MPEG è l'acronimo di Moving Picture Expert Group, gruppo di ricerca nato verso la fine degli anni '80, una volta constatato che lo standard definito per la compressione delle immagini JPEG (Joint Photographic Experts Group) era inadeguato per le immagini in movimento. L'obietti vo del MPEG fu quello di definire delle specifiche precise di codifica di immagini in movimento ed audio correlato, in modo da consentire la regi strazione e la trasmissione, nonché l'immagazzinamento digitale tipo di informazioni, su diversi tipi di media. Nel 1992, l'incontro tra l'interna national Standards Association (ISO) e la Interna tional Electro Technical Commission (IEC) fece nascere lo standard per la codifica audio e video conosciuto quale MPEG. L'algoritmo di compressione audio definito dal comitato MPEG è il primo standard internazionale per la compres ione digitale audio in alta fedeltà.
Alla base della compressione audio MPEG vi sono i seguenti step:
1) il segnale audio, mediante filtri digitali, viene suddiviso in n bande frequenziali corrispondenti grossomodo alle bande critiche (viene definito banda critica un range di frequenze tra di loro simili in termini di percezione uditi va);
2) per ciascuna delle n bande viene determinato il mascheramento causato dalle bande vicine, sulla base di un particolare modello psicoacustico che varia a seconda dell'algoritmo di codifica;
3) se l'energia in una sotto banda é al di sotto della soglia di mascheramento, non awiene nessuna codifica;
4) altrimenti, viene determinato il numero di bit necessario per rappresentare il valore (si ri corda che ogni bit di quantizzazione introduce circa 6 dB di rumore), facendo in modo che il rumore di quantizzazione introdotto si man tenga sempre appena al di sotto della soglia di mascheramento;
5) il flusso dei dati codificati viene formattato in "bitstream".
La compressione audio MPEG definisce tre al goritmi di compressione, denominati Layer 1, 2, 3, i quali hanno in comune i seguenti aspetti fondamentali: banco di filtri per l'analisi (poli- fase con 32 sottobande), "header information" del bitstream di dati per la compatibilità nello standard, struttura del bitstream, frequenze di campionamento (32, 44.1, 48 kHz). I tre Layer, i quali hanno tra di loro compatibilità gerarchica (un decodificatore Layer 3 può decodificare bitstream di dati codificati da tutti i Layer, un de odificatore Layer 2 può decodificare bitstream di dati codificati da Layer 1 e 2), differiscono per complessità dell'algoritmo e per sofistica zione del modello psicoacustico utilizzato per l'allocazione dei bit; a mano a mano che si sa le di livello si ha un miglioramento delle prestazioni qualitative rapportate al grado di com pressione. Il Layer 1 ha una "target bit rate" di 192 kb/s per canale audio e può arrivare ad ur fattore di compres sione di 4:1; Il Layer 2 ha una target bit ra te di 128 kb/s, è in grado di arrivare ad un fattore di com pressione di 6:1 ed utilizza un modello acustico più sofisti ato che tiene conto anche del mascheramento temporale. base.Il Layer 3, il più efficace e sofisticato, ha una target bit rate di 6 kb/s e può arrivare ad un fattore di compressione di 12:1; a differenza dei Layer I e 2 il 5 gnaìe non viene diviso in 32 sotto bande di medesima larghezza, ma ciascuna sotto banda cerca di awicinarsi il più possibile alla corrispondente banda critica dell'orecchio umanc Il modello psicoacustico del Layer 3 tiene conto anche del mascheramento temporale e de la ridondanza di informazioni stereo.
La riduzione della quantità di informazioni determinata dai CODEC audio (ed anche video, naturalmente) ha avuto risvolti fondamentali in delle aree applicative generali: la memorizzazione di dati su diversi tipi di media e, cosa indubbimente molto più significativa, la diffusione e trasmissione dell'audio tra postazioni remote, quest'ultimo aspetto negli anni a venire è destinato a rivoluzionare profondamente tutti il sisi ma delle comunicazioni e dei media.Vediamo ora sinteticamente, a seconda del tipo di algoritmo utilizzato dal CODEC (il quale determina fattore di compressione e qualità), i più comuni impieghi della compressione audio.Codifica mediante Layer I Digital Compact C~' sette (DCC), memorizzazione ed editing audio diversi tipi di memoria di massa, memorizzazione di audio allo stato solido (su ROM chip), CD-I con full motion video.
CD-I con full motion video, video CD, audio allo stato solido, memorizzazione ed e diting audio diversi tipi di memoria di massa, audio broadsting digitale, video digital broadcasting, Dig Versatile Disc (DVD), radio via cavo, radio via tellite, TV via cavo, TV via satellite, collegamenti per distribuzione audio, colonne sonore di filmti.