Tecniche di compressione di segnali audio: modello psicoacustico per Mpeg 1 layer III mediante MatLab

Con la nascita dell’elettronica, si è capito ben presto che le potenzialità dei sistemi digitali sarebbero state enormi e che avrebbero segnato una transizione profonda tra le scomode tecniche manuali e la odierna tecnologia digitale.
Il percorso di clonazione, che ha interessato per prima la scrittura (si pensi alle prime macchine da scrivere digitali), si è in seguito subito esteso agli altri mezzi di comunicazione.
Il recente sviluppo delle tecnologie digitali ha reso possibile l'utilizzo delle tecniche di compressione audio e video nelle telecomunicazioni (teleconferenza, video telefonia, ecc.). Di conseguenza, la standardizzazione delle tecniche di compressione è diventata un problema di principale importanza, poiché soltanto in questo modo è possibile ridurre gli alti costi delle apparecchiature di compressione immagini e risolvere il problema dell'interfacciamento tra apparecchiature realizzate da costruttori diversi, favorendo così la diffusione di questo tipo di dati. La definizione di un efficace algoritmo di compressione per sequenze audio/video permette infatti di ridurre la mole di dati originaria a valori ragionevoli, che sono più facilmente gestibili dagli attuali mezzi di trasmissione e di memorizzazione.
Per questi motivi l'ISO (International Organization for Standardization) si è assunta il compito di sviluppare uno standard per la memorizzazione di video digitali, e dell'audio ad essi associato, su dispositivi come CD-ROM, DAT, nastri magnetici, dischi ottici, ecc. e per la trasmissione di questi video nei vari canali di telecomunicazione (reti ISDN, LAN, MAN, ecc.). Nasce, così, nel 1988, in seno all'ISO il gruppo dal nome MPEG, (Moving Pictures Expert Group). Scopo di questo gruppo è specificare e standardizzare schemi di codifica a basso bit-rate, sia audio che video, mirando ad elevata qualità e alla trasparenza rispetto all'utente finale.
In questo lavoro la mia attenzione si è rivolta principalmente alla parte Audio dello standard, il cosiddetto formato MP3.
Il fenomeno Mp3 ha conquistato il successo grazie alle superbe prestazioni e alla gratuità della tecnologia impiegata. I dati forniti dal consorzio MPEG in tal senso sono sconcertanti: fino a 15 ore di audio in qualità CD e fino a 60 ore di parlato su singolo CD-ROM. Queste caratteristiche hanno dato il via a tutta una serie di applicazioni, tra le quali spicca la distribuzione via Internet di intere tracce audio in qualità CD. Per dare un’idea, secondo studi sul numero di download dei player, pare che il numero di utenti sparsi per il mondo superi ormai il milione. Hotbot fornisce un elenco di oltre 15000 siti contenenti musica sotto forma di MP3, della quale la maggioranza dei visitatori proviene dagli USA, seguiti da quelli di Giappone, Canada, Svezia e Inghilterra, mentre l’Italia è comunque nei primi dieci-dodici paesi. Questa è la situazione attuale in attesa di una legge europea specifica sul diritto d’autore che salvaguardi gli interesse dei detentori di copyright, ma anche quelli delle industrie e dei consumatori.
Essendo un utente di Internet, queste considerazioni hanno attirato la mia attenzione è da qui la decisione di studiare il formato MP3 nei suoi aspetti tecnici.