MPEG audio layer-3 포맷, 손실 압축 방식.
원래는 동영상 포맷인 MPEG-1, 및 MPEG-2 에 사용되는 오디오 압축 형식이다.

독일 Fraunhofer Society에서 연구 및 개발.

128kbps, 192kbps, 320kbps 등은 비트레이트, bps(bit per seconds), 즉 초당 bit 전송률을 이야기 하는 것으로, 높은 숫자일수록 파일 용량이 크며 음질 손실이 덜하다. WAV 파일들의 비트레이트가 1411kbps(16bit 44.1kHz) 나 4600kbps(24bit 48kHz) 정도 하는 것에 비해 MP3의 비트레이트는 그의 1/10~20의 수준인 192kbps, 320kbps 등으로 매우 용량이 작다. 아주 많이 손실 압축함을 알 수 있다.

MP3의 손실 압축 기법은 심리음향 분석 및 인간의 청각 인지 능력에 의해서 일반적으로 사람이 들을 수 없는, 또는 청취가 힘들다고 예상되는 오디오 정보를 삭제하여, 용량을 줄이게 된다.

이에 따라, CD의 음질인 16bit 44.1kHz 스테레오에 비하여 용량을 75%~95%까지 줄이는 것이 가능해진다.(예를 들면 CD의 1411kbps → 128kbps)

어떤 한 주파수의 소리가 크면 그 인근의 작은 주파수는 잘 들리지 않는 현상. 따라서 MP3에서는 이러한 잘 들리지 않는 주파수는 삭제하여 데이터를 줄인다.

그림 1

크리티컬 밴드중에 어느 하나의 소리가 크고 바로 옆 인근의 크리티컬 밴드의 소리가 작으면 소리가 작은 크리티컬 밴드의 데이터는 삭제한다.

그림 3

그림 4

가청 주파수는 일반적으로 20Hz~20kHz 라고 정의 되지만,

일반인 사람의 경우 16kHz 이상의 주파수는 청각적으로 인지되기 힘들기 때문에, 특정 kbps 이하의 MP3에서는 16kHz 이상의 주파수를 제거한다.

그림 5: 128kbps에서 iTunes MP3로 인코딩된 핑크 노이즈

그림 6: 128kbps의 LAME MP3

그림 7: 128kbps의 iTunes AAC

손실 압축의 방식은 주파수 대역을 각각의 크리티컬 밴드로 필터를 통해 나누고, 여러가지 오디오 데이터에 손실을 가하는 형식이므로, 인코딩 알고리즘에 따라 조금씩 다르지만, 약간의 노이즈를 생성하기도 한다.

그런 대표적인 노이즈를 Swirlies라고 한다.

이러한 Swirlies의 발생 정도를 측정해 보면 MP3의 인코딩 방식보다 AAC의 인코딩 방식이 우수한 것으로 보인다.

그림 8: 원음

그림 9: 128kbps CBR MP3

그림 10: 128kbps CBR AAC

그림 11: 320kbps CBR MP3

그림 12: 320kbps CBR AAC

MP3 파일에는 음악의 제목, 아티스트, 앨범, 트랙번호 , 파일 내용에 대한 기타 정보를 같이 저장할 수 있다. MP3 의 메타데이터 형식에는 ID3v1, ID3v2 가 있고, 최근에는 APEv2 라는 데이터 형식도 사용한다.

그림 13: Cubase Export ID3 tag