MP3

MP3 は MPEG-1 Audio Layer III（MPEG-1 音频层 III）の通称であり、ISO/IEC 11172-3 オーディオ規格に属する。MPEG-1 バージョンは 1992 年に策定され、32、44.1、48 kHz などのサンプリングレートをサポートしています。MPEG-2の遡及互換性拡張により、より低いサンプリングレートとビットレートが追加され、非公式にMPEG-2.5と呼ばれるものはさらに低いサンプリングレートまで拡張されていますが、これらは当初のISO MPEG-2規格の正式な階層には属していません。

MP3は可聴損失のある符号化方式です。エンコーダは、多相フィルタ群と修正離散コサイン変換を用いて周波数成分を分析し、聴覚マスキングモデルに基づいてどの誤差が気づかれにくいかを推定した上で、スペクトルを再量子化し、ホフマン符号化で保存します。この符号化プロセスでは一部の情報が永久に失われるため、デコーダがPCMを出力しても元のサンプリングを復元することはできません。エンコーダによって、心理音響モデル、ノイズ制御、ビットレート配分が異なるため、同じビットレートであっても同じ歪みが生じるという保証はありません。

ビットストリームは比較的独立したオーディオフレームで構成されており、各フレームにはバージョン、レイヤー、サンプリングレート、ビットレート、チャンネルモードなどのヘッダー情報が含まれています。レイヤーIIIではビットリザーブを使用でき、一部の単純なフレームで使い切られなかったデータ領域を、その後続くより複雑なフレームに割り当てることができるため、物理的なフレーム境界と単一のオーディオセグメントが消費するデータ量は必ずしも一対一に対応するとは限らない。ユニオンステレオは、センター・サイド方式または強度ステレオ方式によって2チャンネルの冗長性を低減することができ、具体的な使用方法はエンコーダやビットレートによって異なります。

MP3は、固定ビットレート、平均ビットレート、可変ビットレートをサポートしている。固定ビットレートでは、各フレームに同じ公称ビットレートが適用されるため、初期の転送や推定が容易になる。可変ビットレートでは、複雑なセグメントにより多くのデータが割り当てられ、通常は単一の秒あたりの数値ではなく、品質目標に基づいて制御される。ファイルの長さやシームレス再生は、Xing、Info、またはLAMEヘッダーに記録されたフレーム数、エンコード遅延、パディングにも依存する場合があります。

`.mp3`ファイルは通常、MPEGオーディオフレームを直接連結したものであり、先頭または末尾にID3タグを追加することができます。ID3はMPEGオーディオエンコーディングの一部ではなく、タイトル、アーティスト、ジャケット画像などのメタデータを保存するための独立したシステムです。MP3は特定のコンテナや伝送システムに格納されることもあり、ファイル拡張子は一般的なパッケージングの慣習を表すに過ぎません。

MP3をFLAC、WAVE、またはより高いビットレートのMP3に変換しても、エンコード時に削除された情報は復元されません。さらに、再度ロスレスエンコードを行うと、歪みが重なる可能性があります。スペクトルカットオフ、エンコーダーの遅延、またはメディア情報は、ソースの手がかりを提供することはできますが、それだけでは特定のファイルが特定のマスターテープやビットレートに由来することを証明することはできません。