O formato MP3

Se você já leu Como funcionam os CDs, já sabe alguma coisa sobre como os CDs armazenam música. Um CD guarda a música como uma informação digital. Os dados no CD usam um formato não comprimido, de alta resolução. Isto é o que acontece quando o CD é criado:

• os padrões de sinal da música são codificados por amostragem, 44.100 vezes por segundo. As amostras têm 2 bytes (16 bits) de comprimento;
• amostras separadas são tomadas para os alto-falantes da esquerda e da direita em sistemas de som estéreo.

Assim, um CD armazena uma quantidade enorme de bits para cada segundo de música:

 

44.100 amostras/segundo * 16 bits/amostra * 2 canais = 1.411.200 bits por segundo

Vamos detalhar isto: 1.4 milhões de bits por segundo correspondem a 176 mil bytes por segundo. Se uma música normal tem duração de três minutos, então essa música no CD consumirá cerca de 32 milhões de bytes de espaço. É muito espaço para apenas uma música particularmente grande ao considerar que, com o uso de um modem de 56k, levaria quase duas horas para baixar aquela única música.

Um formato MP3 é um sistema de compressão para música. Este formato ajuda a reduzir o número de bytes em uma música sem prejudicar a qualidade de som. O objetivo do formato MP3 é comprimir uma música com qualidade de CD a um fator entre 10 e 14, sem afetar a sua qualidade original de forma perceptível. Com o MP3, uma música de 32 megabytes (MB) de um CD é comprimida a aproximadamente 3 MB. Isto permite a transferência de uma música em minutos, ao invés de várias horas, e o armazenamento de centenas de músicas no disco rígido de seu computador sem tomar tanto espaço.

É possível comprimir uma melodia sem danificar sua qualidade? Nós usamos algoritmos de compressão para imagens o tempo todo. Por exemplo, um arquivo GIF é uma imagem comprimida, da mesma forma que um arquivo JPG. Nós criamos arquivos zip (em inglês) para comprimir texto. Então estamos familiarizados com algoritmos de compressão para imagens e palavras, e sabemos que eles funcionam. Para produzir um bom algoritmo de compressão para áudio, uma técnica chamada adequação de ruído perceptível é usada. É parcialmente "perceptível" porque o formato MP3 usa características do ouvido humano para desenvolver um algoritmo de compressão. Por exemplo:

• há certos sons que o ouvido humano não pode ouvir;
• existem alguns sons que o ouvido humano pode ouvir muito melhor que outros;
• se há dois sons tocando ao mesmo tempo, nós ouvimos o mais alto e não o mais baixo.

Considerando detalhes como este, certas partes de uma melodia podem ser eliminadas sem prejudicar significativamente a qualidade para quem ouve. Ao comprimir o resto da música usando técnicas de compressão conhecidas, encolheremos a música consideravelmente, por um fator de pelo menos 10 (se você quiser aprender mais a respeito de algoritmos de compressão específicos, consulte os links ao final deste artigo). Quando você termina de criar um arquivo MP3, o que você obtém é uma música com "qualidade próxima de CD". A versão MP3 de uma melodia não soa exatamente da mesma maneira que a versão original do CD porque uma parte dela foi removida, mas chega bem perto.

A partir dessa descrição, você pode ver que o MP3 não é nenhum segredo. É simplesmente um formato de arquivo que comprime a música em tamanho menor, para facilitar seu armazenamento e a sua transferência pela Internet.

A origem do nome MPEG é uma sigla para Moving Picture Experts Group. Este grupo desenvolvia sistemas de compressão usados para dados de vídeo. Filmes em DVD, transmissões em HDTV e sistemas de satélite DSS usam compressão MPEG para comprimir informações de vídeo e filmes em tamanhos menores. O sistema de compressão MPEG inclui um subsistema para comprimir áudio, chamado MPEG audio Layer-3. Nós o conhecemos pela sua abreviação, MP3.