TECNOLOGIE DI COMPRESSIONE AUDIO - Matematicamente.it

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cioè, creato una discontinuità dell'onda audio, e vengono percepiti distintamente come fastidiosi. Generalmente, il rumore si manifesta sottoforma di “metallizzazione della voce”, in tanti fruscii di fondo, nel tipico “gracchiare” del suono in coincidenza di note ad alta frequenza. Tanto più si comprime un file audio (ovvero tanto più basso il bitrate che scegliamo per la compressione) tanto più questo fastidio aumenta. Il rumore è, perciò, un effetto collaterale della compressione che va limitato il più possibile. All'interno del codec Mpeg ci sono particolari sistemi che cercano di limitare l’insorgere di questo rumore, compatibilmente con i parametri scelti. 1.3 Il formato Mp3: i miglioramenti L'Mp3 (acronimo di Mpeg-I Layer-III) è una particolare versione del formato Mpeg; più nello specifico, è una delle sue più evolute versioni. È caratterizzato da sistemi di codifica/decodifica più efficienti, una maggiore complessità, risultati più convenienti in termini di spazio risparmiato e costo: infatti l'Mp3, a differenza del formato Mpeg, non è un formato “libero” in termini di proprietà, ma è di proprietà dell'azienda tedesca Fraunhofer, che ne detiene il marchio e i diritti. Il suo utilizzo è consentito liberamente a tutti per quanto riguarda l'aspetto non commerciale, ma quello a fini commerciali o, più frequentemente, per creare dei file audio compressi non lo è. In sintesi, la riproduzione di un file Mp3 è libera, mentre non lo è la compressione. Per questo, il software più diffuso che consente di creare file Mp3 o che viene largamente utilizzato per scopi che non siano soltanto di riproduzione audio è una versione per così dire “craccata” della versione ufficiale. Che essa sia liberamente sfruttabile e distribuibile non è del tutto chiaro; all'interno della rete si possono trovare migliaia di informazioni anche opposte a riguardo, vi è una gran confusione. Ufficialmente, nei pc ad uso privato gli unici formati in cui è possibile convertire un file audio sono quelli non compressi (per esempio wav) o quelli di proprietà della casa produttrice del sistema operativo (Windows Media Audio, Wma, concorrente dell’Mp3, per i computer Windows), a meno che ci siano altri accordi commerciali. 1.4 Le fasi della compressione Mpeg La compressione Mpeg trasforma un segnale audio dal dominio del tempo al dominio delle frequenze. Come già accennato in precedenza, ogni compressore funziona sia per la compressione che per la riproduzione. Nella prima fase ha il compito di rielaborare un flusso audio al fine di crearne uno il più simile possibile dal punto di vista percettivo e meno ingombrante, a partire da un segnale codificato nel dominio del tempo, e nella seconda quello di riprodurre un flusso audio compresso e riportarlo nel dominio del tempo. Il funzionamento del codec Mpeg, per quanto riguarda il processo di compressione, è diviso in 4 fasi fondamentali: 34 Analisi Il segnale audio viene trasformato dal dominio del tempo al dominio delle frequenze, utilizzando la Trasformata di Fourier, e quindi analizzato. Utilizzo del modello psicoacustico Il decodificatore cerca quelle frequenze che possono essere eliminate perché non udibili e quelle che non influenzano la percezione. Codifica Il segnale audio viene quantizzato (compresso) al fine di occupare meno spazio (meno bit). Stream Si ricrea il flusso audio unendo tutte le parti compresse insieme con le informazioni per la riproduzione.
Si nota chiaramente che è un sistema particolarmente funzionale dal punto di vista operativo: il processo è costituito, infatti, da operazioni matematiche, eseguibile in tempi relativamente brevi da un computer. Il processo inverso, cioè quello che riporta il flusso audio compresso al dominio del tempo e lo riproduce, si articola in 3 fasi: Decodifica Viene ricreata l'onda audio nel dominio delle frequenze a partire dalle informazioni elaborate dal decodificatore. Codifica inversa Il flusso compresso viene ricostruito sulla base delle informazioni di codifica. Sintesi Viene riportato il flusso dal dominio delle frequenze al dominio del tempo e, infine, riprodotto. Schematizzando, le fasi in cui si articola la trasformazione dell'audio può essere rappresentata in questo modo: Fig. 23: Schema delle fasi del compressore MPEG generico. [Vis01] 35
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