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A fundação alemã que detém a patente do venerável 'antigo' formato de música MP3 anunciou recentemente que deixaria sua patente expirar. O MP3 ampliou o compartilhamento de arquivos de áudio ao longo dos anos 1990 e início dos anos 2000. A combinação de compressão de dados, tamanho de arquivo e qualidade de áudio retida garantiu que o formato de áudio ganhasse notoriedade em ambos os lados do argumento da pirataria.
As manchetes diziam 'MP3 está morto', mas qualquer audiófilo real sabe que uma morte verdadeira é altamente improvável. No entanto, é hora de olhar para a história de um formato de áudio mundialmente conhecido e o que pode vir em um futuro próximo.
Exatamente como o MP3 funciona?
Dependendo da idade e do abuso que seus ouvidos sofreram, sua faixa de frequência auditiva fica entre 20 Hz e 20.000 Hz. Além disso, nossos ouvidos são mais sensíveis às frequências de som entre 2 kHz e 5 kHz. Nossa audição também é limitada por nossa capacidade de filtrar e processar sinais de áudio conforme eles chegam.
Crédito da imagem: flatvector via Shutterstock
O mascaramento de frequência - a chave para a compressão de MP3 - depende da incapacidade do cérebro de distinguir entre certos sinais.
Imagine que temos dois sons. Eles têm frequências muito semelhantes (por exemplo, 200 Hz e 210 Hz), mas são tocados em volumes diferentes. O som mais fraco é audível por si só, mas o mais forte é distinguível apenas se forem tocados simultaneamente. O processo de cobrir uma frequência com outra frequência próxima é chamado de 'mascaramento'. O mascaramento de frequência funciona de forma eficiente na parte superior e inferior do espectro de áudio.
Ripando um CD
Vamos supor que estejamos copiando um CD para o seu computador. A música no CD é amostrada 44.100 vezes por segundo (44,1 kHz). As amostras têm 2 bytes de comprimento (1 byte equivale a 16 bits). O MP3 oferece suporte a várias taxas, mas normalmente usa o padrão de CD 44,1 kHz.
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Um arquivo MP3 individual consiste em quadros de MP3, apresentando um cabeçalho e um bloco de dados. Cada quadro contém 1.152 amostras. Tecnicamente, são dois 'grânulos' de 576 amostras. As amostras são executadas por meio de um filtro que divide ainda mais o som em um conjunto específico de 32 faixas de frequência. O algoritmo de MP3 então divide ainda mais essas 32 bandas de frequência por um fator de 18, criando 576 bandas ainda menores. Cada banda contém 1/576 da faixa de frequência da amostra original (quando começamos a ripar o CD para o computador).
Crédito da imagem: Kim Meyrick via Wikimedia
Nesta fase, dois algoritmos matemáticos complexos fazem seu trabalho: o Transformada discreta de cosseno modificada (MDCT) e Fast Fourier Transforms (FFT). Cada um executa um processo diferente no material de origem dividido.
Os FFTs analisam cada banda de frequência para sons que podem ser facilmente mascarados, certificando-se de que o mascaramento de frequência preserva sons vitais na trilha.
As amostras são então classificadas e repassadas ao MDCT. MDCT transforma cada banda em um conjunto de valores espectrais. Os valores espectrais representam com mais precisão a maneira como nossa audição interpreta o áudio. Portanto, muitos codificadores de áudio compactados usam valores espectrais para remover dados de áudio. Uma vez que as informações espectrais e a análise do grânulo estejam completas, o processo de compressão real começa.
Uma breve história do MP3
Você se lembra do seu primeiro MP3 player? Tive a sorte de ter um iPod original - até que um homem com uma faca o libertou de minha posse. MiniDiscs eram muito mais legais, de qualquer maneira.
Apesar disso, quando o iPod original aumentou rapidamente o desejo por MP3s (em 2001), o formato já tinha oito anos. Além disso, o MP3 já estava fazendo sucesso na internet e em outros aparelhos portáteis de música digital.
De onde veio o MP3?
MP3 era um M oving P imagem E xperts G projeto do grupo (MPEG), como parte de seu padrão original de compactação de áudio e vídeo MPEG-1. MP3 é uma abreviatura de MPEG-1 Audio Layer III, aprovado para uso em 1991 e finalmente publicado em 1993.
A ideia por trás do MP3 é muito legal.
O algoritmo MP3 tira proveito das limitações de percepção da audição humana, conhecidas como mascaramento auditivo. O mascaramento auditivo ocorre quando a percepção de um som é afetada pela presença de outro. Além disso, cada música contém elementos de áudio imperceptíveis para a experiência auditiva geral. Manfred R. Schroeder propôs pela primeira vez um codec de mascaramento psicoacústico em 1979. No entanto, não foi até a formação do MPEG (como um subcomitê do ISO / IEC) em 1988 que uma iniciativa conjunta para um padrão global começou.
Existe outro nome importante na história do MP3: Karlheinz Brandenburg. Brandenburg começou a trabalhar com compressão de música digital na década de 1980, concluindo sua tese de doutorado em 1989. O vários modos de compressão em que ele trabalhou encontraram limitações nas tecnologias disponíveis na época, bem como no design dos primeiros processos de codificação. Ele, junto com outros membros fundadores do MPEG, percebeu que apenas um novo sistema seria suficiente.
Instituto Fraunhofer
Em 1990, Brandenburg tornou-se professor assistente na Universidade de Erlangen-Nuremberg. Ele continuou seu trabalho de compressão com a Fraunhofer Society (ele acabaria ingressando na Fraunhofer em 1993).
'Tínhamos o subgrupo de áudio dentro do grupo de imagens em movimento [MPEG],' explicou Brandenburg em um Entrevista NPR . 'No final, todos nós juntos tínhamos um meio-termo acertado que tinha diferentes modos, os chamados Layer I, Layer II, Layer III. . . E a maioria de nossas idéias foram para os modos de compressão em áudio MPEG. . . que era o mais complexo e o que oferecia melhor qualidade com taxas de bits baixas - era chamado de Camada III. '
Brandenburg usou a música 'Tom's Diner' de Suzanne Vega para refinar o algoritmo de compressão, ouvindo-o repetidamente, para garantir que seus ajustes não afetassem adversamente a gravação da voz de Vega.
MP3 explode
O MP3 ficou estagnado por alguns anos após seu lançamento oficial, o codec considerado 'muito complicado' para uso generalizado.
No entanto, em 1997, as coisas mudaram - rápido.
Primeiro, um 'estudante australiano' comprou um software de codificação profissional l3enc de uma empresa alemã. Ele reverteu a engenharia do software, recompilou-o e carregou-o em um FTP de uma universidade dos EUA com um Leia-me arquivo dizendo, 'Este é um freeware graças a Fraunhofer.' Este pequeno ato mudou instantaneamente o acesso à codificação e decodificação de MP3. De repente, colocar um CD em seu computador reproduziu áudio de alta qualidade em tamanhos de arquivo minúsculos.
Em segundo lugar, a Nullsoft lançou o venerável reprodutor de áudio Winamp. MP3s copiados de um CD podem ser reproduzidos facilmente em um computador.
Ao mesmo tempo, a Internet se espalhou para milhões de lares em todo o mundo. Milhões de HDDs enchendo de MP3s , e o formato se tornou o formato preferido de compartilhamento de arquivos de áudio para os primeiros serviços de compartilhamento de arquivos ponto a ponto, como o Napster, Gnutella e eDonkey (Gnutella foi outro projeto da Nullsoft). A pirataria musical estava viva e desenfreada e em grande parte ajudada pelo surgimento do MP3.
Leitores de MP3
Em mais um benefício para a indústria de áudio estabelecida, surgiram os tocadores de MP3 portáteis. No início da década de 1990, o Instituto Fraunhofer tentou, sem sucesso, criar um MP3 player comercializável. Era simplesmente muito cedo para uma adoção generalizada. Era necessária a combinação mencionada de compartilhamento de arquivos, proliferação da Internet e software de extração para dar impulso aos tocadores de MP3 portáteis.
A empresa sul-coreana Elger Labs lançou o MPMAN F10 de US $ 250, completo com uma impressionante memória de 32 MB. Não foi a faísca alucinante para a indústria como a conhecemos. Esse prêmio fica por conta do Diamond Rio PMP300, também com 32 MB.
O sucesso do Diamond Rio atraiu atenção indesejada. A Recording Industry Association of America (RIAA) processou a Diamond Multimedia Systems (o fabricante) - e perdeu. No entanto, a RIAA corretamente presumiu que este foi o início da pirataria musical endêmica, que continua até hoje.
O que aconteceu a seguir, você pergunta?
Bem, um dispositivo pouco conhecido chamado de iPod chegou aos mercados, legitimando completamente o MP3 como o formato de áudio de fato da época, e a RIAA iniciou sua cruzada (contínua) contra os piratas em todo o mundo.
O resto, como dizemos, é história.
Por que o MP3 está morrendo então?
O Instituto Fraunhofer possuía a patente do MP3. Em 23 de abril de 2017, suas patentes restantes expiraram. Portanto, o Fraunhofer não pode mais emitir novas licenças de MP3. Explicamos exatamente o que está acontecendo com essas manchetes 'apocalípticas', e também como isso afetará você.
Quer o TL; DR? O MP3 não está morto e não vai a lugar nenhum.
Um dos principais motivos que Fraunhofer deu para abandonar o MP3 foi a idade. Ele não pode mais competir com seus primos codecs mais novos e brilhantes. Sua sugestão? Em vez disso, use o Advanced Audio Coding (AAC). Coincidentemente, Fraunhofer também detém a patente (em andamento) do AAC, portanto, temos algumas alternativas de MP3 à sua escolha, abaixo.
Alternativas de MP3
Sua coleção de MP3 não entrará em combustão repentinamente, da mesma forma que os codificadores e decodificadores existentes continuarão a produzir arquivos MP3. Dito isso, o MP3 está um pouco desatualizado agora. Existem vários formatos de áudio alternativos gratuitos você pode usar para armazenar sua música digital agora.
- AAC - Advanced Audio Coding, como mencionado acima, é o sucessor do MP3. O único problema é que o formato em si agora parece um pouco desatualizado. No entanto, AAC geralmente atinge melhor fidelidade de áudio do que MP3, com taxas de bits e tamanhos de arquivo semelhantes. AAC também é um formato com perdas.
- Ogg Vorbis - Formato Vorbis, comumente usado em conjunto com o formato de contêiner Ogg. É o melhor, um pouco mais novo, primo de código aberto do MP3. Apesar de Ogg apresentar melhor compactação, taxas de bits mais altas e, geralmente, melhor qualidade de áudio, Ogg nunca decolou da mesma maneira que o MP3 devido à falta de dispositivos suportados. Ogg também é um formato com perdas.
- FLAC - O Free Lossless Audio Codec é o formato de codec de áudio sem perdas mais popular. Porque? FLAC oferece uma cópia de áudio exata do material de origem, com metade do tamanho de um CD tradicional. Os sons mais afetados pelo MP3 (por exemplo, guitarras, pratos, reverberação, etc.) permanecem nítidos, apesar de serem significativamente comprimidos. FLAC é um formato sem perdas.
MP3 não está morto
Você não tem nada com o que se preocupar. Você pode continuar copiando para MP3 e seus dispositivos continuarão a reproduzir suas músicas. No longo prazo, valerá a pena pelo menos investigar um formato de áudio mais recente para sua coleção. As técnicas de compressão irão avançar e os tamanhos dos arquivos das cópias exatas diminuirão.
Além disso, vale a pena considerar a capacidade de armazenamento. Quando os primeiros MP3 players portáteis chegaram com 32 MB de armazenamento, era legal , mas evidentemente não o suficiente. O maior armazenamento para um iPod Classic era de 160 GB. Este pode ser superado com uma atualização de armazenamento personalizado até 240 GB - bem mais de 1.000.000 de faixas MP3 individuais. A questão é que, conforme o tamanho do armazenamento aumenta e o tamanho físico diminui, podemos fazer mais com menos.
Finalmente, a internet continua mudando a forma como ouvimos música. Eu costumava piratear música porque não podia pagar US $ 12-20 para cada novo álbum que saía. Agora eu tenho uma conta de plano familiar Spotify com acesso a milhões de faixas e uma conta Amazon Prime com milhões mais. A única coisa que me limita é minha conexão com a internet e, mesmo assim, os dois têm opções de downloads offline em formatos de alta qualidade.
Não é tão importante como antes, mas o MP3 ainda não morreu.
Qual é o seu formato de áudio preferido? Você precisa da realidade nítida de sem perdas? Ou compressão extrema de um formato com perdas? O uso de música mudou desde que os serviços de streaming se espalharam? Deixe-me uma linha nos comentários e entrarei em contato com você.
Crédito da imagem: Ti Santi via Shutterstock.com
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Gavin é o Editor Júnior do Windows and Technology Explained, um colaborador regular do Podcast Really Useful e um revisor regular do produto. Ele tem um BA (Hons) em Redação Contemporânea com Práticas de Arte Digital pilhadas nas colinas de Devon, bem como mais de uma década de experiência profissional em redação. Ele gosta de grandes quantidades de chá, jogos de tabuleiro e futebol.
Mais de Gavin PhillipsAssine a nossa newsletter
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