El MPEG-1 Audio Layer III o MPEG-2 Audio Layer III, más comúnmente conocido como MP3, es un formato de compresión de audio digital patentado que usa un algoritmo con pérdida para conseguir un menor tamaño de archivo. Es un formato de audio común usado para música tanto en ordenadores como en reproductores de audio portátil. Un MP3 creado usando una compresión de 192kbps tendrá un tamaño de aproximadamente unas 11 veces menor que su homónimo en CD. Un MP3 también puede comprimirse usando una mayor o menor tasa de bits por segundo, resultando directamente en su mayor o menor calidad de audio final, así como en el mayor o menor tamaño del archivo resultante.
Historia:
Este formato fue desarrollado principalmente por Karlheinz Brandenburg, director de tecnologías de medios electrónicos del Instituto Fraunhofer IIS, perteneciente al Fraunhofer-Gesellschaft - red de centros de investigación alemanes - que junto con Thomson Multimedia controla el grueso de las patentes relacionadas con el MP3. La primera de ellas fue registrada en 1986 y varias más en 1991.Tras el desarrollo de reproductores autónomos, portátiles o integrados en cadenas musicales (estéreos), el formato MP3 llega más allá del mundo de la informática. Fue el primer formato de compresión de audio popularizado gracias a Internet, ya que hizo posible el intercambio de ficheros musicales. Los procesos judiciales contra empresas como Napster y AudioGalaxy son resultado de la facilidad con que se comparten este tipo de ficheros. A principios de 2002 otros formatos de audio comprimido como Windows Media Audio y Ogg Vorbis empiezan a ser masivamente incluidos en programas, sistemas operativos y reproductores autónomos, lo que hizo prever que el MP3 fuera paulatinamente cayendo en desuso, en favor de otros formatos, como los mencionados, de mucha mejor calidad. Uno de los factores que influye en el declive del MP3 es que tiene patente. Técnicamente, el tener una patente no significa que su calidad sea inferior ni superior, pero impide que la comunidad pueda seguir mejorándolo y puede obligar a pagar por la utilización de algún códec. A finales de 2009, el formato mp3 continúa siendo el más usado y de más éxito, sacando nuevas versiones.
Reproductor de MP3:
Reproductor MP3 Portátil en forma de Lapicera
Un reproductor de audio digital es un dispositivo que almacena, organiza y reproduce archivos de audio digital. Comúnmente se le denomina reproductor de MP3, reproductor MP3, o simplemente MP3 (debido a la ubicuidad del formato *.mp3), pero los reproductores de audio digital reproducen a menudo otros formatos de archivo. Algunos formatos son propietarios, por ejemplo Windows Media Audio (WMA) y Advanced Audio Coding (AAC) y, hasta cierto punto, el MP3. Existen principalmente tres tipos de reproductores de audio digital:
- Reproductores de CD MP3 (Dispositivos que reproducen CD): A menudo, puede ser usados para reproducir CD de audio y CD de datos caseros que contienen MP3 u otros ficheros de audio digital. El walkman de Sony fue el ejemplo más claro de un reproductor de CD de audio estéreo portátil.
- Reproductores basados en Flash: Éstos son dispositivos que almacenan ficheros de audio digital en memoria interna o externa, como tarjetas de memoria. Son dispositivos con poca capacidad de almacenamiento (entre 128MB y 64GB) que pueden ser ampliados con memoria adicional, son baratos y resistentes a golpes.
- Reproductores basados en disco duro - Dispositivos que leen ficheros de audio digital desde un disco duro. Éstos reproductores tienen capacidades de almacenamiento más grandes, desde 1,5GB a 180GB. A contraparte del flash son sensibles a los golpes o incluso la más mínima vibración bajo funcionamiento puede estropearlos. El iPod de Apple, el Creative Zen y el Commodore eVIC son ejemplos de reproductores basados en disco duro.
Modelo psicoacústico:
La compresión se basa en la reducción del margen dinámico irrelevante, es decir, en la incapacidad del sistema auditivo humano para detectar los errores de cuantificación en condiciones de enmascaramiento. El codificador usa esta información para decidir la mejor manera de gastar los bits disponibles. Estudios demuestran que la distorsión generada es imperceptible para el oído experimentado en un ambiente óptimo desde los 192 kbps (Calidad CD) y en condiciones normales. Para el oído común, con 128 kbps o hasta 160 kbps basta para que se escuche bien (a menos que se posea un equipo de audio de alta calidad donde se nota excesivamente la falta de graves y se destaca el sonido de "fritura" en los agudos). En personas que escuchan que tienen experiencia en la parte auditiva (Ingenieros de sonido o músicos profesionales) afirman que desde 192 kbps a 256 kbps existe una excelente calidad de sonido. La mayoría de música que circula por el Internet se encuentra codificada entre 128 y 192 kbps.
Calidad de Sonido:
- 128 kbps = Sonido calidad semi CD en formato MP3. Calidad baja, pero algo aceptable (ciertos reproductores mp3).
- 192 kbps = Sonido calidad CD en formato MP3. Excelente para reproductores con fidelidad de sonido (iPod).
- 320 kbps = Máxima calidad para formato MP3. Para reproducir en equipos de alta fidelidad (Altavoces).
Tipos de codificación de bits:
La velocidad de transferencia de datos puede ser constante o variable:
- Tasa de bits constante (CBR): Aplica una cuantificación uniforme, por lo que no tiene en cuenta si en la señal hay zonas con mayor o menor densidad de información, sino que cuantifica toda la señal por igual. El CBR (constant bit rate) implica que la tasa de salida del codificador de los datos será siempre constante. El método CBR es muy útil para flujo de datos multimedia con canales de capacidad limitada. Sin embargo, CBR no es la mejor opción para almacenaje ya que no asignará suficientes bits para las secciones “complicadas” (resultantes de la degradación de la calidad) y por el contrario gastará bits innecesarios en secciones “simples”. El proceso opuesto es el bitrate variable (VBR) el cual aplica una cuantificación no uniforme a diferencia del CBR, por lo que tiene en cuenta si en la señal hay zonas con mayor o menor densidad de información y por tanto no cuantifica toda la señal por igual. La calidad de un fichero MP3 con una tasa de bits constante (CBR) de 192 kbps es igual a la calidad de un CD original.
- Tasa de bits variable (VBR): Aplica una cuantificación no uniforme que sí que hace diferenciación entre las zonas con mayor o menor densidad de información, por lo que la cuantificación resulta más eficaz. La calidad de un fichero MP3 con una tasa de bits constante (CBR) de 192 kbps es comparable a la calidad de un CD. No obstante, puede que en ciertas partes de la canción, esos 192 kbps se estén desaprovechando. Esto se debe a que al mantenerse constante la tasa de bits, el tamaño del archivo resultante será lineal. Si los archivos son codificados en VBR, el codificador asigna densidades de bits (tasa de bits) que varían según la complejidad de la onda de audio a lo largo del archivo. Para las partes con pocos instrumentos o sin sonido alguno asigna densidades de bits menores, y para las partes con muchos tipos de sonidos asigna densidades mayores. Lo mismo se puede aplicar a los vídeos, lo que haría el VBR en este caso es ahorrar tasa de bits de la escena lenta para aplicarlo a la escena rápida y conseguir que se vea lo mejor posible.
Tipos de sonido
En el formato MP3 existen 3 tipos de codificación del sonido:
- Monoaural sound: El sonido monoaural (o en disposición 1.0, abreviado frecuentemente como mono) es el sonido que solo está definido por un canal (ya sea una grabación captada con un solo micrófono o bien una mezcla final) y que origina un sonido semejante al escuchado con un solo oído. El sonido monoaural carece de la sensación espacial que proporciona la audición estereofónica. El sonido monoaural ha sido sustituido en la actualidad por el sonido esterofónico en la mayoría de las aplicaciones de entretenimiento, debido a su mejor calidad de sonido y naturalidad para el oído humano. Sin embargo, sigue siendo el estándar para las comunicaciones de radiotelefonía, redes de teléfono y bucles de inducción de audio para usar con audífonos. Algunas emisoras de radio, en especial programas antiguos, elijen este tipo de señal para transmitir ya que esta tiene una ligera ventaja de intensidad de señal, que la que se recibe con una señal estereofónica de la misma potencia.
- Stereophonic sound: El sonido estereofónico es aquel reproducido en dos canales (disposición 2.0). Hoy en día los CD audio, la mayoría de las estaciones de radio FM, casetes y la totalidad de canales de TV y televisión vía satélite, transmiten señales de audio estéreo. El propósito de grabar en sonido estereofónico es el de recrear una experiencia más natural al escucharlo, y donde, al menos en parte, se reproducen las direcciones izquierda y derecha de las que proviene cada fuente de sonido grabada. Aunque el sonido estéreo pueda tener dos canales monaurales independientes, habitualmente la señal en un canal está relacionada con la señal del otro canal. El término se puede aplicar a cualquier sistema de audio que usa más de un canal, así como el audio de 5.1 canales.
- Joint Stereo Sound: El término joint stereo (estéreo conjunto) se ha vuelto popular cuando Internet ha permitido la transferencia, a una tasa de bits relativamente baja, con audio de calidad aceptable y velocidades de acceso modestas, siendo implementadas en varias formas con diferentes códecs, como el MP3, AAC y Ogg Vorbis. El oído humano es menos agudo para percibir la dirección de ciertas frecuencias de audio. Explotando esta «limitación», la codificación estéreo intensiva puede reducir la cantidad de datos de un stream de audio con una pérdida en la calidad casi nula. Este tipo de codificación no reconstruye perfectamente el audio original debido la pérdida de información producto de la simplificación de la imagen estéreo, lo que puede producir resultados inesperados que afecten el alcance perceptible del archivo. Sin embargo, para bitrates muy bajos (menores a 128), esta herramienta provee una ganancia en la calidad percibida.