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3.8
MP3 Storia:
Introduzione: Il formato MP3 è un formato audio compresso ossia uno standard per comprimere un brano audio compromettendone al minimo la qualità. Questa tipologia di compattazione permette di ridurre lo spazio utilizzato su un supporto digitale da 12 volte nel caso si voglia avere una qualità paragonabile a quella del CD e oltre 50 volte se si intende registrare voce o telefonate o comunque audio dove la qualità non ha molta importanza. L’MP3 è la parte audio dell’algoritmo di compressione MPEG (Moving Picture Experts Group) che si utilizza nelle trasmissioni televisive digitali. L’MPEG consente di comprimere immagini in movimento e l’audio a loro connesso. La parte che a noi interessa è solamente l’MP3 che più estesamente corrisponde a MPEG Layer 3. Questo sistema di codifica analizza i segnali ed applica dei modelli psicoacustici, tenendo in considerazione come obbiettivo principale la conservazione della qualità del suono.
Principi
di funzionamento: La soglia minima udibile per l'orecchio umano non è lineare. Questo algoritmo sfrutta questa particolarità, ma sfrutta inoltre anche la poca sensibilità dell’orecchio nel udire suoni di frequenze leggermente diverse, ma con livelli acustici abbastanza distinti. Questa compressione quindi elimina tutte queste informazioni che l’orecchio non riesce a sentire. In un brano musicale le informazioni inutili sono talmente tante che permette al formato di compressione MP3 di riuscire a decimare lo spazio utilizzato dalle tracce su di un CD. Il formato MP3 è molto personalizzabile, infatti permette di scegliere il bitrate (vedi capitolo seguente), ossia quanti dati devono essere memorizzati in un secondo, quindi tramite esso decidiamo quanto deve comprimere e perciò la qualità del formato finale. Oltre al bit rate si può anche scegliere la frequenza di campionamento che nel caso del CD è 44,1KHz, quindi tramite questo limitiamo la banda passante. Le opzioni accettate corrispondono partono da 8KHz fino a 48KHz. Abbiamo anche la possibilità di scegliere se la compressione da effettuare deve essere mono, stereo, dual o joint stereo. Quest’ultimo è un mix tra mono e stereo, ossia permette di mantenere il suono spaziale come in stereo, ma per segnali al disotto di una certa frequenza lavora su di un solo canale. Questo è possibile perché al di sotto di una certa frequenza, l'orecchio umano non percepisce la posizione spaziale dei suoni. Il formato stereo invece mantiene separati i due canali, ma cerca di evitare spreco di memoria cercando di bilanciare la sorgente destra e quella sinistra. Il modello dual invece lascia i due canali totalmente separati, anche se uno ha molto più segnale rispetto a quell’altro.
Bitrate: Con bitrate si vuole indicare la quantità di memoria che serve a "descrivere" un secondo di musica. L'unità di grandezza non è il byte, ma il bit. Quindi 128 KBPS significa "128 Kilobit per secondo". Naturalmente più questo numero è grande e più saranno grandi le dimensioni del file, ma allo stesso tempo aumenterà la qualità del suono registrato. Il bitrate non è proprio sempre costante, in quanto c’è un buffer (riserva) che permette di comprimere meno pezzi di traccia semplici e tenere l’avanzo come riserva. Questa riserva serve per poter, in caso di frammenti di canzone complicati, utilizzare più memoria di quella prestabilita. Qui sotto potete osservare una tabella che rappresenta per ogni tipo di sorgente la qualità ottimale di compressione MP3:
Creazione di file MP3: Per creare dei file MP3 è sufficiente un computer con lettore CD o scheda sonora e un programma di compressione adibito a lavorare con questo formato. Tramite la scheda sonora è possibile registrare musica proveniente da ogni sorgente. Se si possiede un computer con poche prestazioni è possibile registrare prima il tutto in un formato chiamato “PCM” che è un formato non compresso e poi successivamente passare all’MP3. Questo perché l’algoritmo per la compressione in MP3 richiede una potenza di calcolo notevole. Se invece si possiede una macchina moderna è possibile registrare già direttamente in MP3 (real time). Se la registrazione consiste nel estrapolare traccie audio incise su CD è possibile mediante appositi programmi comprimere direttamente in MP3 anche con macchine lente. I programmi per comprimere in MP3 sono facilmente reperibili da internet.
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Questo
tipo di compressione audio è molto recente, infatti è apparsa verso la metà
degli anni ‘90, questo perché richiede una potenza di calcolo che prima non
era disponibile. Questo tipo di compressione audio ha fatto molto successo negli
ultimi anni in ambito informatico. Il successo è dato principalmente dalle
dimensioni ridotte dei file musicali, quindi trasferibili molto facilmente anche
via Internet, infatti sono nati molti siti illegali addetti allo scambio di
canzoni. Un esempio di questi siti è Napster che combatte cause legali
quotidianamente, in quanto le canzoni protette da copyright vengono offerte
gratuitamente. Attualmente stanno anche prendendo piede i lettori MP3 portatili
che però richiedono l’utilizzo del computer per memorizzare le canzoni. Esse
sono memorizzate o su una memoria di tipo RAM oppure su CD a seconda del
modello. Un’altra novità che incomincia a diffondersi è l’autoradio MP3
che consente di riprodurre canzoni in questo formato. Anch’essa però
necessita di un computer per poter memorizzare la musica in essa. Le ultimissime
novità in questo campo sono i cellulari con lettore MP3 incluso e gli orologi
con il supporto per questo sistema.