MP3 (o, più esattamente "MPEG-1/2 Audio Layer 3") è un algoritmo di compressione audio in grado di ridurre drasticamente la quantità 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 più 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 perché più semplice ed affidabile.
Un gruppo di lavoro condotto da Karlheinz 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 è tipicamente giudicata dal bitrate finale che riesce ad ottenere, mentre la metrica del tasso di compressione, che sembrerebbe più 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 più comuni è 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 è maggiore, il che dimostra le difficoltà nel definire il termine compressione come perdita di qualità 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 è stato scelto per la sua dolcezza e semplicità, rendendo facile l'ascolto di qualsiasi imperfezione che la compressione può causare durante la registrazione.
Molti ritengono di qualità accettabile per il formato MP3 il bitrate di 128 kilobits al secondo, qualità che si avvicina a quella di un CD. Questo bitrate è 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 è una qualità di ascolto bassa.
Possibili codificatori
codice di riferimento ISO dist10: è la qualità peggiore; file MP3 difettoso (tutti i blocchi audio sono marcati come difettosi)
Xing: principalmente basato sul codice ISO, qualità simile all'ISO dist10.
Blade: qualità simile all'ISO dist10
FhG: Alcune di loro sono buone, ma altre hanno gravi difetti.
ACM Producer Pro: Alcune versioni generano dei disturbi fastidiosi
L.A.M.E (è un acronimo ricorsivo, per "Lame Ain't MP3 Encoder", letteramente "Lame non è un codificatore MP3", iniziò come una patch dimostrativa GPL che modificava l'originale codificatore dist10 ISO, realizzata da Mike Cheng all'inizio del 1998, ed era quindi incapace di produrre file MP3 per conto suo o di essere compilato separatamente. Nel maggio 2000 gli ultimi resti del codice sorgente ISO furono sostituiti conferendo così al codice sorgente LAME piena funzionalità come codificatore LGPL MP3, in grado di competere con i principali codificatori presenti sul mercato. Lame development at Sourceforge.
Nel sito [1] è possibile trovare un front end di Windows per il codificatore LAME (il "popolo" di JTHZ.com utilizza LAME dal 1998).
La qualità di un file MP3 dipende dalla qualità della codifica e dalla difficoltà con il quale il segnale deve essere codificato. Buoni codificatori hanno una qualità accettabile 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 qualità lo si riconosce ascoltando persino un brano a 320 kbit/s. Per questo non ha senso parlare qualità 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 è la perdita di dati dovuta alla compressione – è il modo con cui si rimuove l'informazione dal file audio originale allo scopo di risparmiare spazio. Nei moderni codificatori MP3 gli algoritmi più efficaci fanno di tutto per assicurare che i suoni rimossi siano quelli che non possono essere rilevati dall'orecchio umano. Questo risultato è 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 più obsoleti. Se il vostro scopo è di memorizzare file suoni con una fedeltà massima indirizzatevi su un compressione audio del tipo FLAC, SHN, o LPAC. Questi generalmente comprimono un file audio PCM a 16-bit approssimativamente dal 50 al 75% dell'originale (questo dipende dalla caratteristiche del file audio stesso).
Alternative all'MP3
Vi sono molti altri codec audio alternativi all'MP3:
Ogg Vorbis dalla Xiph.Org Foundation, libero da brevetti;
mp3PRO dalla Thomson Multimedia;
MPEG-1/2 Audio Layer 2 (MP2), predecessore dell'MP3;
MP+, una derivato dell'MP2;
MPEG-4 AAC, utilizzato da LiquidAudio e Apple Inc. nell'iTunes Store;
ATRAC, usato dai Minidisc della Sony;
AC-3, usato dalla Dolby Digital per i DVD;
QDesign, usato da QuickTime per alti bitrate;
Windows Media Audio (WMA) da Microsoft;
RealAudio da RealNetworks.
mp3PRO, MP3, AAC, e MP2 sono tutti membri della stessa famiglia tecnologica e si basano su modelli psicoacustici simili.
Il Fraunhofer Gesellschaft è 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:
SHN
FLAC
Monkey's Audio (APE)
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).
Nonostante alcuni fautori di codec più recenti come WMA, mp3PRO e RealAudio affermino che i loro rispettivi algoritmi sono in grado raggiungere una qualità CD già con 64 kbit/s, i test di ascolto cieco sembrano smentirli. Va comunque apprezzata l'indiscussa superiorità di questi e altri formati su MP3 a pari larghezza di banda impiegata.
Tra gli altri, la Xiph.org Foundation, sviluppatrice dell'algoritmo Vorbis utilizzato assieme al container multimediale Ogg, in supporto al proprio formato di compressione open source, fornisce in una pagina web dei test di ascolto comparato tra diversi formati audio.
