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'''MP3'''は、MPEG Audio Layer IIIを用いる非可逆圧縮音声方式、およびその音声ビットストリームを格納したファイルの一般的呼称である。ファイル拡張子は通常<code>.mp3</code>である。

MP3は1990年代後半以降、インターネット上の音楽配布、携帯音楽プレーヤー、CDリッピングなどで広く普及した。

== 名称 ==
MP3の「MP3」はMPEG Audio Layer IIIに由来する。

Layer IIIはMPEG-1 AudioおよびMPEG-2 Audioの規格群で定義される。Library of CongressはMP3 encodingをISO/IEC 11172-3およびISO/IEC 13818-3に属するMPEG Layer IIIとして整理している。<ref name="loc-mp3-main">[https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000012.shtml Library of Congress, ''MP3 (MPEG Layer III Audio Encoding)'']</ref>

== 非可逆圧縮 ==
MP3は[[Special:MyLanguage/非可逆圧縮音声ファイル|非可逆圧縮]]方式である。

[[Special:MyLanguage/Psychoacoustics|心理音響]]モデルを利用し、人間の聴覚で知覚されにくい成分へ割り当てる情報量を減らす。

このため、decode後のPCMはencode前のPCMと完全には一致しない。

== 基本的な符号化 ==
MP3では時間信号を周波数領域へ変換し、聴覚モデルに基づいて量子化精度を割り当てる。

処理には、

* filter bank
* MDCT
* psychoacoustic model
* quantization
* Huffman coding
* stereo coding

などが関係する。

具体的なencoder実装は製品ごとに異なり、同じbitrateでも品質差が生じ得る。

== フレーム ==
MP3 bitstreamは連続したaudio frameとして構成される。

各frameにはsync、version、layer、bitrate、sample rate、channel mode等を示すheaderが含まれる。

MP3ファイルはこれらのbitstreamに加え、先頭または末尾へmetadataを持つ場合がある。

== ID3 ==
MP3では[[Special:MyLanguage/ID3|ID3]] metadataが広く用いられる。

保存できる情報には、

* title
* artist
* album
* track number
* genre
* artwork
* comment

などがある。

Library of CongressはMP3 file formatを、MP3 bitstreamへID3 metadata blockを前置または後置できるde facto file formatとして説明している。<ref name="loc-mp3-file">[https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000105.shtml Library of Congress, ''MP3 File Format'']</ref>

== ビットレート ==
MP3では[[Special:MyLanguage/Bitrate|ビットレート]]がファイルサイズと品質を左右する。

代表的には128 kbps、192 kbps、256 kbps、320 kbpsなどが使われてきた。

一般に高bitrateほど符号化に利用できる情報量が増えるが、最終品質はencoder、content、stereo mode、sample rateにも依存する。

== CBR ==
CBR（Constant Bit Rate）では、各区間にほぼ一定のbitrateを割り当てる。

ファイルサイズや転送速度を予測しやすい利点がある。

== VBR ==
VBR（Variable Bit Rate）では、音声内容に応じてbitrateを変化させる。

複雑な部分には多く、単純な部分には少ないデータを割り当てることで、同程度の平均bitrateで効率を高めることができる。

== Joint stereo ==
MP3ではstereo信号の冗長性を利用するJoint Stereoが使われる場合がある。

左右を単純に独立encodeする代わりに、Mid/Side的な表現などを利用してbit allocationを効率化する。

Joint Stereoは「モノラル化」を意味するものではない。

== 音質とartifact ==
bitrateやencoder設定が不十分な場合、

* pre-echo
* transient smearing
* high-frequency loss
* metallic / watery artifact
* stereo image degradation

などが知覚されることがある。

特に鋭いtransientや高域密度の高い素材は圧縮artifactが現れやすい場合がある。

== 再エンコード ==
MP3をWAVへdecodeしても、MP3 encoding時に失われた情報は戻らない。

さらにそのWAVを再びMP3へencodeすると、新しいlossy encodingが加わる。

制作工程では、MP3をmasterとして反復編集するより、WAV、AIFF、FLACなど非圧縮または可逆形式の元データを保持する方が適している。

== MP3とAAC ==
[[Special:MyLanguage/AAC|AAC]]はMP3より後に設計されたMPEG系audio coding方式である。

両者はともに非可逆知覚符号化だが、transform、tool、profile、bitstream構造が異なる。

ファイル拡張子やcontainerも異なるため、MP3とAACは互換codecではない。

== DAWでの利用 ==
DAWではMP3を、

* reference track
* preview
* rough mix
* demo
* podcast export
* delivery copy

として使うことがある。

録音やmix内部のworking formatには、通常WAVやAIFF等のPCMが適する。

== 関連項目 ==
* [[Special:MyLanguage/音声ファイル|音声ファイル]]
* [[Special:MyLanguage/非可逆圧縮音声ファイル|非可逆圧縮音声ファイル]]
* [[Special:MyLanguage/AAC|AAC]]
* [[Special:MyLanguage/Bitrate|ビットレート]]
* [[Special:MyLanguage/Codec|コーデック]]
* [[Special:MyLanguage/ID3|ID3]]
* [[Special:MyLanguage/Psychoacoustics|心理音響]]

== 参考資料 ==
<references />