فرمت MP3 چیست؟
ام‌پی3 (MP3) یا صوت لایهٔ سوم ام‌پی‌ای‌جی-۱ یا ام‌پی‌ای‌جی-۲ (MPEG-1 or MPEG-2 Audio Layer III) که در بین عموم به MP3 شناخته می‌شود یکی از معروف‌ترین، محبوب‌ترین و پرکاربردترین فرمت‌های صوتی است که برای فشرده‌سازی صدا استفاده می‌شود.
MP3 چگونه کار می‌کند؟
درواقع الگوریتم‌های MP3 بر اساس خصوصیات فیزیولوژی گوش انسان طراحی شده است:
- صداهایی در طبیعت وجود دارد که گوش انسان قادر به شنیدن آنها نیست پس آن را حذف کن.
- اگر یک صدای بلند با یک صدای آهسته به صورت همزمان در حال پخش باشند (در این صورت گوش انسان تنها صدایی را می‌شند که بلندتر از دیگری است) صدای آهسته را حذف کن.
- برخی از اصوات به خوبی با گوش انسان قابل‌درک هستند. این اصوات را در رمزگذاری پایینی پوشش بده.
با این تعاریف، فرمت MP3 یک فرمت فشرده‌سازی Lossy است؛ به این معنی که بخشی از داده‌ی اصلی فایل صوتی برای همیشه از بین خواهد رفت. ولی بخشی که حذف می‌شود، شاید اصلاً با گوش انسان قابل‌شنیدن نباشد و بخشی که می‌ماند در اصل بخش اصلیِ تشکیل‌دهنده‌ی صدا خواهد بود.
با این روش فشرده‌سازی، یک فایل 32 مگابایتی موسیقی به یک فایل 3 مگابایتی تبدیل خواهد شد؛ یعنی ذخیره 10 برابری فضای ذخیره‌سازی موجود و آسان شدن امر انتقال، این کاهش حجم فایل‌های صوتی باعث به وجود آمدن پلتفرم‌های استریم آنلاین موسیقی شد که تا قبل از این فرمت، امکان وجود آنها به لحاظ تکنیکی میسر نبود.
معایب و مزایای MP3
مزایای فرمت MP3
حجم کوچک: به لطف روش فشرده‌سازی با از دست دادن داده (lossy compression) اندازه فایل‌های صوتی به طور قابل توجهی کاهش پیدا می‌کند. این امر باعث می‌شود که موسیقی و فایل‌های صوتی راحت‌تر قابل انتقال و به اشتراک گذاری باشند، به خصوص در دورانی که فضای ذخیره‌سازی محدود بود.
پشتیبانی گسترده: MP3 به عنوان یک استاندارد بین‌المللی برای فشرده‌سازی صدا شناخته می‌شود و اکثر دستگاه‌های پخش صوتی و نرم‌افزارهای مدیریت موسیقی امروزی این فرمت را پشتیبانی می‌کنند. این شامل کامپیوترها، تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها، موسیقی پخش و… می‌شود.
کیفیت قابل قبول: با استفاده از بیت‌ریت‌های بالاتر، MP3 می‌تواند کیفیت صوتی قابل قبولی فراهم کند که به طور معمول برای گوش به موسیقی یا پادکست‌ها کافی است. این فرمت به طور گسترده در اینترنت و پخش موسیقی دیجیتال مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سازگاری با فرمت‌های مختلف: MP3 قابلیت تبدیل و ترکیب با فرمت‌های دیگر را نیز دارد. این امکان را فراهم می‌کند که کاربران بتوانند فایل‌های MP3 را به سایر فرمت‌های صوتی مانند WAV، AAC و غیره تبدیل کنند و برعکس.
استفاده آسان: MP3 به دلیل پرکاربرد بودن و سازگاری بالا، استفاده آسانی دارد. کاربران می‌توانند به راحتی فایل‌های MP3 را از اینترنت دانلود کنند، آنها را در دستگاه‌های پخش موسیقی یا نرم‌افزارهای مدیریت موسیقی خود پخش کنند و با دیگران به اشتراک بگذارند.
معایب فرمت MP3
کاهش کیفیت صوتی: MP3 از روش فشرده‌سازی با از دست دادن داده (lossy compression) استفاده می‌کند که ممکن است منجر به کاهش قابل توجه کیفیت صوتی شود، به ویژه در بیت‌ریت‌های پایین‌تر. این کاهش معمولاً به صورت اطلاعاتی ناقص در فرکانس‌های بالا یا تفکیک صداها در برخی شرایط مشهود است.
محدودیت‌های حق تکثیر: فرمت MP3 حاوی تکنولوژی‌های محافظت از حق تکثیر (DRM) نیست، بنابراین فایل‌های MP3 می‌توانند به راحتی کپی و توزیع شوند، که می‌تواند مشکلاتی برای صنعت موسیقی و صاحبان حقوق نشر ایجاد کند.
حذف اطلاعات صوتی: با استفاده از روش فشرده‌سازی با از دست دادن داده، MP3 برخی اطلاعات صوتی را حذف می‌کند تا حجم فایل کاهش یابد. این ممکن است در بیت‌ریت‌های پایین‌تر به کاهش دقت و وضوح صدا منجر شود.
کیفیت نهایی متغیر: کیفیت نهایی فایل‌های MP3 به طور قابل توجهی به بیت‌ریت و فرکانس نمونه‌برداری بستگی دارد. بنابراین، کاربران باید برای دستیابی به کیفیت صوتی مناسب، بیت‌ریت مناسب را انتخاب کنند که ممکن است به اندازه کافی بالا نباشد. 2 کیفیت رایج MP3 در بستر اینترنت 128 kbps و 320 kbps است. (عدد بالاتر کیفیت بیشتر)
* در سایت دانلود اهنگ فاکس لیریکس پایین‌ترین کیفیتی که برای کاربران فراهم شده، 320 kbps است. یعنی بالاترین کیفیت موجود فرمت MP3.
عدم پشتیبانی از صوت‌های فضایی: MP3 از تکنولوژی‌هایی برای فشرده‌سازی صدا استفاده می‌کند که مناسب برای صوت‌های استریو (دو کاناله) است، اما برای صوت‌های فضایی (چند کانالی) مناسب نیست.
MP3 حاوی چه اطلاعاتی است؟
همان‌طور که در تصویر بالا مشاهده می‌کنید، هر فایل MP3 می‌تواند حاوی اطلاعات تکمیلی از موسیقی ذخیره شده باشد؛ اطلاعاتی نظیر نام خواننده و آهنگ، تصویر آلبوم، سبک موسیقی و… . این داده‌ها به دستگاه‌های پخش‌کننده این امکان را می‌دهند که اطلاعات جامعی از موسیقی را در اختیار کاربر قرار دهند و حتی کمک می‌کنند که دستگاه، بسته به نوع موزیک، فیلتر خروجی را تنظیم کند.
کنار همه این اطلاعات، داده‌های مربوط به Audio هم قرار دارد که برای شنیده شدن باید از حالت رمزگذاری شده خارج شوند.
ذخیره داده‌های صوتی در فایل MP3:
در ساختار MP3 برای کاهش بیشتر حجم و بهینه عمل کردن الگوریتم فشرده‌سازی، یک فایل صوتی با توجه به ماهیت صوت و فیزیک آن، به قسمت‌های مختلی شکسته می‌شود که به هر قسمت یک Frame گفته می‌شود. هر فریم دارای هدری است که مشخص می‌کند این قسمت از فایل با چه قالبی و چه بیت ریتی بازپخش شود. این قابلیت کمک می‌کند که فایل‌ها به‌صورت بهینه‌تری ذخیره شوند. فرض کنید که یک فایل صوتی در 10 ثانیه اول حاوی فرکانس پایین است و 5 ثانیه بعد فرکانس بالاتری داشته باشد؛ اگر این قابلیت وجود نداشته باشد، مجبوریم که کل فایل را با بیت ریت بالایی ذخیره کنیم و این امر باعث می‌شود که حجم فایل به‌مراتب بیشتر از حالتی باشد که 10 ثانیه اول که فرکانس پایین در حال پخش است را با بیت ریت پایین و 5 ثانیه بعد را با بیت ریت بالا ذخیره کنیم. برای پخش صحیح یک فایل MP3 نیاز است که تک‌تک فریم‌ها را با توجه به مشخصات آنها و با بیت ریت مناسب پخش‌کنیم.
تاریخچه MP3
پیدایش فناوری: توسعه فناوری MP3 به دهه ۱۹۸۰ برمی‌گردد، زمانی که ایده فشرده‌سازی صوتی با استفاده از روش‌های ریاضی مطرح شد. در اوایل دهه ۱۹۹۰، گروهی از محققان و مهندسان در آلمان، شامل: “کارلهینز براندنبرگ”، “توماس سپهند”، “ایولین برون” و دیگران، به همراه کمک و حمایت شرکت‌های مانند “فرمیون” و “مرکز تحقیقات فیلیپس”، به توسعه و پیاده‌سازی فناوری MP3 پرداختند.
استاندارد شدن: در سال ۱۹۹۱، استاندارد MP3 برای اولین بار توسط موتورولا و فیلیپس معرفی شد. این استاندارد به عنوان یک فرمت فشرده‌سازی صوتی با کیفیت قابل قبول و حجم کم، توانست به طور سریع مورد قبول و استفاده قرار گیرد.
پذیرش گسترده: پس از معرفی، MP3 به سرعت توسط کاربران و صنعت موسیقی دیجیتال به عنوان یک استاندارد برای ذخیره و پخش موسیقی پذیرفته شد. این فرمت به دلیل کیفیت قابل قبول و حجم کوچک فایل‌ها، ابزاری قدرتمند برای انتقال و به اشتراک گذاری موسیقی شد.
نقشهای مختلف: MP3 سریعاً در توسعه تکنولوژی دیجیتال و صنعت موسیقی تأثیرگذار شد. این فرمت باعث شد که دانلود موسیقی از اینترنت و پخش آن بر روی کامپیوترها، تلفن‌های همراه، تبلت‌ها، و دستگاه‌های پخش موسیقی دیجیتال معمول شود.
پیشرفت‌های بعدی: در دهه‌های بعدی، توسعه‌هایی همچون بهبود کیفیت صوتی با استفاده از بیت‌ریت‌های بالاتر، و استفاده از فرمت‌های جدیدتری مانند AAC (Advanced Audio Coding) به چالشی برای MP3 تبدیل شد. با این حال، MP3 به عنوان یک استاندارد پایدار و محبوب، همچنان استفاده می‌شود و تأثیرگذاری زیادی در فضای موسیقی دیجیتال دارد.
به طور کلی، تاریخچه MP3 نشان می‌دهد که این فرمت از یک ایده تحقیقاتی تبدیل به یک استاندارد جهانی برای ذخیره و پخش موسیقی تبدیل شده است که هنوز هم در حال حاضر به طور گسترده استفاده می‌شود.
و در آخر، اگر سوالی درباره فرمت MP3 داشتید که در مقاله بالا به آن اشاره نشده بود، در بخش نظرات مطرح کنید.