Το MPEG-1 Audio Layer 3 (3ο Επίπεδο Ήχου [του προτύπου] MPEG-1), γνωστό και ως ΜΡ3 (προφέρεται εμ-πι-θρι), είναι ένα δημοφιλές πρότυπο ψηφιακής κωδικοποίησης ήχου, το οποίο βασίζεται στην αποτελεσματική συμπίεση αρχείων μέσω ενός αλγορίθμου σχεδιασμένου να μειώνει δραστικά το πλήθος των ψηφιακών δεδομένων που απαιτούνται για την αποθήκευση και ορθή αναπαραγωγή του ήχου, ο οποίος ωστόσο συνεχίζει να ακούγεται σαν πιστή αναπαραγωγή του αρχικού ασυμπίεστου περιεχομένου από τους περισσότερους ακροατές. Εφευρέθηκε από μία ομάδα Γερμανών μηχανικών του Ιδρύματος Fraunhofer, εργαζομένων στα πλαίσια του προγράμματος EUREKA 147 DAB το οποίο έκανε έρευνα επάνω στο ψηφιακό ραδιόφωνο, και τυποποιήθηκε με βάση το πρότυπο ISO/IEC το 1991.

Επισκόπηση

Το ΜΡ3 είναι ένας τύπος ψηφιακού συμπιεσμένου αρχείου ήχου. Παρέχει τη δυνατότητα αναπαράστασης ήχου κωδικοποιημένου με μορφή Pulse Code Modulation (PCM) (διαμόρφωση με βάση κωδικούς παλμών), δεσμεύοντας όμως πολύ λιγότερο χώρο (για δεδομένα) σε σχέση με τις άμεσες μεθόδους. Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας ψυχοακουστικά μοντέλα για να απορρίψει τμήματα ή περιοχές του ηχητικού φάσματος που δεν ακούει το ανθρώπινο αυτί και καταγράφοντας την υπόλοιπη πληροφορία με αποτελεσματικό τρόπο. Παρόμοιες μέθοδοι χρησιμοποιούνται από το JPEG, ένα πρότυπο συμπίεσης εικόνων με απώλειες οπτικών λεπτομερειών μη αντιληπτών από το ανθρώπινο μάτι.

Ανάπτυξη

Το «2ο Επίπεδο Ήχου [του προτύπου] MPEG-1» (MP2) άρχισε ως σχέδιο DAB (Digital Audio Broadcast) το οποίο διηύθυνε ο Egon Meier-Engelen του γερμανικού κέντρου αεροδιαστημικής. Το σχέδιο χρηματοδοτούσε η Ευρωπαϊκή Ένωση ως μέρος του ερευνητικού προγράμματος EUREKA, γνωστού και ως EU-147. Το πρόγραμμα αυτό διήρκεσε από το 1987 έως και το 1994.

Το 1991 υπήρχαν δύο διαθέσιμες προτάσεις: Το Musicam (γνωστό και ως «2ο Επίπεδο») και το ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding). Η μέθοδος Musicam, όπως είχε προταθεί από την ολλανδική εταιρεία Phillips, τη γαλλική εταιρεία τηλεπικοινωνιών CCETT, και το Γερμανικό Ινστιτούτο Τηλεπικοινωνιών επιλέχθηκε εξαιτίας της απλότητας, της ικανοποιητικής αντιμετώπισης σφαλμάτων και των χαμηλών απαιτήσεων υπολογιστικής ισχύος για την κωδικοποίηση συμπιεσμένου ήχου υψηλής ποιότητας. Η μορφοποίηση Musicam, η οποία βασιζόταν στην κωδικοποίηση υποσυχνοτήτων του ήχου, ήταν το κλειδί στην προτυποποίηση της συμπίεσης MPEG Audio (όσον αφορά τον καθορισμό των ρυθμών δειγματοληψίας, του αριθμού δειγμάτων ανά πλαίσιο, τη δομή των πλαισίων και των κεφαλίδων κλπ). Η τεχνολογία και οι ιδέες ενσωματώθηκαν πλήρως στον ορισμό του προτύπου ISO MPEG Audio Layer I (πρώτου επιπέδου), στο Επίπεδο II (το MP2) και, πιο πολύ, στο Επίπεδο III (το MP3). Υπό την εποπτεία του καθηγητή Mussman (Πανεπιστήμιο του Ανόβερο) η επεξεργασία του προτύπου έγινε με ευθύνη του Leon van de Kerkhof (Επίπεδο I) και του Gerhard Stoll (Επίπεδο II).

Μία ομάδα εργασίας αποτελούμενη από τους Leon Van de Kerkhof (Ολλανδία), Gerhard Stoll (Γερμανία), Leonardo Chiariglione (Ιταλία), Yves-François Dehery (Γαλλία) και Karlheinz Brandenburg (Γερμανία), χρησιμοποιώντας ιδέες από το Musicam και το ASPEC και προσθέτοντας ορισμένες δικές τους, δημιούργησε το ΜΡ3, το οποίο σχεδιάστηκε για να επιτυγχάνει ποιότητα ήχου στα 128 Kbit/δευτερόλεπτο όμοια με του ΜΡ2 στα 192 Kbit/δευτ., μειώνοντας δηλαδή τον όγκο των δεδομένων που απαιτούνταν με σταθερή την ποιότητα ήχου.

Όλοι οι αλγόριθμοι εγκρίθηκαν το 1991 και οριστικοποιήθηκαν το 1992 ως μέρος του προτύπου MPEG-1, του πρώτου της σειράς προτύπων της ομάδας MPEG από το οποίο προέκυψε το διεθνές πρότυπο ISO/IEC 11172-3, που δημοσιεύθηκε το 1993. Περαιτέρω εργασία πάνω στο MPEG Audio ολοκληρώθηκε το 1994 ως μέρος της δεύτερης σειράς προτύπων MPEG, με το MPEG-2, πιο επίσημα γνωστό και ως διεθνές πρότυπο ISO/IEC 13818-3, να δημοσιεύεται για πρώτη φορά το 1995.

Η αποδοτικότητα της συμπίεσης των κωδικοποιητών συχνά ορίζεται με βάση τον ρυθμό αποθήκευσης / ανάγνωσης bit ανά δευτερόλεπτο, επειδή η συμπίεση εξαρτάται από το πλήθος των bit και τη συχνότητα δειγματοληψίας του προς συμπίεση σήματος. Παρόλα αυτά, συχνά δημοσιεύονται ρυθμοί συμπίεσης που χρησιμοποιούν τις παραμέτρους της δειγματοληψίας του CD ως μέτρο αναφοράς (44,1 KHz, 2 κανάλια και 16 bit ανά κανάλι, ή 2x16 bit). Μερικές φορές χρησιμοποιούνται οι παράμετροι των ρυθμών δειγματοληψίας της ψηφιακής κασέτας (DAT, Digital Audio Tape), δηλαδή 48 Khz & 2x16 bit. Οι ρυθμοί συμπίεσης με αυτές τις παραμέτρους είναι υψηλότεροι, γεγονός που αποδεικνύει τον προβληματικό όρο «ρυθμός συμπίεσης» για τους απωλεστικούς κωδικοποιητές. Δηλαδή, ενώ χρησιμοποιούμε έναν αλγόριθμο για να μειώσουμε το μέγεθος ενός αρχείου ήχου «συμπιέζοντας» τα δεδομένα, τελικά δημιουργούμε ένα μεγαλύτερο αρχείο χρησιμοποιώντας τις παραμέτρους αυτές.

Ο Karlheinz Brandenburg χρησιμοποίησε το κομμάτι «Tom's Diner» από ένα μουσικό άλμπουμ της Σούζαν Βέγκα (Suzanne Vega) για να αξιολογήσει τον αλγόριθμο συμπίεσης του MP3. Το τραγούδι αυτό επιλέχθηκε εξαιτίας της απλότητας και της απαλής μουσικής που έχει, κάνοντας πιο εύκολη την ανίχνευση ατελειών της συμπίεσης κατά την αναπαραγωγή. Κάποιοι, αστειευόμενοι, αναφέρουν τη Σούζαν Βέγκα ως «μητέρα του MP3». Επίσης χρησιμοποιήθηκαν από επαγγελματίες μηχανικούς ήχου κάποια σημαντικά ηχητικά αποσπάσματα (παραγόμενα με μουσικά όργανα όπως τρίγωνο, ακορντεόν, μεταλλόφωνο...) από το CD αναφοράς EBU V3/SQAM, προκειμένου να αξιολογηθεί η υποκειμενική ποιότητα των προτύπων ήχου του MPEG.

Πηγή: https://el.wikipedia.org/wiki/MP3