Tecnologia
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MP3
O mp3 é o acrónimo da norma MPEG-1/2 Audio Layer 3, e tem um tipo de compressão lossy.
As taxas de compressão alcançadas pelo mp3 dependem da qualidade desejada, podem chegar até 320 kbit/s (qualidade máxima), em que a redução do tamanho do arquivo é de cerca de 25%. Existe a possibilidade de utilizar outras taxas de compressão: 128 kbit/s; 192 kbit/s; 256 kbit/s.[2]
Para alcançar estas taxas de compressão o mp3 utiliza para além das técnicas habituais de compressão, os estudos de psicoacústica, que permitem aproveitar as limitações e imperfeições do sistema auditivo humano. Essas limitações baseiam-se:
§ na faixa de frequência audível dos seres humanos (varia de 20 Hz a 20 kHz);
§ no limiar da audição na faixa de frequência audível;
§ no mascaramento temporal e na frequência.
Para se tirar proveito desta limitações:
Ø Aplica-se o teorema de Nyquist, ou seja, amostra-se o sinal pelo menos ao dobro da sua frequência máxima de interesse que é 20 kHz, portanto basta amostrar a 40 kHz. Na prática a taxa da amostragem utilizada é de 44,1 kHz, ou seja, tem-se em consideração 10% de tolerância, desta forma funciona como um filtro passa baixo (remove todos os componentes de frequência acima de 20 kHz);
Ø Tem-se em consideração que a sensibilidade para os sons varia com a frequência, portanto, a abordagem consiste em descartar amostras que se encontrem abaixo do limiar da audição humana;
Ø Faz-se o mascaramento auditivo, na frequência. Que acontece quando um som é mascarado por outro de maior intensidade e de frequência próxima. Para se tirar partido deste efeito descarta-se os sinais não audíveis. Como está demonstrado na Figura 4;
Ø Existe ainda o mascaramento no tempo, em que um som forte é precedido por um mais fraco e se encontram numa frequência próxima, portanto descarta-se os sons que seriam mascarados. Este efeito apresenta-se na Figura 5.
Figura 4 – Mascaramento na frequência [10] Figura 5 – Mascaramento no tempo [10]
Tendo em conta o que foi exposto anteriormente, apresenta-se na Figura 6 um esquema de blocos de um codificador de áudio mp3.
Figura 6 – Esquema do codificador do formato mp3 [1 ]
Um arquivo de mp3 é constituído por múltiplos frames, cada frame possui um cabeçalho (MP3 Header) e dados (MP3 Data) como se ver na Figura 7 e 8 [2].
Figura 7 – Frame MP3
Figura 8 – Arquivo MP3
Os arquivos podem, também, conter metadados (ID3 Metadata). Os metadados permitem obter informações como o título, artista e álbum. Esta estrutura está evidenciada na Figura 9.
Figura 9 – Estrutura do mp3 com metadados
Considerando o seguinte exemplo pode-se ver os detalhes de um MP3 header na Figura 10 [2].
