Mp3 F.A.Q. (Frequently Asked Questions)

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INFORMAZIONI GENERALI

Cosa sono questi files MP3?

Un file MP3 è un file audio compresso. Per comprimerli viene usato l'algoritmo MPEG 1 Layer-3 che può raggiungere un rapporto di compressione 1 a 12. Questa compressione avviene con una perdita di qualità inavvertibile all'orecchio umano.

Come nasce e come funziona l'algoritmo MPEG 1 Layer 3?
Come è possibile ottenere dei simili rapporti di compressione?

Il formato di compressione audio mpeg Layer 3, più comunemente conosciuto come mp3, nasce dall'esigenza di poter trasmettere dati audio risparmiando sulla banda occupata.
Per fare un esempio, prima dell'avvento del layer 1/2/3 un minuto di suonob in qualità Cd 44.100kHz, stereo a 16 bit occupava circa 10 Mb (44.100 sample/sec x 2 canali x 2 byte a sample poiché è a 16 bit x 60 secondi = 10.5 Mb), con la codifica Layer 3 si può ottenere una riduzione fino ad un fattore 12 conservando inalterate le caratteristiche del suono all'orecchio umano.
Partendo dal suono originale si applicano dei criteri di riduzione:

- Percezione psicoacustica dell'orecchio umano.
   L'orecchio umano non percepisce in forma diretta le frequenze sopra i 20.000 Hz inoltre vengono   tagliate tutte quelle frequenze che la normale soglia    differenziale umana non percepisce ma che comunque occupano spazio. La    compressione è basata su criteri psicoacustici ossia ciò che il complesso    orecchio-cervello percepisce a livello conscio.

- Frequenze coperte.
   L'orecchio umano è sensibile ad un ampia banda di frequenze, tuttavia se c'è    un forte segnale questo copre tutti i segnali di minore intensità cosicché, in concomitanza con una frequenza di picco molto elevata, non sono più    distinguibili tutte le frequenze minori sottostanti, che occupano quindi prezioso spazio inutilmente.

- Sub band Coding.
   E' il principio di come lavora un encoder. Analizza lo spettro del segnale  audio e applica il modello psicoacustico per calcolare il giusto rapporto di    dati superflui, poi nella fase di quantizzazione del suono l'encoder cerca  di allocare tutti i dati indispensabili, considerando il bitrate scelto. Ad esempio se in un secondo ci sono 128 Kbit di dati indispensabili questi saranno tutti allocati nel secondo di suono codificato...se sono di più, informazioni basilari andranno perse e allora conviene aumentare il bitrate  di codifica e passare dallo standard di 64 Kbps per canale (128 Kbps) a  risoluzioni maggiori fino a 160 Kbps per canale (320 Kbps)

Con bitrate si intende il numero di bit che ogni secondo di suono "consuma" e si indica con la sigla Kbps (migliaia di bit per secondo o 1000 bit/s…non byte! J). Un segnale audio digitale di un Cd ha un bitrate di 1411.2 Kbps, un Mp3 di qualità Cd ha un bitrate di soli 128 Kbps.

Chi ha messo a punto questa tecnologia?

La compressione audio viene ottenuta seguendo algoritmi appositi studiati dall'MPEG.
Il layer 3 è stato studiato da un gruppo di ricerca tedesco chiamato "Fraunhofer IIS", fondato nel 1985. Joseph von Fraunhofer era un ricercatore e inventore tedesco, vissuto fra fine 700 e inizio 800, premiato per i suoi risultati in campo scientifico e commerciale. "IIS" vuol dire "Institut Integrierte Schaltungen"

Cosa significa MPEG?

E' una joint venture (Moving Picture Expert Group) che lavora sotto la direzione dell'International standard Organization (ISO) e l'International Electro-Technical Commission (IEC). Questo gruppo di ricercatori ha creato degli standard per la trasmissione delle immagini e dell'audio. Scopo del gruppo e dei suoi standard di compressione è poter trasmettere immagini e suoni della migliore qualità con la minor occupazione di banda.

MPEG 3 e Layer 3 sono la stessa cosa?

No Layer 3 è uno schema di compressione audio che è inserito nello standard MPEG. Fa parte degli standard MPEG 1 e MPEG 2…ma non c'è nessun MPEG 3!
La definizione corretta degli mp3 presenti sulla rete è MPEG 1 Layer 3.

Esistono anche il Layer 1 e Layer 2 a cosa servono?

Brevemente fanno parte dell'evoluzione del progetto e sono in ordine gerarchico con compatibilità verso il basso. A parità di qualità un mp3 il layer 1 arriva fino a 448 Kbps, il Layer 2 fino a 384 Kbps e il Layer 3 fino a 320 Kbps.

La qualità di un Mp3 è come quella di un Cd?

Il fine del processo è quello di ottenere un file che suona identico all'originale. Determinare se un mp3 è distinguibile dall'originale è molto soggettivo e per approntare uno standard alla Fraunhofer hanno preso un campione adeguato di persone cui hanno proposto varie volte lo stesso brano nelle due versioni, originale e compresso. Dal risultato statistico è emerso che una codifica layer 3 a 64 Kbps per canale garantisce la stessa resa di un Cd. Ovviamente orecchi molto fini o allenati e apparecchiature di ascolto molto fedeli possono evidenziare alcuni limiti della compressione, ma solo in questi casi o se il processo di compressione non è stato fatto ad opera d'arte. La corrispondenza fra Bitrate usato e qualità CD è stato oggetto di molte discussioni, spesso infruttuose per via della soggettività come detto.

Come può essere usata questa tecnologia?

Una tecnologia come la compressione MP3 ha un ampio spettro di applicazione. Ogni sistema con limitata capacità di trasmissione potrebbe trarne beneficio. Usando il formato Layer-3 con una linea telefonica ISDN o con la trasmissione via satellite, le stazioni radio o televisive possono trasferire audio in tempo reale, riducendo le spese e i tempi di trasferimento tradizionali e aumentando notevolmente la qualità, evitando fruscii durante le interviste o telecronache di avvenimenti importanti. Altre applicazioni potrebbero diventare molto comuni, ad esempio uno "studio di registrazione virtuale", dove artisti lontani fra loro potrebbero suonare insieme senza doversi necessariamente incontrare (quello che accadde tempo fa con la collaborazione fra Frank Sinatra e Bono degli U2 per il remake della canzone “I Got You Under My Skin”). Comunemente il formato MP3 è usato su Internet per scambiare e trasferire canzoni. Vedere più avanti per le complicazioni legali.