Löpare överallt är tacksamma för tankarna bakom utvecklingen av MP3 -filer. © John Howard/Thinkstock MP3 är ett mycket populärt format för kodning och komprimering av ljudfiler, en som har bidragit starkt till en snabb ökning av tillgängligheten till digital musik online och hjälpt till att inleda stora förändringar i hur vi konsumerar musik. Dess rätta namn är MPEG-1 Audio Layer III . MPEG står för Motion Picture Experts Group ( MPEG ), en grupp som bildades 1988 för att sätta standarder specifikt för digital ljud- och videokodning och tillhörande teknik. MPEG är en gren av Internationella standardorganisationen ( ISO ), en grupp i Genève som sätter frivilliga standarder för en mängd olika branscher världen över. MP3 kan komprimera mono- eller stereo digitalt ljud ner till ungefär en tiondel av sin ursprungliga storlek, digitalt sett, för enkel överföring över Internet, eller för lagring av ett stort antal låtar på datorns hårddiskar, CD skivor, DVD -skivor eller MP3 -spelare (t.ex. iPod) utan att kompromissa med ljudkvaliteten i någon större utsträckning (även om den tappar lite kvalitet, ljudmässigt).
En MP3 -kodare kvantiserar ljuddata till siffror, som kan skalas ner genom att dela dem alla med ett annat tal och avrunda. Enskilda band kan skalas olika för att justera precisionen. Kodaren använder sedan något som kallas Huffman -kodning att konvertera dessa siffror till ännu kortare binära informationssträngar med hjälp av sökträd (i verkligheten tabeller över möjliga nummer och deras binära koder). Dessa tabeller har kortare, mindre exakta siffror överst så att de kan lokaliseras först. Om ett ljudelement är lätt att märka, den kommer att kodas med mer precision än en som är svårare att höra för att hålla ljudkvaliteten så hög som möjligt samtidigt som datafilstorleken minskar.
Tillsammans med ovanstående, MP3 utnyttjar också några psykoakustisk (hur människor uppfattar ljud) fenomen för att komprimera ljudfiler till mindre storlekar. För en, den slänger data för alla ljud som ligger under eller över vad det mänskliga örat faktiskt kan höra. Vi kan höra frekvenser i ungefär 20 Hz till 20, 000 Hz -intervallet (även om en genomsnittlig vuxen inte kan höra mycket över 16 KHz -nivån på grund av hörselskador från hög ljudexponering som händer naturligt under hela livet). MP3 -kodning använder också Haas -effekt, där två identiska ljud som kommer nästan samtidigt men från olika riktningar uppfattas som ett enda ljud från en riktning, och frekvensmaskering , där ett högre ljud med en liknande frekvens som ett tystare ljud är det enda som hörs om båda spelar samtidigt, att bli av med data. Denna förkärlek för att kasta ljuddata är varför MP3 kallas a förlorande komprimeringsmetod, även om det använder några förlustfria metoder, för, som Huffman -kodning. MP3 -kodning använder andra mer traditionella komprimeringsmetoder för enklare eller mer hörbara ljud som inte faller offer för dessa psykoakustiska effekter, också.
Skapandet av MP3 -filer har varit till nytta, tillåter oss att enkelt skicka musik över Internet och bära runt hundratals eller tusentals låtar på våra telefoner eller digitala musikspelare. MP3 har blivit en genomgripande musikkodningsstandard. Läs vidare för att ta reda på varifrån det kom.
MP3 -formatet fick sitt namn 1995, men dess utveckling började år tidigare. MP3s rötter var i många tidigare digitala kodningsforskningar, kanske framför allt doktorandarbetet i Karlheinz Brandenburg, som ofta citeras som formatets uppfinnare. Han, dock, skulle vara den första som berättade att han inte gjorde det ensam.
I början av 1980 -talet Brandenburg studerade elektroteknik och matematik vid Erlangen University, och tog sin doktorsexamen vid Friedrich-Alexander University. Erlangen-Nürnberg. Professor Dieter Seitzer uppmuntrade Brandenburg och andra studenter att arbeta med metoder för att överföra musikfiler över integrerade tjänster digitala nätverk ( ISDN ) telekommunikationslinjer. Brandenburg studerade psykoakustik och kunde komma på en mycket effektiv ljudkomprimeringsalgoritm som han kallade optimal kodning i frekvensdomänen ( OCF ).
Brandenburg blev biträdande professor och fortsatte sin forskning. Han arbetade med forskare vid Fraunhofer Institute for Integrated Circuits (medlem i en samling av 56 tyska forskningsinstitut som heter Fraunhofer Society), som hade ett samarbete med Erlangen-Nürnbergs universitet. På Fraunhofer, OCF förbättrades av teamet med några bidrag från forskare vid Hannover University, AT&T Bell Labs och Thomson, och den adaptiv spektral perceptuell entropikodning ( ASPEC ) codec föddes.
I slutet av 1980 -talet och början av 1990 -talet MPEG tog förslag från olika grupper som hoppades på att deras kodningsmetoder skulle antas. MPEG valde flera förslag som slogs samman i tre format:MPEG-1 Audio Layer I, Skikt II och skikt III. MPEG-1 Audio Layer III var till stor del baserat på ASPEC.
Andra viktiga ingenjörer som arbetade med projektet på Fraunhofer var Ernst Eberlein, Professor Heinz Gerhäuser, Bernhard Grill, Jürgen Herre och Harald Popp, tillsammans med ytterligare stödpersonal. Tillsammans, de utvecklade den programvara och hårdvara som var nödvändig för MP3 -kodning och avkodning. 1993, Brandenburg anslöt sig officiellt till personalen vid Fraunhofer Institute for Integrated Circuits som chef för deras avdelning för ljud/multimedia.
År 2000, Brandenburg, Popp och Grill tog emot Deutscher Zukunftspreis -utmärkelsen (eller "German Future Prize") på hela lagets vägnar för uppfinning av MP3. Och 2007, Consumer Electronics Association (CEA) införde Brandenburg, Seitzer och Gerhäuser in i CE Hall of fame för sina bidrag till formatet. När detta skrivs, huvudforskarna arbetar fortfarande på Fraunhofer i olika kapaciteter, inklusive Brandenburg, som är chef för Fraunhofer Institute for Digital Media Technology i Ilmenau, Tyskland. Brandenburg och andra har till och med fått en andel av vinsten från MP3 -licensiering, enligt tysk lag.
Varje innovation är beroende av tidigare genombrott, så relaterat arbete som inträffade innan MP3 ens var en tanke bör inte ignoreras. Till exempel, Haas -effekten fick sitt namn efter Helmut Haas, som presenterade idén i sin doktorsavhandling 1949. Samma år, Claude Shannon och Robert Fanning kom med föregångaren till Huffman -kodning. David Huffman var student på Fano, och han förbättrade sin teknik 1952. MP3 -forskarna byggde på många andra grundläggande arbete, också.
Suzanne Vega spelade till och med en liten roll, när Brandenburg och teamet arbetade med att komprimera a cappella -versionen av hennes låt "Tom's Diner" utan att generera distorsion och bakgrundsljud. En del av låten användes som testljud för att avgöra när kvaliteten hade nått en acceptabel nivå.
Microsofts stora utbetalning, NästanPatentlagstiftning och företagsfusioner, komplicerade djur på egen hand, båda spelade en roll i en rättegång som Alcatel-Lucent väckte mot Microsoft angående MP3-uppspelningsmöjligheterna i Windows Media Player. Tyska forskningsinstitutet Fraunhofer och AT &T:s Bell Laboratories arbetade tillsammans till viss del på ljudkomprimeringsteknik efter att ha ingått ett gemensamt utvecklingsavtal som startade 1989. Var och en slutade med patent på olika relaterade tekniker. Men Fraunhofer är det företag som anses vara branschpatentinnehavare för MP3, och ganska många företag har licensierat rättigheterna från dem, inklusive Microsoft (i ett avtal på 16 miljoner dollar), Äpple, Sony, Yahoo, Intel och Texas Instruments, bland hundratals andra. Men denna gemensamma forskning skulle ge upphov till problem. AT&T gjorde Bell Labs till ett företag som heter Lucent Technologies. Lucent stämde Microsoft (som det också var inblandat i andra patentstrider), hävdade att det kränkte Lucents MP3-relaterade patent. Alcatel, en fransk konkurrent, köpte Lucent, och dräkten fortsatte av Alcatel-Lucent. Under 2007, en jury i San Diego beordrade Microsoft att betala 1,52 miljarder dollar för patentintrång till Alcatel-Lucent, ett belopp beräknat baserat på Windows PC -försäljning sedan maj 2003, och en av historiens största patentdomar. Senare Det året, dock, en domare upphävde domen, beslutade att skadeståndet var felaktigt fastställt, och att ett av de två ifrågavarande patenten var delägda av Fraunhofer och AT&T (ej ägt direkt av AT&T), och eftersom Fraunhofer inte ingick i dräkten, och Microsoft hade en licens med Fraunhofer, Alcatel-Lucent hade inte rätt att stämma över det patentet. Självklart, detta lämnar dörren öppen för en annan stämning eller överklagande, så i början av 2013, vi kanske inte har hört slutet på saken.
Hur kommer musiken att utvecklas härnäst? Även om framtiden är svår att förutse, MP3 -filer kommer förmodligen att hålla kvar ett bra tag. © Hemera/Thinkstock MP3 har haft några långtgående effekter som få kunde förutspå. 1997, den MP3-spelande datorprogramvaran Winamp blev tillgänglig. Tillåter användare att enkelt organisera sina musikfiler och skapa spellistor, Winamp var en föregångare till kommande spelare. Samma år, Microsofts Windows Media Player började stödja MP3 -uppspelning. Dyra bärbara MP3 -spelare, som Diamond Multimedias Rio 100 och Saehan Information Systems MPMAN, dök också upp i slutet av 1990 -talet. De kunde hålla ett begränsat antal låtar via flashminne, men de gjorde plats för hårddiskminnesspelare med högre lagringskapacitet, som den ursprungliga iPod, infördes 2001, som spelade MP3, AIFF- och WAV -format. Nyare iPod spelas avancerad ljudkodning ( AAC ) inhemskt, som ingår i både MPEG-2 och MPEG-4 standarder, och påstås ha bättre ljudkvalitet, men andra format stöds fortfarande. MP3 -filer är så allestädes närvarande att bärbara musikspelare ofta kallas MP3 -spelare trots att de flesta spelar en mängd olika format. De flesta CD- och DVD -spelare kan också spela MP3.
Peer-to-peer-musikdelningstjänsten Napster introducerades 1999, och det fick MP3 -formatets popularitet att explodera genom att göra mer digital musik tillgänglig än någonsin tidigare. Det orsakade också mycket kontroverser kring upphovsrättsintrång, olaglig nedladdning av musik och piratkopiering. The Recording Industry Association of America, bland andra, sökte rättsliga åtgärder mot såväl Napster som enskilda musiknedladdare. Napster stängdes 2001, men andra liknande tjänster dök upp i dess ställe, även om det kanske inte är så fräckt.
Denna nyfunna tillgänglighet av musik väckte allmänhetens aptit för digital musik, vilket har orsakat stora förändringar i musikindustrin. Studiorna fortsätter att bekämpa piratkopiering, men så småningom omfamnade digital musikförsäljning online. Studios började licensiera mycket av sin musik till företag som Apple, vars iTunes -butik banade väg för en ny musikförbrukningsmodell. Amazon är också en stor säljare av digital musik. Och digital musikförsäljning har överträffat försäljningen av fysiska CD -skivor. Digital musik har till och med tillåtit vissa artister att bryta sig loss från studior genom att ge dem ett sätt att enkelt distribuera sina egna verk, demokratisera systemet lite. Dessa förändringar har också banat väg för legitima musikstreamingtjänster som tjänar pengar på annonser och prenumerationer.
MP3 hjälpte också till att ändra hur och var vi lyssnar på vår musik. Vi kan spela in ett större antal låtar på skrivbara CD-skivor än vad som traditionellt kan hållas på förinspelade CD-skivor. Och moderna spelare tillåter oss att bära med oss tusentals låtar (antingen köpta digitalt eller rippade från våra egna CD -samlingar). MP3 och dess efterföljare har gjort hela musikbibliotek portabla.
Det finns en viss debatt om huruvida MP3 -ljud låter särskilt bra jämfört med andra, mindre förlorande codecs, men trots stora ökningar av internethastighet och lagringsutrymme, MP3 är fortfarande det vanligaste digitala musikformatet, och det visar få tecken på att försvinna. Det har skett efterföljande MP3 -innovationer, som MP3Pro och MP3 Surround, båda bakåtkompatibla med original MP3. Människor arbetar till och med med saker som att bädda in hemliga meddelanden eller annan dold information i MP3 -filer (MP3Stego, till exempel). MP3 har blivit normen för digital musik, och tills det kommer något banbrytande annorlunda, det kan förbli så ett tag.
Hur MP3 kom till och vad kodning av filerna innebär för ganska fascinerande forskning. Jag har alltid varit en ganska stor konsument av musik, först på vinyl, tejpa sedan, sedan CD, och jag tror att det är en tur för musikälskare att MP3 och andra digitala musikformat kom och stimulerade den utbredda distributionen av musik online (ljudkvalitetsdebatter åt sidan). Jag gillar fortfarande att äga fysiska kopior, men på den tiden då inköp i butik var vårt enda val, det fanns alltid en bra möjlighet till besvikelse. Jag tog ofta för många CD -skivor för att upptäcka att jag bara gillade en eller två av låtarna. Många av dessa diskar samlar damm på mina hyllor.
Någon gång bestämde jag mig själv för att jag bara skulle köpa ett album om jag visste att jag gillade minst tre av låtarna (om det inte var av en av mina favoritartister), och det dämpade allvarligt mitt musikinköp. Det är inte så att hela album rutinmässigt får uppspelning av radio eller musikvideor. Men så kom saker som Napster som gjorde att vi kunde prova en större variation av musik än vi hade kunnat stöta på av en slump på luften tidigare. Och sedan följde internetradion. Jag kan inte berätta hur många nya artister jag har upptäckt via mina Pandora -stationer, och hur många av deras låtar jag har laddat ner från iTunes.
Det saknas troligen någon charm eftersom vi inte längre blir överraskade av b-sidans låtar (innan länge, ingen kommer ens att veta vad det betyder). Men det är skönt att kunna sprida pengarna på låtar som jag vet att jag kommer att lyssna på mer än en gång. Och nu kan jag också digitalisera de ensamma låtarna från de fattiga mestadels avvisade CD-skivorna och lyssna på dem nästan var som helst utan att behöva ha med mig en massa skivor, tack vare MP3 och dess kusiner.
