Analisis clasificacion de MP3

El presente estudio esta basado en el documento NC0550E1 de la OMA.
Comite del sistema armonizado
Sesion 29
Bruselas 27 de marzo del 2002

Adaptacion: Lic. Heriberto Rios Portillo.
Se necesita la nomenclatura del sistema armonizado tercera enmienda.
Lea completamente el estudio, gracias a el se hizo la enmienda a la nota explicativa y la fusion de las partidas 85.19 y 85.20

85.19 Giradiscos, tocadiscos, reproductores de casetes (tocacasetes) y demás reproductores de sonido, sin dispositivo de grabación de sonido incorporado.

85.20 Magnetófonos y demás aparatos de grabación de sonido, incluso con dispositivo de reproducción de sonido incorporado.


En su sesion numero 28, el comite del sistema armonizado discutio sobre la clasificacion de los reproductores MP3, en base al punto de vista que planteo la secretaria sobre si el almacenimiento de archivos MP3 en un determinado medio incorporado en el aparato se considera una transcripcion de datos sobre soporte y no grabacion de sonido, como lo cita la partida 85.20

Un delegado opino que esta duda (si el sonido esta grabado o no) podria ser resuelta de manera afirmativa si los dispositivos incorporaran una memoria flash (flash memory). Sin embargo, mientras que la secretaría ha basado su argumentación sobre la base de una grabación de sonido tradicional, el almacenimiento de archivos MP3 en una memoria flash debe ser visto como una nueva tecnologia de grabacion.
En consecuencia los aparatos en mencion que tienen memoria flash como medio de almacenimiento, deben considerarse como aparatos de grabacion de la partida 85.20.

Otro delegado indico que algunos equipos clasificados en la partida 85.20 no graban sonido, si no que graban una señal electrica producida por otra fuente (por ejemplo un radio). Por lo tanto en su punto de vista no hay distincion entre este tipo de aparatos y los reproductores MP3 que tienen incorporado una memoria flash.

Para los sistemas que consisten en un CD-ROM drive para leer el formato MP3, los delegados se estan enfocando en la partida 85.19.

1- Aparato portátil, operado por baterias consiste en una cápsula que incorpora una memoria flash y un microprocesador en forma de circuitos integrados ("chips"), un sistema electrónico incluyendo un amplificador de audiofrecuencia, una pantalla LCD y botones de control. El microprocesador está programado para el software de MP3. El aparato tiene conectores estéreo para la cabeza o los auriculares, y puede ser conectado a una máquina automática para tratamiento de datos para la descarga de archivos MP3 (usando un puerto paralelo o USB). Puede tener una ranura para tarjetas flash. La capacidad de almacenamiento se extiende generalmente 32 a 64 MB.

2- Aparato portátil, operado por baterias consiste en una cápsula que incorpora una memoria flash y un microprocesador en forma de circuitos integrados ("chips"), un sistema electrónico incluyendo un amplificador de audiofrecuencia, una pantalla LCD y botones de control. El microprocesador está programado para el software de MP3. El aparato tiene conectores estéreo para la cabeza o los auriculares, y puede ser conectado a una máquina automática para tratamiento de datos para la descarga de archivos MP3 (usando un puerto paralelo o USB). Puede tener una ranura para tarjetas flash. La capacidad de almacenamiento se extiende generalmente 32 a 64 MB. El aparato puede contener software adicional para una agenda electrónica o un directorio telefónico

3- Aparato portátil, operado por baterias consiste en una cápsula que incorpora una memoria flash y un microprocesador en forma de circuitos integrados ("chips"), un sistema electrónico incluyendo un amplificador de audiofrecuencia, una pantalla LCD y botones de control. El microprocesador está programado para el software de MP3. El aparato tiene conectores estéreo para la cabeza o los auriculares, y puede ser conectado a una máquina automática para tratamiento de datos para la descarga de archivos MP3 (usando un puerto paralelo o USB).La capacidad de almacenamiento es de 40 MB. El aparato puede contener software adicional para una agenda electrónica o un directorio telefónico

4- Aparato portátil, operado por baterias consiste en una cápsula que incorpora una memoria flash y un microprocesador en forma de circuitos integrados ("chips"), un sistema electrónico incluyendo un amplificador de audiofrecuencia, una pantalla LCD, un microfono, un sintonizador de radio y botones de control. El microprocesador está programado para el software de MP3. El aparato tiene conectores estéreo para la cabeza o los auriculares, y puede ser conectado a una máquina automática para tratamiento de datos para la descarga de archivos MP3 (usando un puerto paralelo o USB).La capacidad de almacenamiento se extiende generalmente 32 a 64 MB.

5- Aparato compuesto por una unidad de CD, un microprocesador, una memoria flash o un disco duro, una pantalla LCD, botones de control, conectores de entrada para señales analógicas de audio y un conector de micrófono y salida para audio, vídeo S-video y video compuesto, paralelo y USB conectores para cargar o descargar archivos MP3 de o hacia una máquina automatica de procesamiento de datos o desde o hacia un reproductor portátil de MP3 y un puerto Ethernet para la conexión a una red local o Internet. La conexión a un televisor proporciona una interfaz gráfica de usuario para la edición de lista de reproducción y navegación, así como la exhibición de animaciones. El aparato está programado para leer los formatos de audio MP3 y otros archivos de audio de compresión, y puede grabar señales analógicas de audio o voz.

6- Aparato compuesto por una unidad de CD, un microprocesador, una memoria flash o un disco duro, una pantalla LCD, botones de control y los conectores de salida de audio (auriculares, altavoces o equipo de música). El aparato admite varios formatos (CD-DA2), MP3, etc) y lee estándar CD, CD-R y CD-RW. Las funciones del aparato también se puede controlar con un mando a distancia por infrarrojos.

7- Un reproductor de DVD (434 x 95 x 290 mm) que incorpora un decodificador de archivos MP3.

8- Un sistema que consiste en una unidad de CD-ROM para leer archivos en formato MP3, que incluye software para lectura de archivos MP3, un mando a distancia y cables de conexión, para instalarse en un coche. El sistema está conectado a la radio del coche, que no está incluido.

Interpretacion de la definicion: grabacion de sonido o imagen
Grabacion significa: registrar (imagenes y sonido) de forma permanente por medios mecanicos o electricos para la reproducion.

Recording means “to register (sound or images) in a permanent form by mechanical or
electrical means for reproduction” (American Heritage Dictionary). A similar specific
definition is used in French when enregistrer (record, in French) applies to sound or images MP3

La grabación es a) un proceso y b) el resultado de este proceso. Un registro es algo que usted puede tener en una "forma permanente", con el fin de volver a utilizarlo, o "repetirlo" en el caso de un sonido, varias veces para la "reproducción "del sonido original capturados a través de este proceso. Opcionalmente, puede duplicar o archivar el registro.

APLICACION DE ESTAS INTERPRETACIONES EN ESCENARIOS CLASICOS DE GRABACION.

Vibraciones acusticas.
Grabacion: se convierten, gracias a un micrófono, en señales eléctricas, que a su vez son traducidas a señales magnéticas almacenadas en cintas magneticas,
Repeticion: señales magnéticas almacenadas en la cinta se utilizan para regenerar las vibraciones acústicas

Este es el uso más común para la grabación del sonido.
a) Es un proceso de un solo paso
b) Se obtiene un registro de sonido permanente en forma de señales análogas magnéticas almacenadas en una cinta. Gracias a esto, usted puede disfrutar de nuevo (un subconjunto de vibraciones acusticas) el concierto

Grabación de una sesion de estación de radio.
Emision (en la estacion de radio):
Discos originales, cintas, CDs, o una sesión en vivo se convierten en señales eléctricas analógicas que se transforman y se envían a través del aire en forma de vías aéreas analógicas (analogue airways)

Grabacion/registro:
Radio del usuario.- Las señales se reciben, convertidas en señales eléctricas analógicas y luego a vibraciones acústicas para que pueda escuchar la radio "en vivo"
Grabador del usuario.- Estas mismas señales eléctricas se convierten a señales magnéticas almacenadas en cinta

Registro: las señales almacenadas en cinta magnética se utiliza para regenerar las vibraciones acústicas.

a) Es un proceso de varios pasos. En la mayoría de los casos, las sesiones de radio se basan en grabaciones analogas originales de audio. Estos registros son convertidos en señales electricas,enviadas de forma inalambrica y recibidas por su radio, que durante el ultimo paso se transfieren a un aparato de grabacion que lo almacena en un dispositivo analogo o digital.
b) Incluso si no se captura sonido del "mundo real" como en el primer escenario, se termina con un registro que le permite reproducir estas sesiones

De acuerdo con la interpretacion anterior:
a) el dispositivo del usuario está haciendo una grabación de sonido,
b) el usuario obtiene un registro de sonido.

Copia de una cinta.
Copiar/Duplicar:
Las señales almacenadas en el disco original, CD, o cinta se convierten en señales electricas y despues a señales magneticas almacenadas en la copia de la cinta.

Repeticion:
Cada uno de los registros, ya sea el original o la copia, se pueden utilizar para regenerar las vibraciones acústicas

Este es el uso más común de la copia. Se termina con un registro adicional similar a la original.
De acuerdo con las interpretaciones de lo anterior,
a) el dispositivo de copia no está haciendo una grabación de un sonido "real". Si se trata de un dispositivo dedicado a la duplicación, no incluye ninguno de los componentes de audio
b) pero termina con un registro de sonido.

Conclusion: ¿Los mp3 se consideran dispositivos capaces de almacenar (registrar) sonido?

La dificultad, en comparación con una grabadora, por ejemplo, radica en el hecho de que un reproductor de MP3 en realidad maneja tres características que normalmente se aplican separadas:

a) recibir archivos de datos existentes, la transcripción de archivos de audio
b) almacenamiento, como una cinta magnética u otros medios de grabación
c) reproducción, como un reproductor de cinta u otros medios de audio

Basado en los esencearios y definiciones analizadas previamente y en la interpretacion de "grabacion de sonido" por personas grabando sonido real, los MP3 realmente no estan grabando un sonido real, si no que reproducen sonnido previamente grabado. Estan almacenando permanentemente los datos transferidos de la PC a su memoria interna de modo que se obtiene un registro digital de audio.
Asi, desde un punto de vista tecnico, estos aparatos estan registrando datos que son una especie de sonido.

Annex I, Definitions
Annex Ia, Definitions for Record, Duplicate & Copy
American Heritage Dictionary
RECORD, transitive verb, 1. To set down for preservation in writing or other permanent
form. 2. To register or indicate: The clerk recorded the votes. 3a. To register
(sound or images) in permanent form by mechanical or electrical means for
reproduction. b. To register the words, sound, appearance, or performance of by
such means: recorded the oldest townspeople on tape; recorded the violin
concerto.

DUPLICATE, transitive verb, 1. To make an exact copy of. 2. To make twofold; double. 3.To make or perform again; repeat: a hard feat to duplicate.

COPY, transitive verb, 1. To make a reproduction or copy of. 2. To follow as a model or pattern; imitate. See synonyms at imitate.
French, Le Petit Larousse Illustré

ENREGISTRER I 1. Consigner par écrit (une information) en vue de la conserver. Enregistrer la déclaration d'un témoin. […] II transcrire et fixer (une information) sur un support matériel. Le barographe enregistre les variations de la pression atmosphérique. ¨Spécialmt. Transcrire et fixer (un son, une image) sur un support matériel sensible (disque, film, bande magnétique, etc.) afin de les conserver et de pouvoir les reproduire.

DUPLIQUER 1. Faire un double, un duplicata d'un document. ¨Spécialmt. Copier un
enregistrement sur support magnétique, en faire un double. Dupliquer une bande, une
cassette. 2.biol. Opérer la duplication de.

COPIER 1. Reproduire à un ou à plusieurs exemplaires ; établir une copie. Peux-tu me copier cette recette de cuisine ? 2. Reproduire une oeuvre originale, chercher à imiter. Copier les grands maîtres.

Annex Ib, Definitions for MP3 & MPEG
extracted from www.MP3.com

What are MP3s?
MP3s are digital audio files that have been shrunken down while still maintaining their original sound quality

Why are they called MP3s?
MP3 is short for MPEG Audio Layer 3. MPEG refers to the Moving Pictures Experts Group, an organization that sets international standards for digital formats for audio and video. The fileshrinking technology itself was developed by the Fraunhofer Institute in Germany.

Ripping: Extracting songs from a CD onto your PC.

Encoding: Converting the uncompressed files (like WAV) into a format like MP3.
extracted from www.MPEG.org

What is MPEG ?
MPEG (pronounced M-peg), which stands for Moving Picture Experts Group, is the
name of family of standards used for coding audio-visual information (e.g., movies,
video, music) in a digital compressed format.
The major advantage of MPEG compared to other video and audio coding formats is
that MPEG files are much smaller for the same quality. This is because MPEG uses
very sophisticated compression techniques.

NOTA DE LA COMUNIDAD EUROPEA (EC)

1. En su 28 ª reunión, y sobre la base del Doc. NC0497, el Comité del SA examino
la clasificación de los reproductores de MP3 en la nomenclatura del convenio del sistema armonizado.

2. El Comité consideró que el punto esencial que se abordó fue el significado del término "grabación de sonido" en el contexto de la partida 85.20 del SA.

3. En otras palabras, ¿La partida 85.20 comprende sólo la grabación de "vibración acústica", o debería ser tomada en un sentido amplio para abarcar también la transcripción de datos en memoria flash?

4. La Comunidad Europea (CE) está de acuerdo a una respuesta afirmativa a la pregunta arriba mencionada.
Esto significa que la CE también estaría de acuerdo con la clasificación propuesta por la secretaria en el documento NC0497 parrafo 12, excpeto en el caso de dos aparatos que incorporan memoria flash, referidos en los parrafos 5 y 6 del mismo.


MPEG-1 Audio Layer III o MPEG-2 Audio Layer III, más comunmente conocido como MP3, es un formato de compresión de audio digital patentado que usa un algoritmo con pérdida para conseguir un menor tamaño de archivo. Es un formato de audio común usado para música tanto en ordenadores como en reproductores de audio portátil.

MP3 fue desarrollado por el Moving Picture Experts Group (MPEG) para formar parte del estándar MPEG-1 y del posterior y más extendido MPEG-2. Un MP3 creado usando una compresión de 128kbit/s tendrá un tamaño de aproximadamente unas 11 veces menor que su homónimo en CD. Un MP3 también puede comprimirse usando una mayor o menor tasa de bits por segundo, resultando directamente en su mayor o menor calidad de audio final, así como en el tamaño del archivo resultante.

Historia

Este formato fue desarrollado principalmente por Karlheinz Brandenburg, director de tecnologías de medios electrónicos del Instituto Fraunhofer IIS, perteneciente al Fraunhofer-Gesellschaft - red de centros de investigación alemanes - que junto con Thomson Multimedia controla el grueso de las patentes relacionadas con el MP3. La primera de ellas fue registrada en 1986 y varias más en 1991. Pero no fue hasta julio de 1995 cuando Brandenburg usó por primera vez la extensión .mp3 para los archivos relacionados con el MP3 que guardaba en su ordenador. Un año después su instituto ingresaba en concepto de patentes 1,2 millones de euros. Diez años más tarde esta cantidad ha alcanzado los 26,1 millones.

El formato MP3 se convirtió en el estándar utilizado para streaming de audio y compresión de audio de alta calidad (con pérdida en equipos de alta fidelidad) gracias a la posibilidad de ajustar la calidad de la compresión, proporcional al tamaño por segundo (bitrate), y por tanto el tamaño final del archivo, que podía llegar a ocupar 12 e incluso 15 veces menos que el archivo original sin comprimir.

Fue el primer formato de compresión de audio popularizado gracias a Internet, ya que hizo posible el intercambio de ficheros musicales. Los procesos judiciales contra empresas como Napster y AudioGalaxy son resultado de la facilidad con que se comparten este tipo de ficheros.

Tras el desarrollo de reproductores autónomos, portátiles o integrados en cadenas musicales (estéreos), el formato MP3 llega más allá del mundo de la informática.

A principios de 2002 otros formatos de audio comprimido como Windows Media Audio y Ogg Vorbis empiezan a ser masivamente incluidos en programas, sistemas operativos y reproductores autónomos, lo que hizo prever que el MP3 fuera paulatinamente cayendo en desuso, en favor de otros formatos, como los mencionados, de mucha mejor calidad. Uno de los factores que influye en el declive del MP3 es que tiene patente. Técnicamente no significa que su calidad sea inferior ni superior, pero impide que la comunidad pueda seguir mejorándolo y puede obligar a pagar por la utilización de algún códec, esto es lo que ocurre con los reproductores de MP3. Aun así, a finales de 2009, el formato mp3 continua siendo el más usado y el que goza de más éxito.

Detalles técnicos

En esta capa existen varias diferencias respecto a los estándares MPEG-1 y MPEG-2, entre las que se encuentra el llamado banco de filtros híbrido que hace que su diseño tenga mayor complejidad. Esta mejora de la resolución frecuencial empeora la resolución temporal introduciendo problemas de pre-eco que son predichos y corregidos. Además, permite calidad de audio en tasas tan bajas como 64 kbps.
Banco de filtros

El banco de filtros utilizado en esta capa es el llamado banco de filtros híbrido polifase/MDCT. Se encarga de realizar el mapeado del dominio del tiempo al de la frecuencia tanto para el codificador como para los filtros de reconstrucción del decodificador. Las muestras de salida del banco están cuantizadas y proporcionan una resolución en frecuencia variable, 6x32 o 18x32 subbandas, ajustándose mucho mejor a las bandas críticas de las diferentes frecuencias. Usando 18 puntos, el número máximo de componentes frecuenciales es: 32 x 18 = 576. Dando lugar a una resolución frecuencial de: 24000/576 = 41,67 Hz (si fs = 48 kHz.). Si se usan 6 líneas de frecuencia la resolución frecuencial es menor, pero la temporal es mayor, y se aplica en aquellas zonas en las que se espera efectos de pre-eco (transiciones bruscas de silencio a altos niveles energéticos).

La Capa III tiene tres modos de bloque de funcionamiento: dos modos donde las 32 salidas del banco de filtros pueden pasar a través de las ventanas y las transformadas MDCT y un modo de bloque mixto donde las dos bandas de frecuencia más baja usan bloques largos y las 30 bandas superiores usan bloques cortos. Para el caso concreto del MPEG-1 Audio Layer 3 (que concretamente significa la tercera capa de audio para el estandar MPEG-1) especifica cuatro tipos de ventanas: (a) NORMAL, (b) transición de ventana larga a corta (START), (c) 3 ventanas cortas (SHORT), y (d) transición de ventana corta a larga (STOP).

El modelo psicoacústico

La compresión se basa en la reducción del margen dinámico irrelevante, es decir, en la incapacidad del sistema auditivo para detectar los errores de cuantificación en condiciones de enmascaramiento. Este estándar divide la señal en bandas de frecuencia que se aproximan a las bandas críticas, y luego cuantifica cada subbanda en función del umbral de detección del ruido dentro de esa banda. El modelo psicoacústico es una modificación del empleado en el esquema II, y utiliza un método denominado predicción polinómica. Analiza la señal de audio y calcula la cantidad de ruido que se puede introducir en función de la frecuencia, es decir, calcula la “cantidad de enmascaramiento” o umbral de enmascaramiento en función de la frecuencia.

El codificador usa esta información para decidir la mejor manera de gastar los bits disponibles. Este estándar provee dos modelos psicoacústicos de diferente complejidad: el modelo I es menos complejo que el modelo psicoacústico II y simplifica mucho los cálculos. Estudios demuestran que la distorsión generada es imperceptible para el oído experimentado en un ambiente óptimo desde los 192 kbps y en condiciones normales. Para el oído no experimentado, o común, con 128 kbps o hasta 96 kbps basta para que se oiga "bien" (a menos que se posea un equipo de audio de alta calidad donde se nota excesivamente la falta de graves y se destaca el sonido de "fritura" en los agudos). En personas que escuchan mucha música o que tienen experiencia en la parte auditiva, desde 192 o 256 kbps basta para oír bien. La música que circula por Internet, en su mayoría, está codificada entre 128 y 192 kbps.

Codificación y cuantificación

La solución que propone este estándar en cuanto a la repartición de bits o ruido, se hace en un ciclo de iteración que consiste de un ciclo interno y uno externo. Examina tanto las muestras de salida del banco de filtros como el SMR (signal-to-mask ratio) proporcionado por el modelo psicoacústico, y ajusta la asignación de bits o ruido, según el esquema utilizado, para satisfacer simultáneamente los requisitos de tasa de bits y de enmascaramiento. Dichos ciclos consisten en::

Ciclo externo

Ahora el ciclo externo se encarga de verificar si el factor de escala para cada subbanda tiene más distorsión de la permitida (ruido en la señal codificada), comparando cada banda del factor de escala con los datos previamente calculados en el análisis psicoacústico. El ciclo externo termina cuando una de las siguientes condiciones se cumple:

* Ninguna de las bandas del factor de escala tiene mucho ruido.
* Si la siguiente iteración amplifica una de las bandas más de lo permitido.
* Todas las bandas han sido amplificadas al menos una vez.

Empaquetado o formateador de bitstream

Este bloque toma las muestras cuantificadas del banco de filtros, junto a los datos de asignación de bits/ruido y almacena el audio codificado y algunos datos adicionales en las tramas. Cada trama contiene información de 1152 muestras de audio y consiste de un encabezado, de los datos de audio junto con el chequeo de errores mediante CRC y de los datos auxiliares (estos dos últimos opcionales).
Estructura de un fichero MP3

Un fichero Mp3 se constituye de diferentes frames MP3 que a su vez se componen de una cabecera Mp3 y los datos MP3. Esta secuencia de datos es la denominada "stream elemental". Cada uno de los Frames son independientes, es decir, una persona puede cortar los frames de un fichero MP3 y después reproducirlos en cualquier reproductor MP3 del Mercado. La cabecera consta de una palabra de sincronismo que es utilizada para indicar el principio de un frame válido. A continuación siguen una serie de bits que indican que el fichero analizado es un fichero Standard MPEG y si usa o no la capa 3. Después de todo esto, los valores difieren dependiendo del tipo de archivo MP3. Los rangos de valores quedan definidos en la ISO/IEC 11172-3.

Transformada de Fourier discreta

En matemáticas, la transformada de Fourier discreta, designada con frecuencia por la abreviatura DFT (del inglés discrete Fourier transform), y a la que en ocasiones se denomina transformada de Fourier finita, es una transformada de Fourier ampliamente empleada en tratamiento de señales y en campos afines para analizar las frecuencias presentes en una señal muestreada, resolver ecuaciones diferenciales parciales y realizar otras operaciones, como convoluciones. Es utilizada en el proceso de elaboración de un fichero MP3.

La transformada de Fourier discreta puede calcularse de modo muy eficiente mediante el algoritmo FFT.

ENTRADA INCOMPLETA!!!