MP3

Agosto 2015

Apresentação do formato MP3


O MP3 ("MPEG Audio layer 3") é um formato de compactação de dados áudio por destruição de dados, desenvolvido pela organização de normalização internacional (ISO). Este formato permite comprimir a uma taxa de 1:12 os formatos áudio habituais (WAV ou CD áudio).

Permite ter o equivalente em ficheiros de doze álbuns de música num só um CD-ROM. Além disso, o formato mp3 altera ligeiramente o som para a orelha humana.

O contexto


Com efeito, a compressão MPEG layer 3 consiste em retirar dos dados áudio as frequências inaudíveis para o ouvinte médio em condições habituais de escuta. A compressão visa, por conseguinte, analisar as componentes espectrométricas de um sinal áudio, e aplicar-lhes um modelo psicoacústico para conservar apenas os sons "audíveis". A orelha humana é capaz de distinguir, em média, sons entre os 0.02 kHz e 20 kHz, sabendo que a sua sensibilidade é máxima para frequências entre os 2 e 5 kHz (a voz humana está entre 0.5 e 2 kHz), de acordo com uma curva dada pela lei de Fletcher e Munson.


A compressão consiste em determinar os sons que não ouvimos e suprimi-los, trata-se então de uma compressão destrutiva, quer dizer, com uma perda de informação.

Os métodos

O efeito de máscara


Gabriel Bouvigne explica:
"Quando se olha para o sol e um pássaro passa no seu eixo, não se vê porque a luz do sol é muito importante. Em acústica, é similar. Quando há sons de forte volume sonoro, você não ouve os sons fracos. Tomemos o exemplo de um órgão: quando um organista não toca, ouve a respiração nos tubos; quando toca, não a ouve porque está mascarada/disfarçada.

Por isso, não é essencial registrar todos os sons, é a primeira propriedade utilizada pelo formato MP3 para ganhar espaço."


O reservatório de bytes


Frequentemente, certas passagens de uma música não podem ser codificadas sem alterar a qualidade. O mp3 utiliza então um pequeno reservatório de bytes que age utilizando passagens que podem ser codificadas a uma taxa inferior ao resto dos dados.

O estéreo a mais


Em muitos dispositivos hi-fi, há um boomer único (que produz os baixos). Contudo, não se tem a impressão que o som vem deste boomer, mas antes dos alto-falantes satélites. Na verdade, abaixo de uma certa frequência a orelha humana é incapaz de localizar a origem do som. O formato mp3 pode explorar (em opção) esta astúcia utilizando o método da junta estéreo. Quer dizer que certas frequências são registradas em mono mas são acompanhadas de informações complementares a fim de restituir um mínimo de efeito espacial.

O código Huffman



A técnica do algoritmo Huffman é um algoritmo de codificação (e não de compressão), que age no fim da compressão, criando códigos de comprimentos variáveis sobre um grande número debits. Os códigos têm a vantagem de ter um prefixo único, podem contudo ser descodificados corretamente apesar do seu comprimento variável, e rapidamente graças a uma correspondência de mesas. Este tipo de codificação permite ganhar, em média, um pouco menos de 20% de espaço.

Quando os sons são "puros" (quando não há disfarce) o algoritmo Huffman é muito eficaz porque o som digitalizado contém numerosos sons redundantes.

Os resultados



Assim, um minuto de um Cd-áudio (à uma frequência de 44.1 kHz, 16 bits, estéreo) terá apenas um Mo.
Uma música faz em média 3 ou 4 Mo, o que torna seu download possível mesmo com um modem.


Banda concorridaModoDébitoQualidade Compressão
11.025 Mono8 kbpsMuito baixa200:1
22.050Estéreo64 kbpsBaixa25:1
44.100Estéreo96 kbpsAceitável16:1
44.100Estéreo128 kbpsBoa12:1
44.100Estéreo196 kbpsMuito boa12:1



A descompactação de um arquivo MP3 (quer dizer, a leitura) faz-se em tempo real com um P166, mas monopoliza uma grande parte dos recursos do sistema, é por isso que é desaconselhado (exceto se tiver uma grande máquina) lançar outra aplicação que exija muita memória durante a leitura.

A legislação


O formato MP3 não é ilegal, porque representa unicamente uma maneira de compactar dados digitais. Em contrapartida, a sua utilização pode tornar-se ilegal. Durante a utilização de arquivos Mp3, tenha o cuidado de respeitar os direitos autorais: pode fazer uma cópia (de salvaguarda) de uma música cujo original você possui, mas não pode fazer o download ou arquivar uma música de um artista cujos direitos de utilização não são liberados. É, assim, pouco provável que a música de que deseja fazer o download (música que escutou no rádio,...) seja livre..

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