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Después de MP3: El pasado, presente y futuro de los códecs de audio

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Con la desaparición del MP3, ¿qué códecs de audio están listos para convertirse en el nuevo estándar? Hablemos de la compresión, los códecs de audio modernos y el futuro del audio.

En 2017 expiraron las patentes de MP3 del Instituto Fraunhofer. A medida que se desarrolla el 2018, más y más fabricantes están atrayendo soporte para el códec. El formato MP3 es uno de los códecs de audio más conocidos, y fue en gran medida responsable de la explosión del mundo del audio digital.

Sin el MP3, ¿qué códecs están en mejor posición para convertirse en el nuevo estándar de la industria?

En este artículo, examinaremos los fundamentos de los códecs, echaremos un vistazo a los formatos de audio de gran renombre que existen en la actualidad y, por último, echaremos un vistazo especulativo a las próximas décadas de códecs de audio.

¿Qué son los códecs de audio?

Imagen a través de Icono Vectorial Plano.

Codec es la abreviatura de encode/decode. Pueden ser hardware o software – ambos toman la entrada de señal analógica y la convierten a un formato digital. La función de decodificación es exactamente el mismo proceso, pero se invierte para permitir que el flujo de datos digitales se convierta en ondas sonoras analógicas para la salida.

Existen tres categorías de códecs: sin comprimir, con y sin pérdidas.

  • Sin comprimir:  Los archivos de audio no comprimidos codifican la señal de entrada de audio completa en un formato digital capaz de almacenar la carga completa de los datos entrantes. Ofrecen la más alta calidad y capacidad de archivo a costa de grandes tamaños de archivo y alta latencia (reproducción en tiempo no real), prohibiendo su uso generalizado en muchos casos.
  • Pérdida:  Los archivos perdidos se codifican de forma diferente a los no comprimidos. La función esencial de la conversión analógico-digital sigue siendo la misma en las técnicas de codificación con pérdidas. Las pérdidas difieren de las no comprimidas, ya que la frecuencia de las ondas sonoras de entrada se muestrea hasta un valor digital aproximadamente similar. La suma total de todos estos posibles valores digitales da al códec lo que se conoce como su profundidad de bits. La profundidad de bits del códec, 16 o 24 bits, es la más común, determina la precisión con la que el sonido está siendo «cuantizado» – el proceso de muestreo utilizado para redondear las ondas sonoras entrantes a sus valores más cercanos. Debido a esto, los archivos de audio con pérdida son mucho más pequeños que los no comprimidos y ofrecen una reproducción de latencia mucho más baja, lo que permite su uso en escenarios de audio en vivo.
  • Sin pérdidas:  La codificación sin pérdidas es el término medio entre sin comprimir y con pérdidas. Concede una calidad de audio similar a la de un sistema sin comprimir con tamaños significativamente reducidos. Los codecs sin pérdida logran esto comprimiendo el audio entrante de una manera no destructiva en la codificación antes de restaurar la información sin comprimir en la decodificación.

Historial de códecs de audio

Imagen a través de Joeyg417.

Desde la primera grabación de audio conocida en 1860 en un Fonautograma, la tecnología de grabación y reproducción de audio ha estado en un estado de flujo constante. El siglo XX introdujo la era de los ingenieros y grabadores de sonido profesionales, la era de la transmisión de audio a través de las ondas de radio, los avances masivos en la calidad y tecnología del audio, y el crecimiento continuo en la industria del audio y el comercio en general.

En 1982, el mundo del audio dio sus primeros pasos en el nuevo milenio con el primer formato de audio digital – el disco compacto. Construido sobre la innovadora tecnología de modulación por impulsos codificados (PCM), el CD fue capaz de almacenar ondas sonoras analógicas como valores digitales mediante su «cuantificación» al valor digital más cercano soportado.

La modulación por impulsos codificados desencadenó una nueva era de innovación para los formatos de audio digital. En una década, los códecs modernos reconocibles como MP3 y WAV estaban ganando popularidad. A principios de la década de 2000 se produjo la primera ola de códecs de audio sin pérdidas que elevaron aún más la calidad digital sin tener que renunciar a los grandes tamaños de archivo.

Pero estos formatos superiores no estaban preparados para la moda de los reproductores MP3 de principios de los$002700. El iPod de Apple llevó a las masas al mundo del audio digital, y el MP3 se convirtió en el estándar para la reproducción de audio en todo el mundo.

Con la muerte del MP3, ¿qué códec está mejor preparado para ocupar su lugar? ¿Qué posibilidades ofrece la tecnología moderna al potencial de los futuros códecs de audio?

Los códecs de hoy

Imagen a través de Nejron Photo.

Hay muchos códecs de audio en uso en un sinfín de industrias hoy en día. Muchas de las entradas de esta lista se introdujeron hace décadas, pero hay algunos códecs nuevos que arrojan luz sobre el potencial que encierra el futuro de los códecs de audio.

  • AMR – Multitasa adaptable:  La familia de códecs AMR es uno de los formatos de audio más utilizados en el mundo. Esto se debe en gran medida a que es el estándar de audio de facto en los teléfonos móviles. AMR está optimizado para el habla, lo que significa que es un códec de baja calidad, bajo ancho de banda y baja latencia. AMR no fue desarrollado para música o grabación o reproducción de audio de alta calidad.
  • FLAC – Códec de audio completamente sin pérdidas:  FLAC es considerado por muchos como la mejor versión de MP3. Comprime los archivos a tamaños notablemente pequeños, y lo hace sin que se perciba ninguna pérdida en la calidad de audio. Los archivos FLAC son muy ligeros y versátiles y se pueden reproducir en cualquier dispositivo que pueda reproducir MP3. Y es el código abierto, que gana todo tipo de premios en mi libro, especialmente implementaciones de terceros del códec y sus características.
  • Waveform Audio File Format, comúnmente abreviado como WAV, ha sido un caballo de batalla en la industria durante casi tres décadas. El secreto de su poder de adherencia es la simplicidad y durabilidad del códec. Por lo general, los WAVs ofrecen algo de la más alta calidad de audio sin comprimir sin necesidad de transcodificación. Su estabilidad significa que a menudo los archivos WAV que han sido dañados o corrompidos seguirán reproduciéndose.
  • ALAC – Apple Lossless Codec:  Lanzado en 2004, Apple Lossless Codec, o Apple Lossless, admite ocho canales de audio de hasta 32 bits de profundidad y una frecuencia de muestreo máxima de 384 kHz. En 2011, Apple hizo ALAC de código abierto y libre de regalías.
  • AAC – Codificación avanzada de audio:  AAC fue creado por el Instituto Fraunhofer, los mismos ingenieros que están detrás de la compresión MP3. Con la expiración de MP3 a principios de este año, el Instituto Fraunhofer recomienda AAC como su códec de reemplazo. AAC es un formato con pérdidas cuyo principal punto de venta es su calidad de sonido significativamente superior a la de los MP3 a la misma velocidad de bits.
  • DSD – Direct Stream Digital:  DSD es un códec de audio de alta calidad único. La tecnología subyacente detrás de DSD es un poco diferente de la modulación por impulsos codificados estándar que se encuentra en la mayoría de los demás códecs. DSD emplea codificación de modulación de densidad de pulsos – reduciendo la resolución del flujo de bits y aumentando la frecuencia de muestreo a 2,8 millones de veces por segundo – para generar la señal de audio. DSD tiene un uso limitado en el mundo del audio, sirviendo en gran medida como un códec audiófilo para ser reproducido en hardware especializado.
  • Opus:  Opus es el códec más moderno para hacer esta lista. Lanzado en 2012, fue desarrollado para servir como un único estándar para varias aplicaciones donde antes había múltiples. Opus se creó teniendo en cuenta las necesidades del mundo moderno, y su filosofía se basa en el audio de alta calidad y baja latencia, adecuado para las comunicaciones en red y las actuaciones musicales en directo. Su latencia puede reducirse a tan sólo 5 ms – en comparación, la mayoría de los otros códecs apenas pueden ofrecer 100 ms de latencia.

Cada año trae nuevas variaciones y sabores de la nueva tecnología de códecs, pero ¿qué deberíamos buscar en un nuevo estándar para la distribución masiva de audio?

El futuro

Imagen a través de LumenGraphics.

Aunque la miríada de formatos para elegir hoy puede ser abrumadora, ha llegado el momento de empezar a establecer expectativas para los códecs que vendrán. Hay mucho que aprender de los códecs del pasado reciente y más lejano. La confiable simplicidad y funcionalidad universal del WAV, el modelo de código abierto totalmente sin pérdidas de FLAC, la optimización de Opus para voz y audio en general – la tecnología ha cambiado radicalmente, así que ¿por qué no deberían cambiar nuestros códecs?

Un códec de ensueño

Imagen a través de whiteMocca.

Esto es lo que estoy buscando en un códec de audio ideal para el futuro:

  • Asegurar: Utiliza todas las tecnologías modernas de seguridad y criptografía.
  • Abrir:  Código abierto y totalmente documentado.
  • Soporte universal:  Puede grabarse y reproducirse sin necesidad de nuevo hardware o software.
  • Totalmente sin pérdidas: Ligero y de alta calidad.
  • Uso múltiple:  Optimizado para uso de voz y audio general.
  • Alta resolución:  Compatibilidad con las resoluciones de grabación más altas posibles.

Aunque la mayoría de estos parámetros ideales existen hoy en día en los códecs, ningún códec ha unido todas estas especificaciones de forma significativa. Esperemos que el futuro sea más abierto, más usable, más funcional y que suene bien.

En la próxima década, los códecs de audio que traspasan las fronteras se van a volver más comunes. La tecnología subyacente de codificación y decodificación avanza y evoluciona, fusionándose con otras ciencias y disciplinas a medida que avanza.

Dudo que el mundo del audio vuelva a ver un solo códec «estándar de la industria» – predigo que los formatos de audio continuarán desarrollándose en nichos de la misma manera que los códecs de vídeo. Esto permitirá una mayor facilidad de uso y una mayor especialización de las tareas, lo que supondrá un gran avance en la racionalización del canal de audio.

Pase lo que pase, la columna vertebral tecnológica de la producción y reproducción de audio está atrasada. Si las tendencias actuales se mantienen, hay una buena posibilidad de que el mundo del audio sea irreconocible en 10 años.

Imagen de portada vía gonin.

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