di  -  martedì 7 aprile 2009

Pubblichiamo un guest post di Raffaele Fanizzi

Forse non molti sanno che nel 1992 ebbe inizio una silenziosa ed inarrestabile rivoluzione dell’audio in formato digitale destinato alla massa, fino ad allora rappresentato essenzialmente dai CD-Audio. Questo fu, infatti, l’anno in cui l’algoritmo alla base del formato MP3 nacque ad opera del Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS).

Parte di un progetto di ricerca europero denominato EUREKA, iniziato nel 1987 e conclusosi nel 1994, l’allora MPEG 1 Layer 3 è stato uno dei più importanti e maturi frutti nel campo degli algoritmi di compressione psico-acustici. Questa famiglia di algoritmi di compressione, i cui primi studi risalgono al 1979 ad opera di Manfred R. Schroeder, fisico tedesco dei AT&T-Bell Labsc, hanno l’obiettivo di ridurre la quantità di informazione atta a descrivere un flusso audio, partendo dal presupposto che l’orecchio umano, per nostra fortuna, non è perfetto. L’idea di base è quella di sfruttare l’incapacità dell’apparato uditivo dell’uomo di riconoscere determinati suoni e frequenze, quando queste sono mascherate da altre.

Il mascheramento audio è rilevato in due livelli: mascheramento in frequenza e temporale. Per spiegarne rapidamente il principio facciamo un esempio: in presenza di due toni, dipendentemente dalla loro frequenza ed intensità, il nostro orecchio sarà in grado di riconoscerli entrambi oppure soltanto uno. In quest’ultimo caso abbiamo un mascheramento in frequenza e, pertanto, le informazioni relative al tono meno udibile possono essere scartate. Cosa succede, tuttavia, se il tono più intenso viene meno? Accadrà che il tono prima non avvertibile, adesso tornerà in primo piano. Tuttavia affinché l’apparato uditivo se ne accorga, passerà inevitabilmente del tempo, perché la membrana ha bisogno di smettere di vibrare e riassestarsi.

Parliamo, naturalmente, di tempi nell’ordine dei millisecondi, che tuttavia risultano preziosi, perché il suono che rientra in tale tempo verrà tagliato via dall’algoritmo di compressione e, conseguentemente, contribuirà a ridurre la quantità di informazione necessaria a descrivere ciò che è udibile.

Il primo encoder MP3, chiamato l3enc, fu rilasciato dalla stessa Fraunhofer Society il 7 Luglio 1994, mentre l’estensione MP3 nacque ufficialmente il 15 Luglio dell’anno successivo.

Chi ha vissuto quest’epoca, sa bene che stiamo parlando di anni in cui l’ADSL non esisteva, gli hard disk avevano dimensioni di qualche centinaio di MB e, più in generale, sia dal punto di vista delle comunicazioni che dell’immagazzinamento dei dati, le cifre erano ben lungi dall’essere generose come lo sono oggi. Tenendo presente tali limitazioni, voglio ricordare che un file audio non compresso in formato WAV PCM, con una risoluzione di 44 kHz e 16 bit, stereo, quanto cioè impone lo standard dei CD-Audio, ha un bitrate pari a 1411,2 kbit/s. Ciò significa che volendo estrarre da un CD-Audio una canzone sul proprio hard disk, lo spazio occupato in formato WAV non compresso è di circa 10 MB al minuto. Oggi forse non sarebbe un problema disporre di tale spazio, ma a metà degli anni novanta questa era una limitazione avvertibile.

La compattezza del formato MP3 unita alla più che accettabile qualità (una stima molto ottimistica è un bitrate di 128 kbit/s per ottenere una qualità paragonabile ai CD-Audio), ne fecero nel giro di pochissimi anni il veicolo di trasmissione per eccellenza per la musica. Tappe fondamentali che hanno contribuito a questo inarrestabile successo tecnologico sono state il rilascio del software di riproduzione Winamp a cura di Nullsoft nel 1997, e l’arrivo sul mercato solo un anno più tardi dei primi riproduttori multimediali portatili: l’MPMan F10 di Eiger Labs ed il Rio PMP300 di Diamond Multimedia.

Impossibile, infine, non citare la nascita delle reti peer-to-peer destinate allo scambio di file MP3 con Napster, una delle più celebri applicazioni di sempre, sia per l’innovativo servizio reso accessibile, che per le inevitabili vicende giudiziare che seguirono e che ne decretarono lo shutdown nel 2001.

In questo stesso anno, inoltre, fa la sua comparsa sul mercato un altro simbolo della rivoluzione multimediale frutto dello stesso orizzonte tecnologico tracciato dal formato MP3: l’Ipod di Apple.
Proseguendo fino ad oggi troviamo, parallelamente alla nascita di nuovi e più efficienti formati di compressione, esempi sempre più evidenti dalla rivoluzione, anche sociale e commerciale, che ha comportato l’arrivo del formato MP3.

Un tempo le playlist erano decise esclusivamente dalle case discografiche che inframezzavano in album con canzoni mediocri, grandi successi;  oggi è possibile realizzare la propria playlist preferita, selezionando i brani e l’ordine di riproduzione senza alcuna difficoltà.

L’ampio supporto del formato MP3 da parte di impianti Hi-Fi, impianti audio per automobili, riproduttori multimediali portatili, telefoni cellulari, ecc… consente, unitamente alle crescenti dimensioni delle memorie di massa, di avere a disposizione il proprio catalogo multimediale in tutti i casi in cui la musica ha un ruolo: dalla suoneria del cellulare, alla musica ascoltata nella propria automobile o durante l’attività fisica. Anche dal punto di vista commerciale molto è cambiato a seguito dell’arrivo dei formati di compressione audio (e delle vicende giudiziarie di Napster) ed oggi è possibile acquistare singole canzoni a prezzi molto vantaggiosi, scaricandole direttamente sul proprio personal computer.

Esiste tuttora una folta schiera di audiofili che non ha guardato di buon occhio lo spopolamento del formato MP3. Basandosi su un algoritmo di compressione di tipo “lossy”, cioè con perdita di informazione, l’MP3 fornisce una qualità audio che, benché sia per lo più paragonabile al flusso audio di origine non compresso, ne rappresenta pur sempre un’approssimazione.

L’orecchio più attento, aiutato da impianti di riproduzione e diffusori adeguati, può quindi, senza grandi difficoltà, avvertire la perdita di qualità che comporta l’ausilio della compressione. Naturalmente questa rispettabilissima posizione pone l’accento su una cultura della qualità tipica degli audiofili, che tuttavia non tiene conto o sottovaluta che molto spesso l’ascolto della musica è un’attività che viene eseguita in condizioni dell’ambiente e con una dotazione tecnica (DAC, diffusori, ecc…) che non consentono di apprezzare l’eventuale surplus qualitativo derivante dall’uso del solo audio non compresso.

Inoltre, molte delle limitazioni dell’algoritmo di compressione alla base degli MP3 sono state superate dai nuovi formati tra i quali ricordiamo l’AAC (Advanced Audio Coding), incluso ufficialmente nello standard MPEG-4, il Vorbis, un algoritmo open source sviluppato da Christopher Montgomery, il WMA (Windows Media Audio), sviluppato da Microsoft, ed il poco fortunato mp3PRO, realizzato dallo stesso Fraunhofer IIS. Maggiori dettagli sulla loro storia, sulle caratteristiche tecniche e sui limiti del formato MP3 che vengono superati con questi codec li affronteremo in un post successivo.

Concludo questo piccolo excursus storico sul formato MP3 citando Henry Ford: “C’è vero progresso solo quando i vantaggi di una nuova tecnologia diventano per tutti”. Penso di poter affermare che l’MP3 sia, all’interno del panorama informatico multimediale, un esempio delle tecnologie che meglio concretizzano il senso di questa frase.

24 Commenti »

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  • # 1
    Andamus
     scrive: 

    Sigh ricordo ancora i primi esperimenti con l3enc sul 486, per codificare una canzone servivano alcune ore ….

  • # 2
    Bitlovers » Blog Archive » MP3: la rivoluzione dell’audio digitale
     scrive: 

    […] Forse non molti sanno che nel 1992 ebbe inizio una silenziosa ed inarrestabile rivoluzione dell’audio in formato digitale destinato alla massa, fino ad allora rappresentato essenzialmente dai CD-Audio. Questo fu, infatti, l’anno in cui l’algoritmo alla base del formato MP3 nacque ad opera del Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS). Parte di un progetto di ricerca europero denominato EUREKA, iniziato nel 1987 e conclusosi nel 1994, l’allora MPEG 1 Layer 3 è stato uno dei più importanti e maturi frutti nel campo degli algoritmi di compressione psico-acustici. [Continua] […]

  • # 3
    phabio76
     scrive: 

    Non voglio risultare offensivo e mi scuso a priori con l’autore dell’articolo, per altro esaustivo, ma questo genere di post sono più adatti alla concorrenza spesso citata criticamente (chi ha detto OneVintage?) che ad AP, dal quale uno si aspetta un minimo di approfondimento/criticità/commento/spunto in più oltre ai fatti oggettivi.
    Questo è solo per dire che ci avete viziato, complimenti.

  • # 4
    Alessio Di Domizio (Autore del post)
     scrive: 

    @ phabio
    Capisco lo spirito ma ti spiego: questo post è introduttivo di una nuova rubrica, ci serve in un certo senso per prendere le misure. Consideralo come un cappello: quelli successivi saranno senz’altro più brevi e comunque entreranno più nello specifico.

    One… che? Mai sentito nominare :-P

  • # 5
    giorgetto
     scrive: 

    come non ricordare i tempi del progetto Prometeo ospitato sull ftp del Poli di Torino per la digitalizzazione delle sigle dei cartoni animanti anni 80…i primi erano in mp2, e l’encoder girava sotto dos (confermo, ore per singolo mp3)
    e come non ricordare il ruolo di Leonardo Chiariglione (a capo dell’mpeg group) e dello cselt (telecom) di Torino, quando, ai tempi era un centro di ricerca all’avanguardia..

  • # 6
    AlessioF
     scrive: 

    Io mi ricordo anche che tra i parametri del lame c’era la qualità dell’encoding: una volta o la lasciavi media oppure salutavi il pc per parecchie ore, mentre ora è di default su insane…

  • # 7
    Banjo
     scrive: 

    Grande progetto Prometeo! Ho ancora tutti i file!
    E’ mai stata trovata la canzone di Lamù originale completa?

  • # 8
    Zora
     scrive: 

    […]Esiste tuttora una folta schiera di audiofili che non ha guardato di buon occhio lo spopolamento del formato MP3[…] I soliti idioti!

  • # 9
    sim
     scrive: 

    “una stima molto ottimistica è un bitrate di 128 kbit/s per ottenere una qualità paragonabile ai CD-Audio”

    Madò che bestemmia ehehheheh …. per rendere un MP3 “simile” a un cd audio servono ALMENO i 256kbps… a 128kbps credo che una persona su 2 sia in grado di distinguere chiaramente la differenza da un cd.

  • # 10
    popo
     scrive: 

    Io sono uno degli idioti che non vede di buon occhio gli mp3, non vedo di buon occhio neanche i cd, la musica deve essere analogica, il digitale va usato dove serve.
    serve solo a chi vi vende la musica e gli apparati per sentirla perchè loro guadagnano molto di più.

  • # 11
    blackshard
     scrive: 

    [popo]

    E scusa dove serve il digitale se non nella musica?
    Posso capire gli mp3, che sono una soluzione “di ripiego”, nel senso che peggiorano la qualità del suono però lo rendono più maneggevole, ma francamente non capisco cosa non va’ nei cd audio.

    Taluni audiofili preferiscono amplificatori valvolari perchè restituiscono un suono più caldo, però indubbiamente questo tipo di amplificatori modificano il suono originale. Io direi, così ad occhio, che il suono è tanto migliore quanto più è simile a quello della sorgente che lo ha emesso. Attualmente il digitale è quello che offre la migliore approssimazione della sorgente e in più non c’è perdita di informazione durante i vari passaggi.

  • # 12
    spannocchiatore
     scrive: 

    x sim
    2 cose:
    1) dipende dall’utilizzo (corsa, sdraito sul letto, autoradio etc)
    2) 128 son pochini effettivamente, ma 256 son tanti: io direi 192 sono un buon compromesso (poi quando fai na bella corsetta, 128 e 256 la differenza la senti a fatica, tra aria sulle cuffie, il filo che sbatte, il fatto stesso di correre e far fatica..)

  • # 13
    Alessio Di Domizio (Autore del post)
     scrive: 

    Il sonoro analogico non è trasportabile ed oggi la fruibilità in movimento di librerie musicali centralizzate è imprescindibile. Questo non toglie che, con le capacità dei lettori audio attuali, l’implementazione di un codec lossless non sia più un miraggio com’era ai tempi del Rio, così come sarebbe il momento di riservare anche agli audiofili una selezione codificata in modalità lossless che, in tempi di ADSL, non è più a sua volta improponibile.

  • # 14
    gigi
     scrive: 

    “la fruibilità in movimento di librerie musicali centralizzate è imprescindibile” – sembri un redattore di non solo moda.

  • # 15
    D
     scrive: 

    Piccolo OT tecnico: sto pensando di collegare all’uscita audio del pc un amplificatore da stereo di quelli buoni ed a quest’ultimo delle casse di qualità. Quale potenza devono reggere le casse per suonare come spero ?
    Tutto quello che so è che l’amplificatore è da 65W e la resistenza 8 ohm.
    Thx

  • # 16
    popo
     scrive: 

    x blackshard
    non sono il solo a pensarla così, anche un certo Bob Dylan
    si è lamentato dell’audio digitale e non è uno qualunque.
    la musica dei cd è fredda da sentire e non da emozioni, la campionatura è troppo bassa e produce onde quadre che non sono molto belle da sentire.
    per gli amplificatori valvolari non so proprio dove cambiano il suono, anche gli altri amplificatori vanno bene anche se devono essere in classe A come i valvolari

  • # 17
    Massive
     scrive: 

    Per quanto riguarda il suono “caldo” delle valvole, questo accade solo in distorsione (quando l’amplificatore è molto alto o al massimo), per il resto non c’è differenza, 100dB non distorti tramite valvole o no suonano uguali.

    Comunque questo discorso è più valido per chi produce muscica che per chi l’ascolta, dato che se l’autore preferisce il tipico suono distorto da valvole pompate, questo è fruibile anche tramite audio digitale se è stato registrato dopo l’amplificazione valvolare…

    @popo: a parte il live, quale sarebbe questo audio analogico di tanto superiore al digitale?

    @D: le casse per sicurezza vanno prese almeno il doppio della potenza massima (150W sono perfette nel tuo caso), a meno che la qualità non sia molto buona, allora anche poco meno del doppio vanno bene, fatto sta che potresti prenderne anche di meno potenti se non metti mai al massimo…..

    PS: Ti consiglio di usare una buona scheda audio esterna (o al limite una ben schermata) dato che l’audio dei PC ha rumori di fondo che rovinerebbero tutto il sistema a valle che vuoi fare.

  • # 18
    asdo
     scrive: 

    lasciate perdere popo, sarà un musicista spaventato dai compositori che fanno suonare le opere dal loro sintetizzatore, ce ne sono tantissimi così, tremano all’idea di perdere il lavoro.
    cmq io consiglio di produrre in 24 bit, la dinamica è ottima, una piuma che cade o un treno che passa sono assolutamente realistici basta avere poi amplificatori e diffusori adeguati.

  • # 19
    D
     scrive: 

    @Massive

    La scheda audio è una Audigy 4 quindi credo sia discretamente buona. L’amplificatore invece è della pioneer. Ovvio che le casse che voglio prendere devono essere all’altezza della situazione. Cosa mi consigli ?

  • # 20
    Massive
     scrive: 

    Quella è una scheda audio che avrei voluto provare, comunque se vuoi delle casse “pronte” la scelta non è affatto semplice, ci sarebbero un sacco di considerazioni da fare… per dirti qualcosa di concreto dovrei venire a vedere casa tua e poi andare insieme al negozio, il miglior consiglio che posso darti ora è di provarle!

    Se proprio vuoi un nome potrei dirti di provare le Tesi 504 http://www.indianaline.it/prodotti.php?action=detail&brand=&product=568&category=137

  • # 21
    Alessio Di Domizio (Autore del post)
     scrive: 

    Non conosco il modello citato da Massive ma posso confermare che le Indiana Line hanno un rapporto qualità prezzo ottimo. Io ho una coppia di HC205 collegate a un t-amp 1st gen e la resa è straordinaria anche con i pochi watt del t-amp. A metà volume dell’ampli (alimentazione standard 12v e cablaggio di segnale e potenza mainstream) i bassi sono vigorosi per casse di quella dimensione, e la risposta mi pare ottima a tutte le frequenze (ascolto vari generi codificati in mp3 a 320, non prendetemi a sassate).

    Per migliorare l’esperienza di ascolto mi hanno consigliato un DAC esterno ma non ho ancora eseguito prove in merito.

  • # 22
    D
     scrive: 

    Avevo visto delle indiana line ma non so perchè non mi trasmettevano particolare fiducia. Mi sarò sbagliato.
    Altre marche che si possono definire garantite ?

  • # 23
    AAC: il successore dell’MP3 stenta a decollare - Appunti Digitali
     scrive: 

    […] E’ fuor di dubbio che il formato MP3 abbia portato forti innovazioni nel mondo dell’audio digitale, non tanto in termini algoritmici, visto che gli studi alla sua base erano noti e già disponibili in forma meno raffinata nel meno conosciuto formato MP2, ma soprattutto per il cambiamento commerciale e sociale che ha comportato, la cui genesi è stata descritta in un precedente intervento. […]

  • # 24
    erfiaschi
     scrive: 

    Ma scusate il FLAC è lossless ed è leggero e 5 canali! E’ il migliore!
    Cosa vogliamo di più? Anche i Nine Inch Nails pubblicano in FLAC!

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