MP3 es el acrónimo de MPEG 1 Layer 3 y es un formato de audio digital con pérdida desarrollado por MPEG( Moving Picture Experts Group) junto con el instituto Tecnológico de Franunhofer con el fin de incluirlo como formato de audio para el formato de video MPEG-1. Actualmente es una norma ISO(International Organization for Standardization).El motivo por el que se ha hecho tan popular es que permite una alta calidad de sonido en muy poco espacio de almacenamiento: En un CDROM de 650 MB pueden grabarse unas 150 canciones, en lugar de las 15 que podriamos almacenar siguiendo el formato de los CD-Audio tradicionales. Además, es posible ajustar la calidad del archivo de salida ajustando el bitrate (tasa de muestreo y número de bits por muestra) , que será proporcional al tamaño del archivo de salida. Gracias a su pequeño tamaño alta calidad y verstilidad se convirtió en un estándar para el streaming.
Se dijo al principio que el MP3 es un algoritmo con pérdidas, esto quiere decir que el sonido original y el codificado no son exactamente iguales. Para ello, el MP3 se aprovecha de las “deficiencias” del oido humano, en concreto de 3 de ellas:
Para llevar a la práctica las tres propuestas anteriores se usa un sistema basado en sub bandas en las que se filtra la señal utilizando varios filtros con el fin de tener la señal separada en sub señales, cada una abarcando un rango frecuencial. Cada una de estas bandas se compara con un modelo psicoacústico que determina qué bandas son importantes y cuáles pueden ser eliminadas.
En concreto, se utiliza un banco de filtros híbrido polifase/MDCT (Modified Discrete Cosine Transform): Un banco de filtros es un conjunto de filtros paso banda que tienen el objetivo de separar la señal original en varias bandas de frecuencia; Un banco de filtros hibrido polifase/MDCT no es más que un banco de filtros normal junto con un bloque capaz de hacer la transformada del coseno discreta (MDCT).
La elección de qué bandas se mantienen y cuáles se eliminan se realiza calculando el umbral de enmascaramiento, es decir, analiza cada subseñal de audio y calcula la cantidad de ruido que se puede introducir (se sustituye señal por ruido para ahorrar espacio de almacenamiento) en función de la frecuencia,teniendo en cuenta que una frecuencia enmascara mejor señales de una frecuencia superior a la suya que inferiores, sin que sea perceptible para el oído humano.
En la siguiente figura se esquematiza el proceso descrito anteriormente:
La siguiente figura representa la estructura de un fichero mp3:
Como puede verse, un fichero Mp3 se constituye de diferentes frames que a su vez se componen de una cabecera Mp3 y los datos MP3. Cada uno de los Frames son independientes, es decir, una persona puede cortar los frames de un fichero MP3 y después reproducirlos. El grafico muestra que la cabecera consta de una palabra de sincronismo que es utilizada para indicar el principio de un frame válido. A continuación siguen una serie de bits que indican que el fichero analizado es un fichero estandard MPEG y si usa o no la capa 3.
Sin lugar a dudas MP3 le debe su éxito a las descargas de música por internet y a los reproductores de audio portátil con capacidad para reproducir dicho formato. Primero nacieron los Discman compatibles con MP3, que permitian transportar unas 175 canciones por cd en lugar de las 6 habituales. A posteriori nacieron los reproductores de MP3 basados en una (pequeña por aquel entonces) memoria flash. Estos contaban con la ventaja de ser mucho más pequeños y ligeros que los reproductores de cd portátiles, pero con la desventaja inicial de que la memoria flash era pequeña y cara. Inicialmente estos dispositivos contaban con memoria de 64 ó 128 MB, lo cual les permitía almacenar entre 16 y 32 canciones. Actualmente estos dispositivos se venden con una memoria de 1,2,4 ó incluso 8GB. Esto les permmite almacenar entre 256 (para el modelo de 1Gb) y 2048 (para el modelo de 8GB) canciones. El sistema en que se basan estos dispositivos es en transferir mediante un cable USB (Universal Serial Bus) la música del ordenador al dispositivo. Los reproductores más populares son el Ipod Nano e Ipod shuffle de Apple, algunas versiones del Zune de Microsoft y toda la gama Zen de Creative. Además, hay una infinidad de modelos de reproductores de MP3 de bajo coste basados en memoria flash desarrollados por compañias poco conocidas. Aquí se presenta una fotografía de los reproductores de MP3 más conocidos:
De izquierda a derecha: Ipod Nano, Ipod Shuffle, Creative Zen, y reproductor MP3 convencional.
A continuación nacieron los reproductores de MP3 con disco duro integrado, lo cual aumentaba exponencialmente la capacidad de los mismos pero, también su tamaño, peso, precio y consumo. Los más populares de este tipo son el Ipod classic de Apple, que actualmente incluye un disco duro de 80 ó 160GB lo cual le permite almacenar 20.000 ó 40.000 canciones, el Ipod Touch (también de Apple) y el Zune de Microsoft (posee 80GB de capacidad).En la siguientes fotografías puedes ver estos 3 dispositivos:
De izquierda a derecha: Ipod Classic, Ipod Touch y Microsoft Zune
Por su parte, el MP2 (llamado técnicamente MPEG-1 Audio Layer II), también llamado a veces Musicam es otro estándar de de audio definido por los estándares ISO cuyos archivos tienen la extensión .mp2. Mientras el MP3 está establecido popularmente para la reproducción de música, MP2 lo está para la difusión de audio por internet. De hecho, es un estándar muy importante en este campo. En concreto, se utiliza en el sistema de radio digital DAB( Digital Audio Broadcasting) y en el sistema de televisión digital DVB (Digital Video Broadcasting). Además se utiliza también en otros ámbitos como en los formatos de video VCD(Video CD), que permite grabar una pelicula con calidad más que aceptable en un CD de 700Mb, SVCD(Super Video CD), que al igual que el VCD permite grabar una pelicula completa(90 minutos) de video en un CD de 700 Mb pero con una calidad ligeramente superior al anterior y en las cámaras de video domésticas que sigan el estandar HDV(High Definition Video).
Para terminar, nombrar algunas caracteristicas técnicas de MP2:
Este códec se utilizo en el ya extinto sistema de cintas digitales (Digital Compact Cassette), que nació para hacerle la competencia al MiniDisc de sony. Sin embargo, ambos competidores desaparecieron en favor de un tercero: El CD de audio.En la siguiente imagen puede verse una de esas cintas digitales:
