Mp3: che cos'è, come funziona e la storia del formato audio

L’mp3 è il formato audio che ha cambiato il modo di ascoltare la musica: ha reso possibile scambiare canzoni su Internet quando le connessioni erano lentissime, ha riempito i primi lettori portatili e ancora oggi è riconosciuto da quasi ogni dispositivo. Dietro quelle tre lettere c’è però una storia lunga, fatta di ricerca universitaria, di comitati internazionali e di una scoperta semplice ma geniale: il nostro orecchio non sente tutto quello che arriva ai timpani. In questa guida vediamo che cos’è un file mp3, come funziona la compressione, chi l’ha inventato e quando conviene ancora usarlo.

Che cos’è l’mp3

Mp3 è il nome breve di MPEG-1 Audio Layer III, cioè la terza e più efficiente delle tre “famiglie” di codifica audio previste dallo standard MPEG-1, poi estesa con MPEG-2 per frequenze di campionamento più basse. È un formato di compressione con perdita (in inglese lossy): per ridurre lo spazio occupato, una parte delle informazioni del brano originale viene eliminata per sempre. La differenza rispetto ai formati senza perdita, come FLAC o ALAC, è proprio questa: da un file mp3 non si può più ricostruire bit per bit la registrazione di partenza. Se vuoi approfondire il confronto, trovi una spiegazione dettagliata nella nostra guida all’audio lossless.

Il vantaggio, però, è enorme in termini di spazio. Secondo il Fraunhofer IIS, l’istituto tedesco dove il formato è stato sviluppato, un file mp3 occupa circa il 10% dello spazio del file originale. È questo rapporto che, negli anni Novanta, ha permesso di far viaggiare la musica sulle linee telefoniche e di farla stare in memorie piccolissime.

Come funziona la compressione mp3

Il segreto della compressione mp3 si chiama psicoacustica, la disciplina che studia come percepiamo i suoni. Il fenomeno chiave è il mascheramento: un suono forte può rendere impercettibile un suono più debole con una frequenza vicina, oppure un suono che arriva un istante prima o subito dopo. Come spiega il progetto didattico di fisica e musica dell’Università di Modena e Reggio Emilia, il mascheramento è il principale responsabile dell’efficienza di compressione dell’mp3: se si individuano le componenti meno percepibili, le si può semplicemente eliminare dal segnale.

In pratica, l’encoder divide il suono in tante bande di frequenza, applica un modello psicoacustico per capire cosa l’ascoltatore sentirà davvero e assegna più bit alle parti importanti e meno bit (o nessuno) a quelle mascherate. Alla fine i dati vengono ulteriormente compattati con tecniche di codifica senza perdita. Il risultato è un flusso di dati molto più leggero che, a un bitrate adeguato, suona in modo molto simile all’originale.

Proprio perché ogni passaggio elimina informazione, non ha senso ricomprimere più volte lo stesso file: ogni nuova codifica aggiunge perdite che non si possono recuperare.

Bitrate mp3: qualità e dimensioni a confronto

La qualità di un file mp3 dipende soprattutto dal bitrate, cioè da quanti kilobit vengono usati per ogni secondo di musica. Lo standard MPEG-1 Layer III prevede valori da 32 a 320 kbps, con frequenze di campionamento di 32, 44,1 o 48 kHz. Per avere un termine di paragone, l’audio di un CD (44,1 kHz, 16 bit, stereo) corrisponde a circa 1.411 kbps: un mp3 a 128 kbps è quindi circa undici volte più leggero.

Esistono poi due modalità principali. Con il bitrate costante (CBR) ogni secondo usa la stessa quantità di dati; con il bitrate variabile (VBR) l’encoder dedica più bit ai passaggi complessi e meno a quelli semplici, ottenendo spesso una qualità migliore a parità di dimensione.

La storia dell’mp3: da Erlangen a tutto il mondo

L’idea nasce in Germania negli anni Ottanta. Il professor Dieter Seitzer dell’Università di Erlangen-Norimberga immaginava di trasmettere musica in alta fedeltà sulle linee telefoniche digitali ISDN, e un suo dottorando, Karlheinz Brandenburg, si mise al lavoro per dimostrare che era possibile. Il gruppo di ricerca proseguì poi al Fraunhofer IIS, collaborando anche con altri partner industriali.

Nel frattempo era nato il comitato internazionale che avrebbe fissato le regole. L’MPEG (Moving Picture Experts Group) fu convocato nel maggio 1988 su iniziativa dell’ingegnere italiano Leonardo Chiariglione, allora al CSELT di Torino, il centro di ricerca del gruppo Telecom Italia, insieme al giapponese Hiroshi Yasuda: lo ricorda la motivazione con cui la Consumer Technology Association li ha inseriti nella sua Hall of Fame, definendo Chiariglione “il padre dell’MPEG”. C’è quindi anche un pezzo d’Italia nella storia dell’mp3.

Il sistema di codifica fu definito alla riunione MPEG di Londra del novembre 1992. Il nome con cui lo conosciamo arrivò dopo: come ricostruisce la rivista tecnologica tedesca heise, il 14 luglio 1995 il team del Fraunhofer IIS scelse l’estensione “.mp3” per i file, che fino ad allora internamente si chiamavano “.bit”. Da lì in poi i lettori software, lo scambio di file in rete e i primi lettori portatili hanno trasformato l’mp3 in un fenomeno di massa.

L’mp3 oggi: è ancora attuale?

Il 23 aprile 2017 è terminato il programma di licenze che copriva alcuni brevetti e software legati all’mp3 del Fraunhofer IIS e di Technicolor. Lo stesso istituto ricorda che lo streaming e le trasmissioni radio e TV oggi usano soprattutto codec più recenti della famiglia AAC, che offrono più funzioni e una qualità superiore con bitrate più bassi.

Questo non significa che l’mp3 sia sparito. Resta il formato più compatibile in assoluto: lo leggono computer, smartphone, autoradio, impianti stereo, lettori economici e smart TV. Per una raccolta personale, per un podcast o per una base musicale da usare in sala prove, un file mp3 ben codificato è ancora una scelta pratica e sensata.

Un dettaglio utile: i file mp3 possono contenere i cosiddetti tag ID3, cioè informazioni come titolo, artista, album, anno e copertina. Compilarli bene rende molto più semplice organizzare la propria libreria musicale.

Domande frequenti

Che cosa significa la sigla mp3?

Mp3 deriva da MPEG-1 Audio Layer III, il terzo livello di codifica audio dello standard MPEG-1, il più efficiente dei tre.

Chi ha inventato l’mp3?

Il formato è stato sviluppato principalmente al Fraunhofer IIS e all’Università di Erlangen-Norimberga, con un ruolo centrale di Karlheinz Brandenburg. Lo standard è stato approvato all’interno dell’MPEG, il gruppo fondato nel 1988 su iniziativa dell’italiano Leonardo Chiariglione.

Qual è il bitrate migliore per un mp3?

Dipende dall’uso: 128 kbps bastano per il parlato e per un ascolto casuale, mentre per la musica 256 o 320 kbps offrono una qualità molto vicina all’originale per la maggior parte degli ascoltatori.

L’mp3 è un formato lossless?

No, è un formato con perdita: elimina in modo irreversibile le componenti del suono considerate meno percepibili. Formati come FLAC e ALAC, invece, sono senza perdita.

Serve ancora pagare una licenza per usare l’mp3?

Il programma di licenze gestito da Technicolor per i brevetti e il software di Technicolor e Fraunhofer IIS si è concluso il 23 aprile 2017.