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Audio MP3

Audio MP3

Comprimere un file significa applicargli un apposito algoritmo matematico, ossia far passare il file attraverso un determinato software, che da come risultato un altro file, di dimensioni ridotte rispetto a quello di partenza.

La necessità di comprimere file molto lunghi si è verificata dapprima in ambito informatico, per l’esigenza di salvare dati e programmi di dimensioni superiori alla capienza delle memorie allora in uso.

Con lo svilupparsi della telematica, la trasmissione a distanza dei file, divenne fortissima l’esigenza di trasmettere in tempi brevi le immagini, dapprima fisse e poi in movimento; e poichè un’immagine richiede una grande quantità di bit per essere codificata e molto tempo per essere trasmessa, si pensò alla compressione come al modo più opportuno per risolvere il problema.

L’ISO, l’ente internazionale che fissa gli standard industriali a livello mondiale, istituì allora un gruppo di lavoro denominato JPEG (Joint Photographic Expert Group) con il compito di definire un formato di digitalizzazione, compressione e decompressione di immagini fotografiche. Il risultato fu appunto lo standard JPEG, tuttora in uso usato principalmente per le foto, che a differrenza del GIF "pesano" meno con risultati superiori.

Dalle immagini fisse ai video il passo fu breve, e nel 1988 nacque un nuovo gruppo di lavoro: Mpeg (Moving Picture Expert Group) incaricato di mettere a punto un sistema completo per la codifica e la decodifica di video e di audio compressi, e già nell’anno successivo vennero diffuse le prime specifiche, note come International Standard IS0 11172, con la sigla in breve Mpeg-1, che riguardano i seguenti argomenti: Systems, Video, Audio, Conformance Testing, Software Simulation. Si parla anche di audio, dato che in ogni video, filmato o ripresa televisiva che sia, c’è una colonna sonora. Poco tempo dopo comparvero sul mercato le prime implementazioni pratiche della compressione audio.

Nel periodo fra la fine degli anni ’80 e l’inizio degli anni ’90 si impose all’attenzione generale un nuovo supporto per la registrazione audio: il DAT, Digital Audio Tape, una microcassetta dotata di un nastro da 1/8 di pollice, come quello della Compact Cassette tradizionale, su cui però il segnale musicale veniva registrato in modalità digitale anziché analogica.

Ma, sebbene il DAT fosse diventato lo standard di fatto dell’audio professionale, inspiegabilmente non riuscì mai a imporsi presso il grande pubblico, forse perché le grandi case produttrici non lo pubblicizzarono, nonostante la tecnologia digitale in quel momento fosse in piena espansione grazie alla recente introduzione dei CD.

E’ un fatto, però, che in breve tempo due prestigiose multinazionali, Philips e Sony, presentarono al pubblico ciascuna un proprio supporto per dati audio consumer, alternativo al DAT; le tecnologie scelte per memorizzare i dati erano diverse, ma entrambe utilizzavano un formato digitale compresso. Nel 1991 Philips lanciò la DCC (Digital Compact Cassette), in cui l’audio veniva compresso di un fattore 4, cioè il file compresso aveva dimensioni pari al 25% dell’ofiginale, utilizzando un algoritmo denominato PASC (Precision Adaptive Sub-band Code); poco più tardi Sony promosse il minidisc, una specie di floppy che immagazzinava dati audio ottenuti mediante un algoritmo, ATRAC (Adaptive Transform Acoustic Coding), che comprimeva di un fattore 5, per cui i dati venivano codificati con un numero di bit pari al 20% dell’originale.

La DCC non ricevette il gradimento dei mercato e fu un fallimento completo, il minidisc esiste invece ancor oggi, ma non ha mai "sfondato"; ciò che conta è che Sony e Philips fecero la prova generale dei sistemi dedicati a codificare le tracce audio compresse dei video, anch’esso compresso, destinato alla trasmissione digitale e, successivamente, alla realizzazione dei DVD (Digital Video Disc o Digital Versatile Disc), che sarebbero stati i veri, grandi, business degli anni a venire.

Infatti nel 1993 l’ISO pubblicò le specifiche audio di Mpeg-1; la loro sigla è 11172-3: in esse sono previsti tre diversi algoritmi di compressione e decompressione dei segnale, detti Layer: Layer i con fattore di compressione 4:1 Layer 2 con fattore di compressione compreso tra 6:1 e 8:1 Loyer 3 con fattore di compressione compreso tra 12:1 e 14:1 I tre Layer sono compatibili fali-back, ossia un decoder Layer 3 è in grado di "leggere" anche file codificati con Layer 1 e Layer 2, e un Layer 2 può "leggere" file Layer 1.

Le applicazioni tipiche di Mpeg-1 sono i sistemi di codifica AC-2 e AC-3, destinati al DVD; a titolo d’informazione vale la pena di dire che la codifica PASC è compatibile Layer 1. MP3, finalmente! Nel 1997 diventa operativo l’International Standard 1S0 13818, detto Mpeg-2, anch’esso diviso in tre Layer, e che presenta, rispetto alla release precedente, significative innovazioni.

Per quanto riguarda l’audio, sono state introdotte le seguenti innovazioni importanti: la codifica non è più effettuata a partire dai due canali stereo tradizionali destro e sinistro, ma è multicanale, per consentire l’implementazione dell’Home Cinema, versione domestica dei Dolby Stereo cinematografico, che richiede 5+1 canali: anteriore destro, anteriore centrale, anteriore sinistro posteriori sinistro e destro per gli effetti speciali più un canale dedicato al subwoofer per la riproduzione dei bassi.

La seconda innovazione riguarda la frequenza di campionamento dei segnali, che viene abbassata da 44,1 KHz a 24 KHz. In questo modo si perde qualcosa in fedeltà ma gli algoritmi di compressione e decompressione si semplificano notevolmente, a tutto vantaggio della velocità di trasmissione dei file compressi.

Il Layer 3, meglio noto come MP3, si è rivelato straordinariamente adatto per far viaggiare file musicali su canali di trasmissione a capacità limitata, e quindi lenti, come quelli dedicati a Internet. MP3 è un formato aperto, le cui caratteristiche sono a disposizione di chiunque ne faccia richiesta, e ciò contribuisce a spiegarne le attuali fortune. Per ottenere la documentazione tecnica diamo qui di seguito quattro indirizzi Internet:
1) ISO (International Standord Organization) http://www.iso.ch
2) AES (Audio Engineering Society), l’assodazione che raggruppa, a livello mondiale, gli esperti nel campo dell’audio http://www.eas.org
3) Fraunhofer IIS (Fraunhofer Institut Integrierte Schaltungen), presso i cui laboratori, sono state implementate le prime realizzazioni pratiche di Mp3: ftp://ftp.iis.fhg.de/pub/layer3/index.txt
4) La pagina dell’ingegner Leonardo Chiariglione, ospitato dal sito di CSELT, il laboratorio di ricerca e sviluppo della Telecom Italia di Torino, è probabilmente la fonte più completa e aggiornata sull’argomento compressione audio http:www.cselt.it/leonardo in particolare, poi, dall’indirizzo ftp://ftp.iis.fhg.de/pub/layer3/index.txt è possibile scaricare file dimostrativi di encoder per tutti i sistemi operativi, varie versioni di Winplay, un lettore MP3 e altro ancora. A partire dal 1998 l’ISO ha rilasciato nuove serie di specifiche volte a definire gli standard della compressione audio e video applicata ai nuovi media: TV digitale, DVD, Internet.

Poiché il termine MP3, legato a Mpeg-2, ha avuto grande successo, la prima di nuove specifiche è stata battezzata Mpeg-4, e non Mpeg-3, per evitare confusione. Ecco l’elenco delle specifiche Mpeg, aggiornato a ottobre 2000: Mpeg-1 standard per video CD Mpeg-2 standard per digital television, DVD e Mp3 Mpeg-4 standard per multimedia sul Web Mpeg-7 multimedia content description interface Mpeg-21 iniziato a giugno 2000, dedicato al multimedia framework. Non è inutile, infine, sottolineare il fatto che grazie agli standard Mpeg si è sviluppata un’industria il cui giro d’affari vale dieci mihardi di dollari, ed è in crescita.

Osvaldo

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