Il Formato audio MP3
Audio e computers - la musica digitale
La nascita del formato mp3 – che cosa e' e a che cosa serve
I trucchi e i segreti del formato mp3
Con la nascita dell'elettronica ci si è accorti ben presto che le potenzialità dei sistemi digitali sarebbero state enormi; la produzione delle prime macchine da scrivere con memoria e schermo a cristalli liquidi, che permettevano (addirittura!) di modificare e correggere il testo a proprio piacimento prima di stamparlo sul foglio, è stata la scintilla che ha permesso l'inizio di una transizione profonda che ha portato dalle scomode tecniche manuali alla odierna tecnologia digitale.
Il percorso di clonazione, che ha interessato per prima la scrittura, si è in seguito subito esteso agli altri mezzi di comunicazione; forse nessuno si sarebbe mai aspettato che questa quasi "inutile" comodità avrebbe provocato una vera e propria rivoluzione tecnologica, un radicale cambiamento delle abitudini di tutto il mondo, il raggiungimento di sogni che fino ad allora erano sembrati così lontani!
La conversione di qualsiasi forma di audio (musica, suoni...) e video (fotografie, filmati...) in dati memorizzabili ed utilizzabili da un computer avrebbe infatti permesso, oltre alla possibilità di ritoccare piccoli errori, o di aggiungere effetti artificiali al prodotto già finito, di creare dal nulla perfette sinfonie classiche o godibili pezzi rock, film proiettati nel futuro o ambientati in un periodo storico ormai lontano, studi virtuali, ecc...; per non parlare poi della possibilità di scambiare i dati stessi da un computer all'altro anche distanti centinaia di migliaia di chilometri, mediante cavi, segnali radio e collegamenti via satellite...
Che cosa significa "sistema digitale" ed in che modo è possibile rappresentare un brano musicale su di esso? Ad esempio un computer è un sistema digitale, cioè si basa su sequenze di cifre che possono assumere esclusivamente valore 0 o 1, cioè binario ( BIT = BInary digiT).
Anche la memorizzazione dei dati viene fisicamente effettuata tramite sequenze più o meno lunghe di 0 e 1. Un brano musicale è fisicamente formato da infinite sollecitazioni acustiche sinusoidali (dette onde) sommate le une sulle altre con maggiore o minore ampiezza. Ogni onda acustica è rappresentabile in un grafico come una linea che varia in funzione del tempo.
E' quindi possibile memorizzare sulla memoria del computer queste coppie di valori "ampiezza dell'onda" e il relativo "tempo" in cui è stata rilevata quella ampiezza; in questo modo ho trasferito una ben determinata onda sul mio computer e posso anche modificarla
Dal paragrafo paragrafo precedente si deduce come la qualità del segnale audio presente su di un supporto digitale sia proporzionale alla memoria occupata.
Un brano musicale contenuto su di un cd occupa circa 5 Mbyte. Essendo poi i brani stereo, cioè formati da 2 canali indipendenti, devo moltiplicare quel numero per 2 ottenendo 10 Mbytes!
... e se volessi far ascoltare questo minuto di musica ad un mio amico? Niente di più facile, potrei spedirglielo in E-mail; peccato che, con un normale modem, impiegherei circa 25 minuti solo per Solo per trasmettere 1 minuto di musica stereo! TROPPO!!
Ecco che quindi i costi in termini di memoria, bolletta telefonica e tempo speso cominciano a diventare proibitivi.
E se riuscissi a trovare una speciale codifica che mi permetta di comprimere questi 10 Mbytes in poco meno di 1 Mbyte? Il tutto diventerebbe più ragionevole...
Ma e' possibile? SI! E' proprio il compito dello standard MP3, cioè MPEG 1 layer III.
Lo standard MP3 è in poche parole un algoritmo che implementa moderne tecniche di percezione sonora dell'apparato uditivo umano per raggiungere una elevata compressione dei dati senza una percettibile perdita di qualità da permettere l'invio dei dati su canali di trasmissione molto lenti.
L'algoritmo layer III è attualmente il più potente dei 3 ( layer I, layer II, layer III) e riesce a raggiungere rapporti di compressione elevatissimi, da 1:10 fino a 1:12 ( da 10 Mbytes a 1 Mbyte) senza variare la qualità del suono.
Ecco alcuni dati che mostrano quanto è possibile risparmiare in termini di occupazione di memoria a discapito della qualità del suono utilizzando sempre l'algoritmo "layer III":
Qualità |
Banda |
Modo |
Bitrate |
Fattore |
telefono |
2.5 kHz |
mono |
8kbps |
96:1 |
meglio dell'AM |
7.5 kHz |
mono |
32 |
24:1 |
simile all'FM |
11 |
stereo |
56..64 kbps |
26..24:1 |
CD |
>15 kHz |
stereo |
112.128 kbps |
14..12:1 |
Per quanto riguarda i 2 altri algoritmi (I e II) verrebbe spontaneo chiedersi a che cosa possano servire se già il III è così efficiente. Chiaramente come in tutte le cose, la maggiore efficienza del layer III, in termini di maggiore compressione per la stessa qualità, viene pagata in una maggiore complessità nell'algoritmo di codifica e quindi maggiore tempo di codifica.
l'I è molto più veloce, ma meno performante; lo troviamo nei cosiddetti "Solid State Audio" cioè le frasi nei parcheggi o ai caselli, nei CD-i Full Motion Video...
Il layer II rappresenta invece un buon compromesso tra velocità e qualità; infatti ha molte più applicazioni: CD-i, Video CD, DAB (Digital Audio Broadcasting), DVD, radio via cavo e via satellite, tv via cavo e via satellite, links ISDN, colonne sonore dei film...
Il formato MP3 è correntemente usato in alcune applicazioni che dispongono di poche risorse ( in termini di banda e memoria ); oltre ai collegamenti audio tramite isdn, viene utilizzato nei servizi di Audio-on-Demand (musica a richiesta), radio digitale via satellite, audio su intenet etc...
Proprio per il mercato dell'audio-on-demand è stato già prodotto anche uno schema di protezione chiamato MMP ( formato di Protezione MultiMediale) che servirà anche per tutelare i diritti dell'industria musicale su internet.
Ma come fa questo algoritmo a raggiungere tali livelli di compressione? Provando infatti a comprimere un file audio in formato .WAV ( cioè trasferito da cd senza alcuna forma di codifica) con normali programmi di compattazione (WinZip, WinRar, pkzip, gzip, etc...), che pure hanno algoritmi complicati e molto efficienti, si scopre che è praticamente impossibile raggiungere tali livelli di compressione.
Come mai?
La spiegazione è duplice; in primo luogo, l'algoritmo di compressione MP3 è stato disegnato appositamente per gestire file audio, che hanno determinate caratteristiche statistiche; infatti è possibile trovare in un brano musicale una certa correlazione più o meno marcata tra campioni adiacenti, sintomo di una ridondanza statistica; in secondo luogo la potenza degli algoritmi MPEG di compressione audio è determinata principalmente dall'utilizzo contemporaneo di altri metodi di codifica, che applicano una compressione detta "lossy" cioè "con perdita" di dati.
"E allora perchè quando ascolto un file MP3 non sento alcuna differenza rispetto al file ascoltato direttamente da CD?"
Perchè l'algoritmo è molto "furbo" e calcola, mediante precise tabelle su cui è descritta la percezione del sistema uditivo umano, le parti di informazione audio che, seppur presenti, non vengono fisicamente percepite dall'orecchio. In questo modo non riuscirò più a ricostruire perfettamente il segnale originario, ma, nell'ascoltarlo, non noterò alcuna differenza, perchè ho tolto solamente dei segnali inutili. Questa codifica con perdita si basa sul fatto che l'orecchio umano non e' il migliore dispositivo per la ricezione di onde acustiche e quindi di segnali audio. Alcuni dei limiti dell'apparato uditivo umano sono stati quindi utilizzati per togliere dalle traccie audio le informazioni inutili (non fisicamente percepibili); La soglia di udibilita' è il livello minimo sotto il quale un suono non è percepito. Varia con la frequenza e anche da individuo a individuo, ma per la stragrande maggioranza delle persone l'intervallo di massima sensibilità è posto tra i 2 e i 5 kHz.
Dunque, il formato mp3 (mpeg 1 layer III) è un formato dati digitale per esprimere musica (esattamente come il doc è un formato per esprimere un testo scritto). Questo formato usa un algoritmo di compressione del suono di tipo "lossy", vale a dire a perdita d’informazione; in pratica una volta compresso il file wav da cui si era partiti, il risultato sarà diverso dall'originale. Il tipo di compressione si basa su algoritmi percettivi che eliminano le frequenze non percepibili dall'orecchio umano (cioè mascherate da frequenze più forti). Questo fa sì che la musica compressa con questo algoritmo risulti acusticamente uguale a quella originale pur avendo una certa perdita di informazione.
Scaricare MP3 è facile. Basta fare clic con il pulsante sinistro del mouse sull'indirizzo (URL) o sul nome dell'artista o ancora sul titolo della canzone e si aprirà la pagina contenente le istruzioni per scaricare il brano MP3 dal sito su cui risiede. Si può scegliere di salvare il file in una cartella oppure solo di aprirlo, in questo caso non rimarrà memorizzato sul computer, ma potrà essere ascoltato solo una volta. Per salvare il file, comunque, la strada consigliata è di utilizzare il pulsante destro del mouse facendo clic sull'URL o sul nome dell'artista o sul titolo della canzone. A questo punto occorre selezionare "salva oggetto con nome" e scegliere la cartella in cui salvarlo.
Talvolta può comparire un messaggio che indica che non si può accedere al sito: si tratta probabilmente di un sito leech, cioè di un sito "sanguisuga", che chiede uno scambio di informazioni per cedere parte del proprio contenuto.
Altre volte viene indicato di rinominare il file per cambiarne l'estensione. Per farlo basta seguire queste semplici istruzioni (per sistemi operativi windows).
Nota bene: le istruzioni seguenti si applicano dopo aver scaricato il file sul proprio computer.
Se sul tuo computer il nome del file viene visualizzato completo dell'estensione basta fare click sul file stesso con il pulsante destro, scegliere Rinomina e cambiare l'estensione.
Se invece non viene visualizzata l'estensione occorre per prima cosa cliccare due volte sulla icona "Risorse del computer", che si trova sul Desktop. Si aprira' una finestra. Fare click su "Visualizza" e poi su "Opzioni cartella".
Si aprira' una nuova finestra. Cliccare su "Visualizza".
Controllare che non ci sia il segno di spunta sulla casella "Nascondi le estensioni dei file per i tipi di file conosciuti". Se il segno di spunta e' presente fare click sopra di esso per farlo scomparire. Fare click su "OK".
A questo punto per ogni file presente sul computer viene visualizzato il nome completo, compresa l'estensione.
Per cambiare l' estensione basta fare click col tasto destro sul file, scegliere Rinomina e cambiare i 3 caratteri dopo il punto nel nome del file, per esempio da pippo.bin a pippo.mp3.
I brani MP3 possono essere inseriti nel proprio computer e all'interno di propri siti personali. Per registrare sul proprio PC un brano musicale in formato MP3, occorre possedere un qualsiasi elaboratore con processore veloce dotato di scheda sonora, e utilizzare due tipi di programmi, facilmente scaricabili da Internet, i "grabber" e gli "encoder".
I "grabber", o "ripper", convertono le tracce audio contenute su un CD in formato WAV: in pratica estraggono l'audio dal CD. E' possibile campionare direttamente anche altre sorgenti, una radio o un disco in vinile o una cassetta, tramite la scheda audio ed ottenere un file WAV. Queste ultime operazioni possono essere eseguite con altri tipi di software (tipo registratore di suoni di windows).
Gli "encoder" comprimono gli ingombranti file WAV in formato MP3.
Inoltre vi sono software di ultima generazione che impiegano direttamente un codec MP3 e sono così in grado di salvare direttamente il brano musicale in formato MP3.
Per ascoltare un MP3 è indispensabile avere installato sul proprio PC uno dei cosiddetti "player", cioè i programmi che servono per ascoltare file MP3.
Microsoft Windows Media Player
E' il lettore multimediale di Microsoft. Progettato per gestire file audio/video anche in modalità streaming, supporta moltissimi tipi di file audio tra cui l'MP3.
Il player più diffuso è Winamp, scaricabile da Internet. Una volta scaricato il software, occorre reperire in rete i file MP3. Si possono cercare utilizzando il motore di ricerca.