de la creciente cantidad de dispositivos compatibles y su superioridad sobre WMA, WMA Pro todavía tiene poco soporte de hardware y software. Algunas excepciones notables a esto son Microsoft Zune (limitado a estéreo), Xbox 360, dispositivos con Windows Mobile con Windows Media Player 10 Mobile, dispositivos Toshiba Gigabeat y Motorola más nuevos, y dispositivos que ejecutan versiones recientes del firmware alternativo de Rockbox. Además, WMA Pro es un requisito para el programa de certificación WMV HD. Por el lado del software, Verizon utiliza WMA 10 Pro para su servicio de música V CAST, y Windows Media Player 11 ha promocionado el códec como una alternativa a WMA para copiar pistas de CD de audio. WMA Pro es compatible con Silverlight a partir de la versión 2 (aunque solo en modo estéreo). En ausencia del hardware de audio adecuado, WMA Pro puede mezclar automáticamente audio multicanal a estéreo o mono, y una resolución de 24 bits a 16 bits durante la reproducción.

Un ejemplo notable del uso de WMA Pro en lugar de WMA Standard es el sitio web de NBC Olympics, que usa WMA 10 Pro en su modo de tasa de bits baja a 48 kbit/s.

Windows Media Audio sin pérdidas

Etiqueta para sonido envolvente 5.1, la configuración máxima del canal para Windows Media Audio Lossless.

Windows Media Audio 9 Lossless es una encarnación sin pérdidas de Windows Media Audio, un códec de audio de Microsoft, lanzado a principios de 2003. Comprime un CD de audio en un rango de 206 a 411 MB, en velocidades de bits de 470 a 940 kbit/s. El resultado es un duplicado bit a bit del archivo de audio original; en otras palabras, la calidad de audio en el CD será la misma que la del archivo cuando se reproduzca. WMA Lossless usa la misma extensión de archivo.WMA que otros formatos de audio de Windows Media. Admite 6 canales discretos y audio sin pérdida de hasta 24 bits/96 kHz. El formato nunca se ha documentado públicamente, aunque los proyectos libav y ffmpeg han diseñado un decodificador de código abierto para plataformas que no son de Microsoft.

Windows Media Audio Lossless (WMA Lossless) es un códec de audio sin pérdida que compite con ATRAC Advanced Lossless, Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio, Shorten, Monkey's Audio, FLAC, Apple Lossless y WavPack (desde finales de 2011, los tres últimos tienen la ventaja de ser un software de código abierto y están disponibles para casi cualquier sistema operativo). Diseñado para fines de archivo, comprime señales de audio sin pérdida de calidad del original mediante VBR. Cuando se descomprime, la señal de audio es una réplica exacta del original. La primera versión del códec, WMA 9 Lossless, y sus revisiones admiten hasta 96 kHz, audio de 24 bits para hasta 6 canales discretos (envolvente de 5.1 canales) con control de compresión de rango dinámico. La relación de compresión típica de la música varía entre 1,7:1 y 3:1.

El soporte de hardware para el códec está disponible en Cowon A3, Cowon S9, Bang & Olufsen Serenata Sony Walkman serie NWZ-A y NWZ-S, Zune 4, 8, 80 30, Zune 120 (con versión de firmware 2.2 o posterior) y Zune HD, Xbox 360, dispositivos con Windows Mobile con Windows Media Player 10 Mobile, Windows Phone (versión 8 y superior), modelos Toshiba Gigabeat S y V, Toshiba T-400, Meizu M3 y los reproductores de música Insignia NS-DV, Pilot y Sport de Best Buy. Logitech Squeezebox Touch ahora es compatible con el formato de forma nativa a pesar de que anteriormente solo lo admitía a través de la transcodificación. Al igual que WMA Standard, algunas tiendas en línea utilizan WMA Lossless para distribuir música en línea. Similar a WMA Pro, el decodificador WMA Lossless puede realizar downmixing cuando no hay hardware de audio compatible. A partir de 2012, los proyectos ffmpeg y libav tienen decodificadores WMA Lossless de código abierto basados en ingeniería inversa del decodificador oficial. ffmpeg solo puede decodificar archivos WMA de 16 bits a partir del 20 de junio de 2012.

Voz de audio de Windows Media

Windows Media Audio Voice (WMA Voice) es un códec de audio con pérdidas que compite con Speex (utilizado en el propio servicio en línea Xbox Live de Microsoft), ACELP y otros códecs. Diseñado para aplicaciones de reproducción de voz de bajo ancho de banda, emplea filtrado de sonido de paso bajo y paso alto fuera del rango de frecuencia del habla humana para lograr una mayor eficiencia de compresión que WMA. Puede detectar automáticamente secciones de una pista de audio que contengan voz y música y, en su lugar, utilizar el algoritmo de compresión WMA estándar. WMA Voice admite hasta 22,05 kHz para un solo canal (mono) únicamente. La codificación está limitada a una tasa de bits constante (CBR) y hasta 20 kbit/s. La primera y única versión del códec es WMA 9 Voice.

Los dispositivos con Windows Mobile con Windows Media Player 10 Mobile tienen soporte nativo para la reproducción de voz WMA 9. Además, BBC World Service ha empleado WMA Voice para su servicio de transmisión de radio por Internet.

Calidad de sonido

Vea la prueba de escucha codec para una tabla de resultados de prueba de escucha doble ciego.

Microsoft afirma que el audio codificado con WMA suena mejor que MP3 con la misma tasa de bits; Microsoft también afirma que el audio codificado con WMA a tasas de bits más bajas suena mejor que MP3 a tasas de bits más altas. Las pruebas de audición doble ciego con otros códecs de audio con pérdidas han mostrado resultados variados, desde la falta de respaldo a las afirmaciones de Microsoft sobre su calidad superior hasta la supremacía sobre otros códecs. Una prueba independiente realizada en mayo de 2004 a 128 kbit/s mostró que WMA era aproximadamente equivalente a LAME MP3; inferior a AAC y Vorbis; y superior a ATRAC3 (versión de software).

Algunos estudios concluyeron:

• A 32 kbit/s, AMM Standard fue notablemente mejor que LAME MP3, pero no mejor que otros codecs modernos en una prueba colectiva independiente en julio de 2004.
• A 48 kbit/s Archived 2014-07-08 en el Wayback Machine, WMA 10 Pro fue clasificado segundo después de Nero HE-AAC y mejor que WMA 9.2 en una prueba de escucha independiente organizada y apoyada por Sebastian Mares e Hydrogenaudio Forums en diciembre de 2006. Esta prueba, sin embargo, utilizó CBR para WMA 10 Pro y VBR para los otros codecs.
• A 64 kbit/s, AMM Nero HE-AAC probada en una prueba de escucha comisionada por Microsoft pero realizada independientemente por los Laboratorios de Prueba de Software Nacional en 1999. De 300 participantes, "71% de todos los oyentes indicó que WMA Pro era igual o mejor que HE AAC". Sin embargo, una prueba de escucha pública realizada en septiembre de 2003 por Roberto Amorim encontró que los oyentes preferían 128 kbit/s MP3 a 64 kbit/s audio WMA con mayor confianza del 99%.
• A 80 kbit/s Archived 2014-07-08 en el Wayback Machine y 96 kbit/s, WMA tenía menor calidad que HE-AAC, AAC-LC y Vorbis; calidad casi equivalente a MP3, y mejor calidad que MPC en pruebas individuales realizadas en 2005.
• A 128 kbit/s, había una corbata de cuatro vías entre aoTuV Vorbis, LAME MP3, WMA 9 Pro y AAC en una prueba a gran escala en enero de 2006, con cada codec sonando cerca del archivo de música sin comprimir para la mayoría de los oyentes.
• A las 768 kbit/s, AMM 9 Pro presentó una respuesta de espectro completo a la mitad de la tasa de bits requerida para DTS en una prueba comparativa realizada por EDN en octubre de 2003. La muestra de prueba fue una pista de audio envolvente de 48 kHz, 5.1 canal.

Crítica a la calidad reclamada

Las afirmaciones de Microsoft sobre la calidad de sonido WMA han generado quejas con frecuencia. 'Algunos audiófilos cuestionan las afirmaciones de Microsoft sobre la calidad de WMA', según un artículo publicado por EDN. Otro artículo de MP3 Developments escribió que la afirmación de Microsoft sobre el audio con calidad de CD a 64 kbit/s con WMA estaba "muy lejos de la verdad". En las primeras etapas del desarrollo de WMA, un representante de RealNetworks afirmó que WMA era un "esfuerzo claro e inútil de Microsoft para ponerse al día con RealAudio 8".

Microsoft ha afirmado en ocasiones que la calidad de sonido de WMA a 64 kbit/s es igual o superior a la de MP3 a 128 kbit/s (la mayoría de los oyentes consideran que tanto WMA como MP3 son casi transparentes a 192 kbit/s). En un estudio de 1999 financiado por Microsoft, National Software Testing Laboratories (NSTL) descubrió que los oyentes preferían WMA a 64 kbit/s a MP3 a 128 kbit/s (codificado por MusicMatch Jukebox).

Tanto los codificadores de MP3 como los de WMA se han desarrollado y mejorado activamente durante muchos años, por lo que su calidad relativa puede cambiar con el tiempo.

Jugadoras

Además de Windows Media Player, la mayoría de los formatos de compresión WMA se pueden reproducir con ALLPlayer, VLC media player, Media Player Classic, MPlayer, RealPlayer, Winamp, Zune Software (con ciertas limitaciones: la compatibilidad con complementos DSP y la salida DirectSound están deshabilitadas utilizando el complemento WMA predeterminado) y muchos otros reproductores multimedia de software. El software de administración de medios Microsoft Zune es compatible con la mayoría de los códecs WMA, pero utiliza una variación de Windows Media DRM que utiliza PlaysForSure.

El proyecto FFmpeg ha realizado ingeniería inversa y vuelto a implementar los códecs WMA para permitir su uso en sistemas operativos compatibles con POSIX, como Linux. El proyecto Rockbox amplió aún más este códec para que sea adecuado para núcleos integrados, lo que permite la reproducción en reproductores de MP3 portátiles y teléfonos móviles con software de código abierto. RealNetworks ha anunciado planes para admitir la reproducción de archivos WMA sin DRM en RealPlayer para Linux. En la plataforma Macintosh, Microsoft lanzó una versión PowerPC de Windows Media Player para Mac OS X en 2003, pero el desarrollo del software ha cesado. Actualmente, Microsoft respalda Flip4Mac WMA de terceros, un componente de QuickTime que permite a los usuarios de Macintosh reproducir archivos WMA en cualquier reproductor que utilice el marco de QuickTime. Flip4Mac, sin embargo, actualmente no es compatible con el códec de voz de audio de Windows Media.

No todos los dispositivos Android tienen soporte nativo para archivos WMA porque la plataforma principal de Android no es compatible con este formato, pero también existe un software de terceros que lo admite.

El formato WMA se puede reproducir en casi todos los dispositivos Windows Mobile y Windows Phone posteriores.

Codificadores

El software que puede exportar audio en formato WMA incluye Windows Media Player, Windows Movie Maker, Microsoft Expression Encoder, Sony Sound Forge, GOM Player, RealPlayer, Adobe Premiere Pro, Adobe Audition y Adobe Soundbooth. Microsoft Office OneNote admite la codificación en todos los códecs WMA, y Windows Media Encoder también admite todas las opciones de velocidad de bits y resolución disponibles. Los reproductores de código abierto como el reproductor multimedia VLC también pueden codificar.

Gestión de derechos digitales

Los códecs WMA se usan con mayor frecuencia con el formato de contenedor ASF, que tiene una función DRM opcional. Windows Media DRM, que se puede usar junto con WMA, admite servicios de suscripción de música por tiempo limitado, como los que ofrecen los servicios de descarga ilimitada, incluidos URGE de MTV, Napster, Rhapsody, Yahoo! Music Unlimited y Virgin Digital. Windows Media DRM, un componente de PlaysForSure y Windows Media Connect, es compatible con muchos dispositivos de audio portátiles modernos y clientes de transmisión de medios como Roku, SoundBridge, Xbox 360 y Wii. Los reproductores que admiten el formato WMA pero no Windows Media DRM no pueden reproducir archivos protegidos con DRM.