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Il segreto della compressione audio: quale straordinaria tecnologia si nasconde dietro MP3 e AAC?
Nel mondo dell'audio digitale, i formati di codifica audio come MP3 e AAC sono diventati parte della nostra vita quotidiana. Questi formati non solo ci consentono di archiviare e trasferire facilmente la musica, ma utilizzano anche tecniche complesse che ci consentono di sentire a malapena la qualità del suono persa durante il processo di compressione. Quali incredibili tecnologie si nascondono dietro questi formati?
Concetti di base sui formati di codifica audio
Un formato di codifica audio è un formato di rappresentazione del contenuto utilizzato per archiviare o trasmettere audio digitale. Questi formati possono ridurre efficacemente le dimensioni dei file e facilitare lo streaming online. Ad esempio, MP3 e AAC sono i formati di codifica audio più comuni, entrambi utilizzano la trasformazione discreta del coseno modificata (MDCT) e algoritmi di codifica percettiva.
Il contenuto audio viene solitamente racchiuso in un formato contenitore dopo la codifica, in modo che l'utente non disponga di un file AAC grezzo, ma di un file audio .m4a, che è un contenitore MPEG-4 Parte 14 contenente audio codificato AAC.
Scegli tra formati di compressione con e senza perdita
I formati di codifica audio possono solitamente essere suddivisi in formati senza perdita e formati con perdita. I formati senza perdita di dati riducono i dati audio alla quantità totale di dati richiesti per rappresentare il suono, ma possono essere decodificati nella forma originale non compressa. Al contrario, i formati con perdita riducono ulteriormente la risoluzione in bit dell’audio, il che può ridurre significativamente la quantità di dati, ma comporta una perdita irrecuperabile della qualità del suono.
La maggior parte dell'audio trasmesso (in streaming) utilizza solitamente la codifica audio con perdita perché le dimensioni dei file più piccoli sono più facili da distribuire.
Contesto storico dell'evoluzione tecnologica
La storia della tecnologia di codifica audio può essere fatta risalire agli anni '50, quando i Bell Labs depositarono un brevetto per la modulazione differenziale del codice a impulsi (DPCM). Nel corso del tempo, sono state sviluppate molte tecniche per la codifica percettiva, tra cui la codifica predittiva lineare (LPC) e l'algoritmo di previsione lineare eccitata dalla codifica (CELP) proposto negli anni '80.
Intorno al 1974 fu sviluppata la trasformata discreta del coseno (DCT), che in seguito fornì la base per la trasformata discreta del coseno (MDCT) modificata utilizzata nei moderni formati di compressione audio come MP3 e AAC.
Principi tecnici di MP3 e AAC
Il motivo per cui MP3 e AAC possono ottenere una compressione audio efficace è che sfruttano le caratteristiche percettive del suono dell'orecchio umano e rimuovono i dati non necessari attraverso un modello di codifica percettiva. La caratteristica principale dell'MP3 è che esiste sotto forma di flusso di dati, mentre AAC è considerato un formato di codifica più moderno ed efficace, in grado di fornire una migliore qualità del suono, soprattutto a bit rate elevati.
Come molti altri formati di codifica audio, MP3 e AAC seguono i principi della codifica percettiva, cercando di rimuovere determinati dati dalla sorgente audio in un modo impercettibile all'orecchio umano.
Il futuro dei formati di codifica audio
Con l'avanzare della tecnologia, i formati di codifica audio continueranno a evolversi. Tecnologie emergenti come l’audio circolare e la compressione senza perdite più efficiente stanno guadagnando terreno. In futuro potrebbero emergere standard di codifica più efficienti, che miglioreranno la qualità del suono riducendo ulteriormente lo spazio di archiviazione richiesto.
Conclusione
Comprendere i formati di codifica audio come MP3 e AAC non solo ci aiuta ad apprezzare meglio la musica, ma incuriosisce anche le persone riguardo alla tecnologia nascosta dietro di essi. Pertanto, l’evoluzione della codifica audio e i progressi tecnologici continuano a mettere alla prova la nostra comprensione della qualità del suono e della comodità di archiviazione. Possiamo aspettarci che in futuro appaiano tecnologie audio più sorprendenti?
