MP3
MP3 (o, piů esattamente “MPEG-1/2 Audio Layer 3”) č un algoritmo di compressione audio in grado di ridurre drasticamente la quantitĂ di dati richiesti per riprodurre un suono, rimanendo comunque una riproduzione fedele del file originale non compresso.
La codifica MPEG-1/2 Layer 2 iniziò come progetto presso la DAB e promosso dalla Fraunhofer IIS-A. Venne finanziato dall’Unione Europea come parte di un programma di ricerca piů vasto chiamato EUREKA comunemente conosciuto con il codice EU-147.
EU-147 fu attivo dal 1987 al 1994. Nel 1991 vennero fatte due proposte per uno standard disponibile: Musicam (conosciuto come Layer II) e ASPEC (Adaptative Spectral Perceptual Entropy Coding) (con analogie con l’MP3). Venne scelto Musicam a causa della sua semplicità e alla sua affidabilità .
Un gruppo di lavoro condotto da Karlhainz Brandenburg e Jürgen Herre fece confluire gli studi su Musicam e ASPEC con alcune loro idee e creò l’MP3, che fu progettato per realizzare la stessa qualità a 128 kbit/s dell’MP2 a 192 kbit/s.
Entrambi gli algoritmi furono completati nel 1992 con la sigla MPEG-1, come prima fase di sviluppo del progetto denominato MPEG e definito come standard internazionale con il codice ISO/IEC 11172-3 e pubblicato nel 1993. Un'ulteriore fase del progetto MPEG Audio si concluse nel 1994 con la creazione dell’MPEG-2 definito come standard internazionale con il codice ISO/IEC 13818-3 e pubblicato nel 1995.
L’efficienza di un algoritmo di compressione č tipicamente giudicata dal bitrate finale che riesce ad ottenere, mentre la metrica del tasso di compressione, che sembrerebbe piů naturale, dipende sia dalla frequenza che dal numero di bit del segnale in ingresso. Ciononostante, vengono comunemente comunicati tassi di compressione che utilizzano i CD come riferimento, uno dei piů comuni č quello a 44.1 kHz e 2x16bit. Qualche volta vengono utilizzati anche parametri DAT SP (48KHz, 2x16bit). Il tasso di compressione in questo sistema di riferimento č maggiore, il che dimostra delle difficoltĂ di definire il termine compressione come perdita di qualitĂ nella codifica.
Karlheinz Brandenburg ha utilizzato il CD di Suzanne Vega, “Tom’s Diner” come modello di riferimento dell’algoritmo di compressione per l’MP3. Questo CD č stato scelto per la sua dolcezza e semplicitĂ , rendendo facile l’ascolto di qualsiasi imperfezione che la compressione può causare durante la registrazione.
La pagina web ufficiale pubblica i sequenti tassi di compressione per l’MPEG-1 Layer 1,2 e 3.
L’algoritmo che utilizza il formato MP3 si basa su una trasformazione ibrida che trasforma il segnale dal dominio temporale a quello delle frequenze.
Storia
Questi sono valori piuttosto aleatori in quanto:
Un modo piů realistico per considerare il bitrate č:
Il confronto un nuovo formato di file viene fatto confrontando la qualitĂ media di compressione del nuovo formato con un encoder di alta qualitĂ molto ottimizzato del vecchio formato.
La AAC MPEG-2, č il formato erede dell’MP3 sempre secondo le specifiche MPEG. Molto probabilmente i successori del formato MP3 sarĂ l'Ogg Vorbis. Queste aziende sono proprietarie di diverse brevetti e licenze legate alle specifiche MPEG.
Nell’ottobre 1993, compare su Internet per la prima volta il formato MP2 (MPEG-1 Audio Layer 2) che utilizza per la riproduzione l’Audio Player MPEG Xing e successivamente un programma per UNIX creato da Tobias Bading chiamato MAPlay rilasciato la priva volta il 22 Febbraio 1994 (MAPlay viene implementato anche da Microsoft Windows). Inizialmente il solo codificatore disponibile per l’MP2 era lo Xing Encoder accompagnato dal programma CDDA2WAV, e un CD ripper in grado di registrare CD audio su hard disk. Verso la prima metĂ del 1995, venne presentato per la prima volta il formato MP3 come implementazione del MPEG-1 Audio Layer III data. Ebbe subito un grande successo soprattutto su Internet. La sua popolaritĂ ha visto nascere ditte di software come la Nullsoft, la Winamp, la mpg123 e Napster di cui ora č proprietĂ la Bertelsmann.
Molti ritengono di qualitĂ accettabile per il formato MP3 il bitrate di 128 kilobits al secondo, qualitĂ che si avvicina a quella di un CD. Questo bitrate č il risultato di un tasso di compressione che si avvicina al rapporto di 11.02:1. Tuttavia test di ascolto mostrano che, attraverso un po' di pratica, molti sono in grado di distingure un formato MP3 a 128 kbit/sec da un CD originale. Per molti altri, 128 kbit/s č una qualitĂ di ascolto bassa.
Possibili codificatori
La qualitĂ di un file MP3 dipende dalla qualitĂ della codifica e dalla difficoltĂ con il quale il segnale deve essere codificato. Buoni codificatori hanno una qualitĂ accettabili da 128 a 160 kbit/s, la chiarezza perfetta di un brano si ottiene da 160 a 192 kbit/s. Un codificatore che ha bassa qualitĂ lo si riconosce ascoltando persino un brano a 320 kbit/s. Per questo non ha senso parlare qualitĂ di ascolto di un brano di 128 kbit/s o 192 kbit/s. Una buona codifica MP3 a 128 kbit/s prodotta da un buon codificatore produce un suono migliore di un file MP3 a 192 kbit/s codificato con uno scarso codificatore.
Una caratteristica importante dell’MP3 č la perdita di dati dovuta alla compressione – č il modo con cui si rimuove l’informazione dal file audio originale allo scopo di risparmiare spazio. Nei moderni codificatori MP3 gli algoritmi piů efficaci fanno di tutto per assicurare che i suoni rimossi siano quelli che non possono essere rivelati dall’orecchio umano. Questo risultato č stato ottenuto anche grazie alla scienza della psicoacustica.
Tuttavia molti ascoltatori sono in grado di riconoscere la differenza confrontando un CD originale con un formato MP3 da 192 kbit/s e persino a 256 kbit/s di alcuni codificatori meno potenti e piů obsoleti. Se il vostro scopo č di memorizzare file suoni con una fedeltĂ massima indirizzatevi su un compressione audio del tipo FLAC, SHN, o LPAC. Questi generalmente comprimono uno file audio PCM a 16-bit approssimativamente dal 50 al 75% dell’originale (questo dipende dalla caratteristiche del file audio stesso).
Il bit rate č il numero di unitĂ binarie che fluiscono al secondo ed č variabile per i file MP3. La regola generale č che maggiore č il bitrate, piů informazione č possibile includere dall’originale, maggiore č la qualitĂ del file audio compresso. Attualmente per le codifiche dei file MP3 fissano un tasso di compressione equivalente per tutto il file audio.
Per l’MPEG-1 layer 3 i bitrate disponibili sono: 32, 40, 48, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256 e 320 kbit/s ( bits per secondo ), e le frequenze campionate disponibili sono 32, 44.1 e 48 Khz. La frequenza di campionamento a 44.1 kHz č quasi sempre utilizzata per i CD audio, mentre i 128 Kbit/s come una sorta di bitrate standard “abbastanza buono”. L’MPEG-2 e l’MPEG-2.5 (non-ufficiale) contemplano un numero maggiore di bitrate: 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 144 e 160 kbit/s
I file MP3 audio sono suddivisi in settori (“chunks” in inglese) chiamati frames, (“fotogrammi”) in italiano. Ognuno di questi settori č provvisto di un marcatore del tasso di compressione; in questo modo, mentre il file audio viene suonato, č possibile modificarlo dinamicamente. Questa tecnica rende possibile utilizzare piů bit per la parte del suono ad alta dinamica (suoni piů complessi) e meno bit per la parte a bassa dinamica (suoni meno comlessi).
Vi sono diversi difetti nel formato dei file MP3, che non possono essere individuati neanche dal migliore dei codificatori e sono insiti nelle caratteristiche stesse del formato.
Lo standard MPEG-1 non definisce specifiche precise per i codificatori MP3. L’algoritmo di decodifica e il formato del file, invece sono definiti molto bene. Si presume che il creatore dello standard abbia escogitato un algoritmo per rimuovere appropriate parti di informazioni da un file originale, o piuttosto una rappresentazione in dominio di frequenza (MDCT). Questo processo si basa tipicamente sulla codifica psico acustica, ossia vengono rimossi quei suoni che l’orecchio umano non č in grado di percepire sia mediante l’orecchio che il cervello.
Come risultato, vi sono molti codificatori MP3 differenti, ognuno in grado di riprodurre file di qualitĂ differente; al 30 Settembre 2001 il migliore codificatore ad alto bitrate (128 kbit/s e superiori) č LAME. Per i bitrate piů bassi il miglior codificatore č il Fraunhofer, ma vi sono diverse opinioni. La decodifica MP3, č tuttavia ben definita da uno standard. Molti decodificatori sono “bistream compliant, ossia sono in grado di riprodurre esattamente un brano dello stesso file MP3 non compresso.
Vedi la voce ID3
L’ID3 č una classificazione dei formati che permettono l’inserimento, nel file MP3, della descrizione, del titolo, dell’artista e dell’album, o il numero della traccia.
Vi sono molti altri codificatori audio alternativi all’MP3:
Il Fraunhofer Gesellschaft č proprietario di alcune licenze di codec: Dolby Labs, Sony, Thompson Consumer Electronics, mentre AT&T; possiede altri brevetti.
Su Internet si trovano altri metodi di compressione privi di perdite. Pur non essendo simili all’MP3, essi sono buoni esempi di altri metodi di compressione disponibili:
Tuttavia i fautori di un codificatore piů recente come il WMA e RealAudio hanno afferamato che i loro rispettivi algoritmi possono raggiungere una qualitĂ CD giĂ a 64 kbit/s, ma i test di ascolto li hanno smentiti. Tuttavia la qualitĂ di questi codificatori a 64 kbit/s sono sicuramente superiori al MP3 alla stessa lunghezza di banda.
Thompson ha dichiarato che i suoi codificatori mp3PRO raggiungono la qualitĂ a 64 kbit/s ma fini ascoltatori hanno riferito che questi file sono equivalenti a file MP3 di 112 Kbit/s. Comunque la qualitĂ di un CD si raggiunge solo con i file mp3PRO a 80 kbit/s.
La Xiph.org Foundation, gli sviluppatori dell’algoritmo della Vorbis
utilizzata nel nuovo formato Ogg, dichiarano che la Vorbis la qualitĂ suono dei loro file č migliore dei file MP3 e WMA e senza infrangere brevetti fornisce una pagina web con dei test di ascolto per dimostrarlo.
La Thomson Consumer Electronics č proprietaria del brevetto MPEG-1/2 Layer 3 in U.S.A e in Giappone. La Microsoft, che ha progettato il sistema operativo Windows, ha scelto di creare il proprio formato proprietario WMA invece di utilizzare l’MP3, in questo modo evita di incorrere in violazioni del brevetto.
Per informazioni sui costi vedere:
MP2 e MP3 incontrano Internet
QualitĂ del formato MP3 audio
Nel sito [1] č possibile trovare un front end di Windows per il codificatore LAME (il “popolo” di JTHZ.com utilizza LAME dal 1998).Bit Rate
Individuazione dei difetti nei file MP3
In parentesi il formato file dove questo difetto viene corretto.Codificatori di file MP3 audio
ID3
Alternative all’MP3
mp3PRO, MP3, AAC, e MP2 sono tutti membri della stessa famiglia tecnologica e si basano su modelli modelli psicoacustici simili.
Il formato MP3 fu progettato per essere utilizzato in parallelo al formato Video MPEG-1/2, e per questo non in grado di riprodurre adeguatamente i suoni al di sotto dei 48 kbit/s (mono) o degli 80 Kbit/s (stereo).Licenze e brevetti
[1] e [1].
Nonostante queste scelte, il formato MP3 continua ad essere ampiamente utilizzato. Vediamo perché: Link esterni
