Micron Document
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🬧 The NomadNet Encyclopedia | Archives | Info
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MP3
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mwfqMP3 (formalmente mwfgMoving mwfwPicture mwgaExpert Group-1/2 Audio Layer mwgq3), anche noto come mwggMPEG-1 Audio Layer III e mwgwMPEG-2 Audio Layer IIIcite-ref-4[4] è un mwiaalgoritmo di mwiqcompressione audio di tipo mwiglossy, sviluppato dal gruppo mwiwMPEG, in grado di ridurre drasticamente la quantità di dati richiesti per memorizzare un suono, mantenendo comunque una riproduzione accettabilmente fedele del file originale non compresso. L'mwjaalgoritmo di mwjqcompressione MP3 è stato sviluppato e brevettato dall'Istituto di ricerca tedesco Fraunhofer IIS.

Contents

Storia
Canali
ID3
Note

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Storia

Il formato è da inquadrarsi nell'attività di ricerca della codifica per i media digitali da parte dei gestori di reti di telecomunicazioni, durante gli anni ottanta e novanta. In questo campo, la ricerca italiana del centro di ricerca mwkqCSELT aveva un gruppo attivo a livello internazionale.cite-ref-cselt-5-0[5]

Nel 1988, su iniziativa CSELT, venne fondato in ISO il Moving Picture Experts Group (MPEG) che, con lo sviluppo dei due standard MPEG-1 ed MPEG-2 e con il supporto ottenuto dall'industria nello sviluppo dei necessari VLSI, ha dato ai gestori la possibilità di mandare segnali audiovisivi di alta qualità sulla rete telefonica attuale.

Lo CSELT è stato il primo, nel marzo 1992, a dimostrare una realizzazione completa dello standard MPEG-1 con un decoder integrato in un'applicazione su personal computer, dapprima in locale e successivamente in rete. A questa prima realizzazione hanno fatto seguito altri sviluppi sempre più mirati per permettere la sperimentazione di servizi multimediali interattivi."cite-ref-6[6].

La codifica "MPEG-1/2 Layer 2" cominciò come progetto presso la mwogDAB e promosso dalla Fraunhofer IIS-A. Venne finanziato dall'mwpaUnione europea come parte di un programma di ricerca più vasto chiamato mwpqEUREKA, comunemente conosciuto con il codice EU-147.

Nel dicembre mwpw1988 il gruppo, originariamente costituito per la codifica video per apparati di registrazione, costituì un gruppo di lavoro per la codifica audio, presieduto da Hans-Georg Mussmanncite-ref-7[7]. Fu pubblicata una "Call for Proposals", ovvero una richiesta a presentare proposte, dalle cui risposte derivarono, per la parte audio, le tecnologie che diedero origine ai tre “layer” dello standard ISO/IEC 11172-3 (detto mwrqMPEG-1 Audio): i mwrglayer I e II dalla tecnologia proposta dal consorzio mwsaMUSICAM costituito da CCETT, mwsgPhilips e Institut für Rundfunktechnik e il layer III dalla tecnologia proposta dal consorzio mwtaASPEC costituito da mwtqAT&T, mwtgFrance Télécom, mwtwFraunhofer-Gesellschaft e mwuaThomson Consumer Electronics; tra i componenti del consorzio si distinse in particolare Karlheinz Brandenburg di Fraunhofer, che trattò l'argomento nella sua tesi di dottorato. Nel marzo 1992 lo CSELT di mwugTorino dimostrò la prima versione funzionante del sistema MPEG-1, sia localmente su un personal computer, che in rete. MPEG approvò in via definitiva lo standard ISO/IEC 11172-3 a novembre 1992. L'acronimo MP3 fu ideato nel mwuw1997 via email da un gruppo di esperti mwvaMPEG.

Un'ulteriore fase del progetto MPEG Audio si concluse nel mwvg1994 con la creazione dell'mwvwMPEG-2, definito come standard internazionale con il codice ISO/IEC 13818-3 e pubblicato nel mwwa1995.

L'efficienza di un mwwgalgoritmo di compressione è tipicamente giudicata dal mwwwbit rate finale che riesce a ottenere, mentre la metrica del tasso di compressione, che sembrerebbe più naturale, dipende sia dalla frequenza sia dal numero di bit del segnale in ingresso. Ciò nonostante, vengono comunemente comunicati tassi di compressione che utilizzano i mwxaCD come riferimento, uno dei più comuni è quello a 44,1 kmwxqHz e 2x16mwxgbit. Qualche volta vengono utilizzati anche parametri mwxwDAT SP (48mwya kHz, 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 mwygCD di mwywSuzanne Vega, "mwzaTom's Diner" come modello di riferimento dell'mwzqalgoritmo 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.

La pagina web ufficiale pubblica i seguenti tassi di compressione per l'MPEG-1 Layer 1,2 e 3.

• Layer 1: 384mwaq kbit/s, compressione 4:1
• Layer 2: 192...256mwaw kbit/s, compressione 6:1...8:1
• Layer 3: 112...128mwbq kbit/s, compressione 10:1...12:1

Questi sono valori piuttosto aleatori in quanto:

• La qualità dipende non solo dal formato di codifica del mwcqfile, ma anche dalla qualità mwcgpsicoacustica del codificatore. Il codificatore tipico layer 1 usa un modello psicoacustico molto elementare che finisce per richiedere molti più bit per un risultato soddisfacente.
• La codifica Layer 1 a 384mwda kbit/s, anche con questo semplice "psicoacustico" è migliore della codifica Layer 2 a 192 … 256mwdq kbit/s.
• La codifica Layer 3 a 112 … 128mwdw kbit/s è peggiore del Layer 2 a 192 … 256mwea kbit/s

Un modo più realistico per considerare il bit rate è:

• Layer 1: eccellente a 384mwfa kbit/s
• Layer 2: eccellente a 256...320mwfg kbit/s, molto buono a 224...256mwfw kbit/s, buono a 192...224mwga kbit/s, non si dovrebbe usare sotto i 160mwgq kbit/s
• Layer 3: eccellente a 224...256mwgw kbit/s, molto buono a 192...224mwha kbit/s, buono a 160...192mwhq kbit/s, non si dovrebbe usare sotto i 128mwhg kbit/s

Il confronto di un nuovo formato di file, viene fatto confrontando la qualità media di compressione del nuovo formato con un mwiaencoder di alta qualità e molto ottimizzato, del vecchio formato.

L'algoritmo che utilizza il formato MP3 si basa su una trasformazione ibrida che trasforma il segnale dal dominio temporale a quello delle frequenze e viceversa.

• 32 band filtro in quadratura polifase
• 36 or 12 Tap MDCT, la dimensione può essere selezionata indipendentemente dalla sottobanda 0...1 e 2...31
• processamento addizionale per ridurre gli effetti di mwkaaliasing

L'mwkgAAC mwkwMPEG-4, è il formato erede dell'MP3 sempre secondo le specifiche mwlaMPEG. Tra i successori del formato MP3 è degno di nota l'Ogg Vorbis per la qualità di codifica e per il fatto di essere un progetto mwlwFree Software. Quasi tutti gli altri formati sono legati a delle aziende proprietarie di diverse brevetti e licenze legate alle specifiche MPEG.

La diffusione del formato MP3 apporta una piccola rivoluzione nel mondo della musica, la diffusione delle playlist. In precedenza le canzoni di successo erano attentamente intercalate ai motivi meno riusciti nei CD e nelle audiocassette che si potevano ascoltare solamente nell'ordine studiato dal produttore. Con l'avvento dei supporti digitali questo non accade più ed è possibile una maggiore personalizzazione.

Caratteristiche del formato

È opinione diffusa che, per una resa soddisfacente dell'MP3, il mwmwbit rate debba essere almeno di 128mwna kbit/s; la qualità di un MP3 compresso a questa velocità di trasmissione, tuttavia, non si avvicina a quella di un CD-Audio, pur garantendo delle discrete prestazioni con dimensioni del file molto ridotte. Questo bit rate è il risultato di un tasso di compressione che si avvicina al rapporto di 11.02:1 per brani musicali con voce maschile mentre, in caso di voce femminile, in quanto più acuta e difficilmente comprimibile, il rapporto diviene circa 10.17:1, ammesso che la banda totale del segnale audio non superi i 2.0629mwnq MHz, in caso contrario il rapporto cala drasticamente fino a toccare picchi di 2.13:1. Alcuni test di ascolto mostrano che, attraverso un po' di pratica, molti sono in grado di distinguere un formato MP3 a 128 kbit/s da un CD originale. Per molti altri, 128 kbit/s è una qualità di ascolto bassa. Da un'analisi condotta dalla rivista mwoaSUONO, l'opinione dei conduttori al termine della prova è che solo ad almeno 256mwoq kbit/s si può parlare di mwogalta fedeltà.

Possibili codificatori:

• codice di riferimento ISO mwpgdist10: 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 mwqadist10.
• Blade: qualità simile all'ISO mwqgdist10.
• FhG: alcune di loro sono buone, ma altre hanno gravi difetti.
• ACM Producer Pro: alcune versioni generano dei disturbi fastidiosi.
• mwrgL.A.M.E (mwrwacronimo ricorsivo che sta per mwsamwsqLmwsg'ame A'mwswin't an mwtaMP3 mwtqEncoder, letteralmente "LAME non è un codificatore MP3") cominciò come una patch dimostrativa (con licenza mwtgGPL) realizzata da Mike Cheng all'inizio del 1998, che modificava l'originale codificatore mwtwdist10. Nel maggio 2000 gli ultimi resti del mwuacodice sorgente ISO furono rimossi, rendendo LAME un codificatore MP3 a sé stante (con codice sorgente distribuito sotto licenza mwuqLGPL), in grado di competere con i principali codificatori presenti sul mercato.cite-ref-8[8]

Nel sito mwvwhttps://web.archive.org/web/20040409160037/http://www.jthz.com/mp3/ è possibile trovare un mwwafront end di mwwqWindows per il codificatore LAME.

La qualità di un file MP3 dipende dalla qualità della codifica e dalla difficoltà con la quale il segnale deve essere codificato. Buoni codificatori hanno una qualità accettabile da 128 a 160mwww kbit/s, la chiarezza perfetta di un brano si ottiene da 160 a 192mwxa kbit/s. Un codificatore che ha bassa qualità lo si riconosce ascoltando persino un brano a 320mwxq kbit/s. Per questo non ha senso parlare di qualità di ascolto di un brano di 128mwxg kbit/s o 192mwxw kbit/s. Una buona codifica MP3 a 128mwya kbit/s prodotta da un buon codificatore produce un suono migliore di un file MP3 a 192mwyq kbit/s codificato con uno scarso codificatore.

Una caratteristica importante dell'MP3 è la mwywperdita 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 e/o che vengono rilevati meno dall'orecchio umano. Questo risultato è stato ottenuto anche grazie alla scienza della mwzapsicoacustica.

Tuttavia molti ascoltatori sono in grado di riconoscere la differenza confrontando un CD originale con un formato MP3 da 192mwzg kbit/s e persino a 256mwzw kbit/s di alcuni codificatori meno potenti e più obsoleti. È possibile memorizzare file audio con una fedeltà massima usando una mw0acompressione audio del tipo mw0qFLAC, SHN, o LPAC, che comprimono un file audio PCM a 16-bit approssimativamente dal 50 al 75% dell'originale (questo dipende dalla caratteristiche del file audio stesso).

Bit rate

Il mw1wbit rate è il numero di unità binarie che fluiscono al secondo ed è variabile per i file MP3. La regola generale è che maggiore è il bit rate, più informazione è possibile includere dall'originale, maggiore è la qualità del file audio compresso. Attualmente per le codifiche dei file MP3 fissano un tasso di compressione equivalente per tutto il file audio.

Per l'MPEG-1 layer 3 i bit rate disponibili sono: 32, 40, 48, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256 e 320mw2q kbit/s, e le frequenze campionate disponibili sono 32, 44,1 e 48mw2g kHz. La mw2wfrequenza di campionamento a 44,1mw3a kHz è quasi sempre utilizzata per i CD audio, mentre i 128mw3q kbit/s come una sorta di bit rate standard "abbastanza buono". L'MPEG-2 e l'MPEG-2.5 (non-ufficiale) contemplano un numero maggiore di bit rate: 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 144 e 160mw3g kbit/s.

I file MP3 audio sono suddivisi in settori ("chunks" in inglese) chiamati mw4aframes, ("fotogrammi" in italiano). Ognuno di questi settori è provvisto di un marcatore del tasso di compressione; in questo modo, mentre il file audio viene riprodotto, è possibile modificarlo dinamicamente. Questa tecnica rende possibile utilizzare più bit per la parte del suono ad alta dinamica (suoni più complessi) e meno bit per la parte a bassa dinamica (suoni meno complessi).

Canali

Il formato MP3 può utilizzare tecniche differenti per la codifica dei canali stereo:

• Codifica Force Stereo: viene codificato un solo canale audio che viene poi sdoppiato durante l'esecuzione, perciò si ha una notevole perdita qualitativa dato che i canali destro e sinistro diverranno uguali.
• Codifica Standard Stereo: i flussi destro e sinistro vengono codificati in maniera indipendente.
• Joint-Stereo (Mid\Side Encoding): sfrutta il fatto che i canali destro e sinistro sono fondamentalmente molto simili, perciò, viene codificato un solo canale e le informazioni sulle differenze tra il canale destro e sinistro, si ha una notevole efficienza in termini di compressione senza perdere alcuna informazione sui canali, e si ottiene un incremento in termini qualitativi dato che i bit del frame non vengono sprecati per informazioni ridondanti.

I codificatori Lame di default utilizzano Joint-Stereo per CBR sotto i 160mw6a kbit/s o per VBR di q (indice qualitativo) superiore 4, stereo in tutti gli altri casi; negli encoder professionali è comunque possibile scegliere manualmente il tipo di mw6qcodifica di canale che Lame dovrà utilizzare. La scelta di non utilizzare esclusivamente il Joint-Stereo è dovuta al fatto che alcuni dispositivi non possono processare correttamente le informazioni mw6gDolby Surround se si utilizza il Joint-Stereo,

Criticità

Vi sono diversi difetti nel formato dei file MP3, che non possono essere mitigati neanche dal migliore dei codificatori in quanto insiti nelle caratteristiche stesse del formato (tra parentesi il formato file dove questo difetto viene corretto).

• Un tempo di risoluzione troppo basso per un segnale transiente molto alto (mw8gAAC, Ogg mw8wVorbis)
• Ritardo complessivo di codifica/decodifica non definito (Ogg Vorbis)
• Nessun fattore di banda per frequenze oltre i 15,5/15,8mw9g kHz (AAC, Ogg Vorbis)
• Il collegamento stereo è fatto sulla base di un frame, o "fotogramma" (AAC, Ogg Vorbis)
• Il bit rate è limitato a 320mw-q kbit/s (AAC, Ogg Vorbis)

Codificatori

Lo standard MPEG-1 non definisce specifiche precise per i codificatori MP3. L'algoritmo di decodifica e il formato del file, invece sono definiti molto bene. Si presume che il creatore dello standard abbia escogitato un algoritmo per rimuovere appropriate parti di informazioni da un file originale, o piuttosto una rappresentazione in mw-adominio della frequenza (MDCT). Questo processo si basa tipicamente sulla codifica psicoacustica, ossia vengono rimossi quei suoni che l'orecchio umano non è in grado di percepire sia mediante l'mw-gorecchio sia il mw-wcervello.

Come risultato, vi sono molti codificatori MP3 differenti, ognuno in grado di riprodurre file di qualità differente; al 30 settembre mwaqe2001 il migliore codificatore ad alto bit rate (128mwaqi kbit/s e superiori) è mwaqmLAME. Per i bit rate più bassi il miglior codificatore è il Fraunhofer, ma vi sono diverse opinioni. La decodifica MP3, è tuttavia ben definita da uno standard. Molti decodificatori sono "bitstream compliant", ossia sono in grado di riprodurre esattamente un brano dello stesso file MP3 non compresso.

ID3

I mwaqktag ID3 permettono l'inserimento nei file MP3 del titolo, dell'artista, dell'album, del numero della traccia, di una descrizione, di un'immagine o di altre informazioni.

Alternative

Vi sono molti altri mwaqwcodec audio alternativi all'MP3:

• mwaq8mp3PRO dalla mwaraThomson;
• mwariMPEG-1/mwarm2 Audio Layer 2 (MP2), predecessore dell'MP3;
• mwaruMP+, una derivato dell'MP2;
• mwarcMPEG-4 mwargAAC, utilizzato da LiquidAudio e mwaroApple Inc. nell'mwarsiTunes Store;
• mwar0Ogg Vorbis dalla mwar4Xiph.Org Foundation, libero da brevetti;
• mwasaATRAC, usato dai mwaseMinidisc della mwasiSony;
• mwasqAC-3, usato dalla mwasuDolby Digital per i mwasyDVD;
• QDesign, usato da mwaskQuickTime per alti bit rate;
• mwassWindows Media Audio (WMA) da mwaswMicrosoft;
• mwas4RealAudio da RealNetworks.

mwatemp3PRO, MP3, mwatiAAC, e MP2 sono tutti membri della stessa famiglia tecnologica e si basano su modelli psicoacustici simili.

Il mwatyFraunhofer-Gesellschaft è proprietario di alcune licenze di mwatcmwatgcodec: Dolby Labs, mwatoSony, mwatsThomson/Technicolor, mentre mwatwAT&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:

• mwauaFLAC
• mwauiMonkey's Audio (APE)
• WavPack

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 48mwauy kbit/s (mono) o degli 80mwauc 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 mwauwXiph.Org Foundation, sviluppatrice dell'algoritmo mwau0Vorbis utilizzato assieme al container multimediale mwau8Ogg, fornisce in una mwavapagina web dei test di ascolto comparato tra diversi formati audio.

Licenze e brevetti

La mwavcThomson/Technicolor è proprietaria del brevetto MPEG-1/2 Layer 3 in mwavgU.S.A. e in mwavkGiappone. La Microsoft, che ha progettato il sistema operativo Windows, ha scelto di creare il proprio formato proprietario mwavoWMA invece di utilizzare l'MP3, in questo modo evita di dover pagare i relativi diritti d'autore.

Sotto la presidenza di mwavwMario Monti, l'mwav0antitrust europeo multò Microsoft per abuso di posizione dominante con il massimo della sanzione: il 10% del mwav4fatturato. Microsoft fu costretta ad abilitare l'installazione su mwav8Windows di lettori audio diversi dal nativo mwawamwaweWindows Media Player, incluso nel suo mwawisistema operativo; questi software permettevano di ascoltare l'mp3 e altri formati diversi dal wma. Alla fine, lo stesso software mwawmWindows Media Player è stato modificato per la lettura di molti codec e la loro masterizzazione, fra i quali l'mp3.

Nonostante queste scelte, il formato mp3 continua a essere ampiamente utilizzato. Ecco perché:

• ormai la maggior parte degli utenti ha familiarità con il formato;
• la maggior parte della musica disponibile è in formato mp3;
• una grande varietà di software e di hardware hanno ottenuto dei notevoli vantaggi da questo formato, rivoluzionando l'industria musicale e le leggi sul copyright;
• non vi sono controlli sulla copia e la distribuzione degli mp3 (assenza di DRM, Digital Rights Management);
• l'mp3 è un file generalmente meno pesante rispetto a molti altri formati; Tuttavia è superato nel rapporto qualità/bit rate sia da WMA sia da Ogg Vorbis, AAC. Fornisce una qualità audio più che buona con file che occupano da 3 ai 5 MB (MegaByte), per una tipica canzone di 5 minuti compressa a un bit rate di 128mwaw0 kbit/s. Ciò consente il download di singoli brani anche a utenti che non hanno una connessione mwaw4ADSL, di memorizzare parecchie ore di musica nei lettori multimediali.
• la rivoluzione dell'mp3 sta nel fatto che i modelli psicoacustici usati per la codifica del flusso audio sfruttano il fenomeno del mascheramento; l'orecchio umano, infatti, non è in grado di percepire determinati suoni sovrapposti. In questo modo viene codificata minore informazione, senza disturbare però la qualità percettiva.

Il mwaxe23 aprile 2017 il mwaxiFraunhofer-Gesellschaft comunica che tutti i brevetti sul formato MP3 detenuti da mwaxmFraunhofer-Gesellschaft e da mwaxqTechnicolor sono scaduti.cite-ref-9[9]cite-ref-10[10]

Note

cite-note-rfc3003-11. mwaymRFC 3003
cite-note-rfc3555-22. mwaycRFC 3555
cite-note-rfc5219-33. mwaysRFC 5219
cite-note-44. mway8mwazamwazeA More Loss-Tolerant RTP Payload Format for MP3 Audio, su mwazitools.ietf.org.
cite-note-cselt-55. Lo CSELT è stato tra i primi organismi di ricerca ad investire nell'elevata compressione dell'informazione audiovisiva, visto come unico strumento per i gestori di reti di fornire servizi video con le larghezze di banda dell'epoca.
cite-note-66. mwazkmwazoLuigi Bonavoglia (a cura di), mwazsCSELT - Trent'anni, Torino, CSELT, 1995, p.mwazw 240.
cite-note-77. Mp3 Genesis: mwaaamwaaemwaaiCopia archiviata (mwaammwaaqPDF), su mwaauusers.ipfw.edu. mwaayURL consultato il 26 luglio 2011 mwaac(archiviato dall'mwaagurl originale il 17 gennaio 2012). agosto, 2006
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Bibliografia

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Voci correlate
Altri progetti

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• Wikizionario
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Collegamenti esterni

• citereftreccani-itMP3, su Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• citerefsapere-itMp3, su sapere.it, De Agostini.
• citerefbritannica-com(EN) MP3, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
• citereffoldoc(EN) Denis Howe, MPEG-1 audio layer 3, in Free On-line Dictionary of Computing. Disponibile con licenza mwac8GFDL
• mwade(EN, DE) The mp3 History, su mp3-history.com.
• mwadmIntervista a Leonardo Chiariglione su La Stampa, su lastampa.it. URL consultato il 26 luglio 2011 (archiviato dall'url originale il 18 gennaio 2012).
• mwaduIntervista di Sergio Pistoi a Leonardo Chiariglione, pubblicata su Panorama, 14 maggio 2004, su greedybrain.com. URL consultato il 28 luglio 2011 (archiviato dall'url originale il 17 novembre 2011).
• mwadcSito del gruppo MPEG, su mpeg.chiariglione.org.