MP3 は、デジタル音楽を持ち運び可能にした圧縮オーディオ形式です。正式名称は MPEG-1 Audio Layer III です。ドイツのフラウンホーファー集積回路研究所が大学や企業パートナーと共に長年行ってきた研究から生まれ、1990 年代初頭に Moving Picture Experts Group によって MPEG-1 規格の一部として公開されました。Layer III はこの規格にある 3 つのオーディオレイヤーの中で最も高度で、ダイヤルアップ回線でも転送できるサイズまで楽曲を小さくできました。数年のうちに、この拡張子は音楽ファイルそのものを指す言葉として使われるようになり、それは今でも変わりません。
MP3 が音声を保存するしくみ
MP3 は不可逆圧縮（ロッシー）です。つまり、エンコーダーがファイルを小さくするために録音の一部を永久に捨ててしまい、再生ソフトで元に戻すことはできません。仕組みとしては、音声を短い重なり合うブロックに分割し、それぞれのブロックを波形から周波数の集合へと変換します。続いて心理音響モデルが、人間の耳にはどうせ聞こえない周波数（通常は近くの大きな音にマスキングされているもの）を判断し、それらには極端に少ないビット数しか割り当てません。こうして得られた音は元の音源と完全に一致するわけではありませんが、多くの人には違いが分からない程度の近さになります。
ファイル自体はシンプルなフレームの連なりです。よく使われる MPEG-1 方式では、1 フレームには 1152 個という固定数のサンプルが入り、CD と同じサンプリングレートなら約 26 ミリ秒分の音に相当します。各フレームは、それぞれ独自の小さなヘッダーから始まり、ビットレート、サンプリングレート、チャンネルモードを示します。この仕組みのおかげで、MP3 はどこで切っても残りが再生でき、可変ビットレートファイルも機能します。エンコーダーは情報量の多い部分にはデータを多く割き、無音部分にはほとんど使わずに済むからです。
MP3 が保持するメタデータ
オーディオフレームには曲名などを書き込む余地がないため、MP3 のメタデータはファイルに付随する別のタグとして保存されます。種類は 2 つあり、1 つのファイルに両方含まれる場合もあります。古い形式である ID3v1 は、ファイル末尾 128 バイト分にタイトル、アーティスト、アルバム、コメント、4 桁の年号、1 つのジャンル番号用の固定長スロットを持ちます。それより長い情報は単純に切り捨てられます。ID3v2 はファイルの先頭にあり、はるかに豊富な情報を扱えます。4 文字の名称を持つフレームで構成されており、メタデータレポートでは通常、それらを読みやすい項目名に変換して表示します。
よく使われるフィールドには、TIT2（タイトル）、TPE1（アーティスト）、TALB（アルバム）、TRCK（トラック番号）、TCON（ジャンル）、録音日、COMM（自由記述のコメント）、APIC（埋め込みカバー画像）、そして任意のプログラムが独自の名前付きフィールドを作成できる TXXX があります。リッピングやタグ編集アプリがこれらの多くを自動で埋めるため、実際に入っている情報は音楽そのものと同じくらい、そのソフトウェアのことも表しています。
中には個人的な情報も含まれます。TENC はファイルをエンコードした人やソフトウェアを、TSSE はエンコーダーの設定を記録するため、レポートから使用されたプログラムを特定できます。コメントフレームに本名やメールアドレス、送信者が忘れていたメモが入っていることもあります。TOWN と TPUB はライセンス保有者と発行者、PRIV フレームは特定のアプリケーションが書き込んだプライベートデータを保持し、ストアで購入したトラックにはアカウントや注文 ID が含まれる場合があります。多くのエンコーダーはさらに、最初のフレーム内に隠し Xing または LAME ヘッダーを書き込み、エンコーダーのバージョンや設定、測定されたピークレベルを示します。MP3 には場所やデバイス用の標準フィールドがないため、スマートフォンで録音したファイルには、場所ではなくアプリ名やタイムスタンプから情報が推測できることがほとんどです。
MP3 を使うタイミング
車載オーディオから 10 年前の携帯電話まで、どこでも問題なく再生できる音声にしたいときは MP3 を選びましょう。この汎用性を持つ形式は他にありません。サイズを互換性より重視するなら、AAC や Opus の方が後発の設計と改良された技術により、より小さなファイルサイズで同等の音質を実現できます。音質をサイズより重視するなら、FLAC や WAV はすべてのサンプルを完全な形で保持します。また、不可逆圧縮は重ねがけすると劣化が蓄積されることにも注意してください。MP3 を編集して再保存すると再エンコードが行われるため、常に可能な限り元の高品質な音源を使い、最終的な書き出しの段階で MP3 に変換するのが望ましい方法です。