Wer hat MP3s erfunden?

MP3 ist ein sehr beliebtes Format für die Kodierung und Komprimierung von Audiodateien, eines, das stark zu einer raschen Zunahme der Verfügbarkeit digitaler Musik im Internet beigetragen und große Veränderungen in der Art und Weise, wie wir Musik konsumieren, eingeleitet hat. Sein richtiger Name ist MPEG-1 Audio Layer III . MPEG steht für Motion Picture Experts Group ( MPEG ), eine Gruppe, die 1988 gegründet wurde, um Standards speziell für die digitale Audio- und Videocodierung und verwandte Technologien festzulegen. MPEG ist ein Zweig der International Standards Organization ( ISO), eine in Genf ansässige Gruppe, die freiwillige Standards für eine Vielzahl von Branchen weltweit festlegt. MP3 kann digitales Mono- oder Stereo-Audio bis auf etwa ein Zehntel seiner ursprünglichen Größe komprimieren, digital gesprochen, zur einfachen Übertragung über das Internet oder zum Speichern einer großen Anzahl von Songs auf Computerfestplatten, CDs, DVDs oder MP3-Playern (z wie der iPod), ohne die Audioqualität zu stark zu beeinträchtigen (obwohl es klanglich ein wenig an Qualität verliert).

Ein MP3-Encoder quantisiert Audiodaten in Zahlen, die herunterskaliert werden können, indem sie alle durch eine andere Zahl geteilt und gerundet werden. Einzelne Bänder können unterschiedlich skaliert werden, um die Genauigkeit anzupassen. Der Encoder verwendet dann eine sogenannte Huffman-Codierung , um diese Zahlen mithilfe von Suchbäumen (in Wirklichkeit Tabellen der möglichen Zahlen und ihrer Binärcodes) in noch kürzere binäre Informationsketten umzuwandeln. Diese Tabellen haben die kürzeren, weniger genauen Zahlen oben, damit sie zuerst lokalisiert werden können. Wenn ein Tonelement leicht wahrnehmbar ist, wird es präziser kodiert als ein schwer hörbares, um die Tonqualität so hoch wie möglich zu halten und gleichzeitig die Dateigröße zu reduzieren.

Zusammen mit dem oben Gesagten nutzt MP3 auch einige psychoakustische Phänomene (wie Menschen Ton wahrnehmen), um Audiodateien auf kleinere Größen zu komprimieren. Zum einen werden die Daten für alle Geräusche verworfen, die unter oder über dem liegen, was das menschliche Ohr tatsächlich hören kann. Wir können Frequenzen im Bereich von ungefähr 20 Hz bis 20.000 Hz hören (obwohl der durchschnittliche Erwachsene aufgrund von Hörschäden durch laute Lärmbelastung, die natürlicherweise im Laufe des Lebens auftritt, nicht viel über dem 16-kHz-Pegel hören kann). Die MP3-Codierung verwendet auch den Haas-Effekt, bei dem zwei identische Töne, die fast gleichzeitig, aber aus unterschiedlichen Richtungen eintreffen, als ein einziger Ton aus einer Richtung wahrgenommen werden, und Frequenzmaskierung, wobei ein lauterer Ton mit einer ähnlichen Frequenz wie ein leiserer Ton der einzige ist, der zu hören ist, wenn beide gleichzeitig spielen, um Daten loszuwerden. Diese Vorliebe für das Verwerfen von Audiodaten ist der Grund, warum MP3 als verlustbehaftete Komprimierungsmethode bezeichnet wird, obwohl es auch einige verlustfreie Methoden wie die Huffman-Codierung verwendet. Die MP3-Codierung verwendet andere traditionellere Komprimierungsmethoden für einfachere oder besser hörbare Klänge, die diesen psychoakustischen Effekten nicht zum Opfer fallen.

Die Erstellung von MP3 -Dateien hat sich als praktisch erwiesen, da sie es uns ermöglicht, Musik problemlos über das Internet zu senden und Hunderte oder Tausende von Songs auf unseren Telefonen oder digitalen Musikplayern mit uns herumzutragen. MP3 ist zu einem allgegenwärtigen Musikkodierungsstandard geworden. Lesen Sie weiter, um herauszufinden, woher es kam.

Das MP3-Format erhielt seinen Namen 1995, seine Entwicklung begann jedoch Jahre zuvor. Die Wurzeln von MP3 liegen in vielen früheren Forschungsarbeiten zur digitalen Kodierung, vielleicht am bemerkenswertesten in der Doktorarbeit von Karlheinz Brandenburg, der oft als Erfinder des Formats bezeichnet wird. Er wäre jedoch der erste, der Ihnen sagen würde, dass er es nicht alleine getan hat.

Brandenburg studierte Anfang der 1980er Jahre Elektrotechnik und Mathematik an der Universität Erlangen und promovierte an der Friedrich-Alexander-Universität. Erlangen-Nürnberg. Professor Dieter Seitzer ermutigte Brandenburg und andere Studenten, an Verfahren zur Übertragung von Musikdateien über ISDN - Telekommunikationsleitungen ( Integrated Services Digital Network ) zu arbeiten. Brandenburg studierte Psychoakustik und konnte einen hocheffizienten Audiokompressionsalgorithmus entwickeln, den er Optimum Coding in the Frequency Domain ( OCF ) nannte.

Brandenburg wurde Assistenzprofessor und setzte seine Forschungen fort. Er arbeitete mit Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen (ein Mitglied einer Vereinigung von 56 deutschen Forschungsinstituten namens Fraunhofer-Gesellschaft), die eine Arbeitsbeziehung mit der Universität Erlangen-Nürnberg unterhielt. Bei Fraunhofer wurde OCF vom Team mit einigen Beiträgen von Forschern der Universität Hannover, AT&T Bell Labs und Thomson verbessert, und der adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding ( ASPEC ) Codec war geboren.

In den späten 1980er und frühen 1990er Jahren nahm MPEG Vorschläge von verschiedenen Gruppen entgegen, die auf die Übernahme ihrer Codierungsmethoden hofften. MPEG wählte mehrere Vorschläge aus, die zu drei Formaten zusammengeführt wurden: MPEG-1 Audio Layer I, Layer II und Layer III. MPEG-1 Audio Layer III basierte weitgehend auf ASPEC.

Weitere Schlüsselingenieure, die bei Fraunhofer an dem Projekt mitgearbeitet haben, waren Ernst Eberlein, Professor Heinz Gerhäuser, Bernhard Grill, Jürgen Herre und Harald Popp sowie weitere unterstützende Mitarbeiter. Gemeinsam entwickelten sie die Software und Hardware , die für die MP3-Codierung und -Decodierung erforderlich sind. 1993 trat Brandenburg offiziell als Leiter der Abteilung Audio/Multimedia in die Mitarbeiter des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen ein.

Im Jahr 2000 nahmen Brandenburg, Popp und Grill stellvertretend für das gesamte Team den Deutschen Zukunftspreis für die Erfindung des MP3 entgegen. Und 2007 hat die Consumer Electronics Association (CEA) Brandenburg, Seitzer und Gerhäuser für ihre Beiträge zum Format in die CE Hall of Fame aufgenommen. Zum jetzigen Zeitpunkt arbeiten die Hauptforscher alle noch in verschiedenen Funktionen bei Fraunhofer, darunter Brandenburg, der Direktor des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie in Ilmenau, Deutschland. Brandenburg und andere haben sogar einen Anteil an den Gewinnen aus der MP3-Lizenzierung erhalten, wie es das deutsche Gesetz vorschreibt.

Jede Innovation beruht auf früheren Durchbrüchen, daher sollten verwandte Arbeiten, die stattgefunden haben, bevor MP3 überhaupt ein Gedanke war, nicht ignoriert werden. Der Haas-Effekt wurde beispielsweise nach Helmut Haas benannt, der die Idee 1949 in seiner Doktorarbeit vorstellte. Im selben Jahr entwickelten Claude Shannon und Robert Fanning den Vorgänger der Huffman-Codierung. David Huffman war ein Schüler von Fano und verbesserte 1952 ihre Technik. Die MP3-Forscher bauten auch auf der grundlegenden Arbeit vieler anderer auf.

Suzanne Vega spielte sogar eine kleine Rolle, als Brandenburg und das Team daran arbeiteten, die A-cappella-Version ihres Songs "Tom's Diner" zu komprimieren, ohne Verzerrungen und Hintergrundgeräusche zu erzeugen. Ein Teil des Songs wurde als Testaudio verwendet, um festzustellen, wann die Qualität ein akzeptables Niveau erreicht hatte.

Fast die große Auszahlung von Microsoft

Patentrecht und Unternehmensfusionen, komplizierte Dinge für sich, beide spielten eine Rolle in einer Klage von Alcatel-Lucent gegen Microsoft wegen der MP3-Wiedergabefähigkeiten seines Windows Media Players. Das deutsche Forschungsinstitut Fraunhofer und die Bell Laboratories von AT&T arbeiteten bis zu einem gewissen Grad zusammen an der Audiokomprimierungstechnologie, nachdem sie 1989 eine gemeinsame Entwicklungsvereinbarung getroffen hatten. Beide erhielten Patente für verschiedene verwandte Technologien. Aber Fraunhofer ist das Unternehmen, das als Industriepatentinhaber für MP3 gilt, und eine ganze Reihe von Unternehmen haben die Rechte von ihnen lizenziert, darunter Microsoft (in einer Vereinbarung über 16 Millionen US-Dollar), Apple, Sony, Yahoo, Intel und Texas Instruments Hunderte andere. Aber diese gemeinsame Forschung würde auf der ganzen Linie Ärger hervorrufen. BEIM& T hat Bell Labs in ein Unternehmen namens Lucent Technologies ausgegliedert. Lucent verklagte Microsoft (mit dem es auch in andere Patentstreitigkeiten verwickelt war) und behauptete, es verletze die MP3-bezogenen Patente von Lucent. Alcatel, ein französischer Konkurrent, kaufte Lucent, und die Klage wurde von Alcatel-Lucent fortgesetzt. Im Jahr 2007 verurteilte ein Geschworenengericht in San Diego Microsoft zur Zahlung von 1,52 Milliarden US-Dollar wegen Patentverletzung an Alcatel-Lucent, ein Betrag, der auf der Grundlage der Verkäufe von Windows-PCs seit Mai 2003 berechnet wurde, und einer der größten Patenturteile in der Geschichte. Später in diesem Jahr hob ein Richter das Urteil jedoch auf und entschied, dass der Schadensersatz nicht ordnungsgemäß bestimmt worden war und dass eines der beiden fraglichen Patente im gemeinsamen Besitz von Fraunhofer und AT&T war (nicht vollständig im Besitz von AT&T), und da Fraunhofer war ' nicht in der Klage enthalten, und Microsoft hatte eine Lizenz bei Fraunhofer, Alcatel-Lucent hatte nicht das Recht, wegen dieses Patents zu klagen. Natürlich lässt dies die Tür für eine weitere Klage oder Berufung offen, so dass wir Anfang 2013 möglicherweise noch nicht das Ende der Angelegenheit gehört haben.

MP3 has had some far-reaching effects that few could have predicted. In 1997, the MP3-playing computer software Winamp became available. Allowing users to easily organize their music files and create playlists, Winamp was a harbinger of players to come. That same year, Microsoft's Windows Media Player began to support MP3 playback. Expensive portable MP3 players, like Diamond Multimedia's Rio 100 and Saehan Information System's MPMAN, also appeared in the late 1990s. They could hold a limited number of songs via flash memory, but those made way for hard drive memory players with higher storage capacity, like the original iPod , introduced in 2001, which played MP3s, AIFF and WAV formats. Newer iPods play advanced audio coding (AAC) natively, which is included in both the MPEG-2 and MPEG-4 standards, and is purported to have better audio quality, but other formats are still supported. MP3s are so ubiquitous that portable music players are often called MP3 players even though most play a variety of formats. Most CD and DVD players can also play MP3s.

Peer-to-peer music sharing service Napster was introduced in 1999, and it caused the popularity of the MP3 format to explode by making more digital music available than ever before. It also caused a great deal of controversy related to copyright infringement, illegal music downloads and piracy. The Recording Industry Association of America, among others, sought legal recourse against Napster as well as individual music downloaders. Napster was shut down in 2001, but other similar services popped up in its place, although perhaps none as brazen.

This newfound availability of music whetted the public's appetite for digital music, which has caused big changes in the music industry. The studios continue to fight piracy, but eventually embraced online digital music sales. Studios began licensing much of their music to companies such as Apple, whose iTunes store paved the way for a new music consumption model. Amazon is also a huge seller of digital music. And digital music sales have overtaken the sale of physical CDs. Digital music has even allowed some artists to break away from studios by giving them a means to easily distribute their own work, democratizing the system a bit. These changes have also paved the way for legitimate music streaming services that make money from advertisements and subscriptions.

MP3 also helped change how and where we listen to our music. We can record larger numbers of songs to writable CDs than could be traditionally held on pre-recorded CDs. And modern players allow us to carry thousands of songs around with us (either purchased digitally or ripped from our own CD collections). The MP3 and its successors have made entire music libraries portable.

There is some debate as to whether MP3s sound particularly good compared to other, less lossy codecs, but despite great increases in Internet speed and storage space, MP3 is still the most common digital music format, and it shows few signs of going away. There have been subsequent MP3 innovations, such as MP3Pro and MP3 Surround, both backward compatible with original MP3. People are even working on things like embedding secret messages or other hidden information in MP3s (MP3Stego, for instance). MP3 has become the norm for digital music, and until something groundbreakingly different comes along, it may remain so for a while.

Author's Note: Who invented MP3s?

How MP3 came about and what encoding the files entails made for pretty fascinating research. I've always been a fairly heavy consumer of music, first on vinyl, then tape, then CD, and I think it's fortuitous for music lovers that MP3 and other digital music formats came along and spurred the widespread distribution of music online (sound quality debates aside). I still like owning physical copies, but back in the days when in-store purchasing was our only choice, there was always a good possibility of disappointment. I shelled out for quite a few CDs often to discover that I only really liked one or two of the songs. Many of those disks are gathering dust on my shelves.

At some point I made a rule for myself that I would only buy an album if I knew I liked at least three of the songs (unless it was by one of my very favorite artists), and that seriously curbed my music purchasing. It's not like entire albums routinely get radio or music video play. But then things like Napster came along that allowed us to sample a wider variety of music than we'd been able to encounter by chance on the air before. And then Internet radio followed. I cannot tell you how many new artists I've discovered via my Pandora stations, and how many of their songs I've downloaded from iTunes.

Es fehlt wahrscheinlich etwas Charme, weil wir nicht mehr von den B-Side-Songs überrascht werden (bald wird nicht einmal jemand wissen, was das bedeutet). Aber es ist schön, das Geld auf Melodien verteilen zu können, von denen ich weiß, dass ich sie mehr als einmal hören werde. Und jetzt kann ich auch diese einsamen Lieder von den armen, meist abgelehnten CDs digitalisieren und sie dank MP3 und seinen Cousins ​​fast überall anhören, ohne einen Haufen Disketten mit mir schleppen zu müssen.

verwandte Links