Chi ha inventato gli MP3?

MP3 è un formato molto popolare per la codifica e la compressione di file audio, un formato che ha contribuito notevolmente a un rapido aumento della disponibilità di musica digitale online e ha contribuito a inaugurare grandi cambiamenti nel modo in cui consumiamo la musica. Il suo nome proprio è MPEG-1 Audio Layer III . MPEG è l'acronimo di Motion Picture Experts Group ( MPEG ), un gruppo fondato nel 1988 per definire standard specifici per la codifica audio e video digitale e le relative tecnologie. MPEG è una branca dell'International Standards Organisation ( ISO), un gruppo con sede a Ginevra che stabilisce standard volontari per un'ampia varietà di settori in tutto il mondo. MP3 può comprimere l'audio digitale mono o stereo fino a circa un decimo della sua dimensione originale, digitalmente parlando, per un facile trasferimento su Internet o per l'archiviazione di un gran numero di brani su dischi rigidi di computer, CD, DVD o lettori MP3 (come come l'iPod) senza compromettere la qualità dell'audio in larga misura (sebbene perda un po' di qualità, dal punto di vista del suono).

Un codificatore MP3 quantizza i dati audio in numeri, che possono essere ridotti dividendoli tutti per un altro numero e arrotondandoli. Le singole bande possono essere ridimensionate in modo diverso per regolare la precisione. Il codificatore utilizza quindi qualcosa chiamato codifica Huffman per convertire questi numeri in stringhe binarie di informazioni ancora più brevi utilizzando alberi di ricerca (in realtà, tabelle dei numeri possibili e dei loro codici binari). Queste tabelle hanno i numeri più brevi e meno precisi in alto in modo che possano essere individuate per prime. Se un elemento sonoro è facilmente percettibile, verrà codificato con maggiore precisione rispetto a uno più difficile da ascoltare per mantenere la qualità del suono il più alta possibile riducendo le dimensioni del file di dati.

Insieme a quanto sopra, MP3 sfrutta anche alcuni fenomeni psicoacustici (come le persone percepiscono il suono) per comprimere i file audio fino a dimensioni inferiori. Per uno, scarta i dati per tutti i suoni che sono al di sotto o al di sopra di ciò che l'orecchio umano può effettivamente sentire. Possiamo sentire frequenze nella gamma approssimativamente compresa tra 20 Hz e 20.000 Hz (sebbene l'adulto medio non riesca a sentire molto al di sopra del livello di 16 KHz a causa dei danni all'udito causati dall'esposizione a rumori forti che si verificano naturalmente per tutta la vita). La codifica MP3 utilizza anche l' effetto Haas, in cui due suoni identici che arrivano quasi contemporaneamente ma da direzioni diverse vengono percepiti come un unico suono da una direzione e il mascheramento della frequenza, dove un suono più forte a una frequenza simile a un suono più basso sarà l'unico udito se entrambi stanno suonando contemporaneamente, per eliminare i dati. Questa propensione a scartare i dati audio è il motivo per cui MP3 è chiamato metodo di compressione con perdita di dati , sebbene utilizzi anche alcuni metodi senza perdita di dati, come la codifica di Huffman. La codifica MP3 utilizza altri metodi di compressione più tradizionali per suoni più semplici o più udibili che non cadono preda di questi effetti psicoacustici.

La creazione di file MP3 si è rivelata utile, consentendoci di inviare musica su Internet con facilità e di portare in giro centinaia o migliaia di brani sui nostri telefoni o lettori di musica digitale. MP3 è diventato uno standard di codifica musicale pervasivo. Continua a leggere per scoprire da dove è venuto.

Il formato MP3 ha ricevuto il nome nel 1995, ma il suo sviluppo è iniziato anni prima. Le radici di MP3 erano in molte precedenti ricerche sulla codifica digitale, forse in particolare il lavoro di dottorato di Karlheinz Brandenburg, che è spesso citato come l'inventore del formato. Lui, però, sarebbe il primo a dirti che non lo ha fatto da solo.

All'inizio degli anni '80, Brandeburgo ha studiato ingegneria elettrica e matematica all'Università di Erlangen e ha proseguito il dottorato presso l'Università Friedrich-Alexander. Erlangen-Norimberga. Il professor Dieter Seitzer ha incoraggiato il Brandeburgo e altri studenti a lavorare sui metodi per la trasmissione di file musicali su linee di telecomunicazione ISDN ( Integrated Services Digital Network ). Brandenburg ha studiato psicoacustica ed è stato in grado di elaborare un algoritmo di compressione audio altamente efficiente che ha chiamato codifica ottimale nel dominio della frequenza ( OCF ).

Brandeburgo divenne assistente professore e continuò la sua ricerca. Ha lavorato con gli scienziati del Fraunhofer Institute for Integrated Circuits (membro di una raccolta di 56 istituti di ricerca tedeschi chiamata Fraunhofer Society), che aveva un rapporto di lavoro con l'Università di Erlangen-Norimberga. Al Fraunhofer, l'OCF è stato migliorato dal team con alcuni contributi di ricercatori dell'Università di Hannover, AT&T Bell Labs e Thomson, ed è nato il codec ASPEC ( Adaptive spectral perceptual entropy coding ).

Alla fine degli anni '80 e all'inizio degli anni '90, MPEG accettò proposte da vari gruppi che speravano che i loro metodi di codifica fossero adottati. MPEG ha scelto più proposte che sono state fuse in tre formati: MPEG-1 Audio Layer I, Layer II e Layer III. MPEG-1 Audio Layer III era in gran parte basato su ASPEC.

Altri ingegneri chiave che hanno lavorato al progetto presso Fraunhofer sono stati Ernst Eberlein, il professor Heinz Gerhäuser, Bernhard Grill, Jürgen Herre e Harald Popp, insieme a personale di supporto aggiuntivo. Insieme, hanno sviluppato il software e l'hardware necessari per la codifica e la decodifica di MP3. Nel 1993, Brandeburgo è entrato ufficialmente a far parte del personale del Fraunhofer Institute for Integrated Circuits come capo del dipartimento Audio/Multimedia.

Nel 2000, Brandeburgo, Popp e Grill hanno accettato il premio Deutscher Zukunftspreis (o "Premio tedesco per il futuro") a nome dell'intero team per l'invenzione dell'MP3. E nel 2007, la Consumer Electronics Association (CEA) ha inserito Brandeburgo, Seitzer e Gerhäuser nella CE Hall of fame per i loro contributi al formato. Al momento della stesura di questo articolo, i principali ricercatori lavorano ancora al Fraunhofer a vario titolo, incluso Brandenburg, che è direttore del Fraunhofer Institute for Digital Media Technology di Ilmenau, in Germania. Il Brandeburgo e altri hanno persino ricevuto una quota dei profitti dalla licenza di MP3, come previsto dalla legge tedesca.

Ogni innovazione si basa su scoperte precedenti, quindi il lavoro correlato che si è verificato prima che l'MP3 fosse anche solo un pensiero non dovrebbe essere ignorato. Ad esempio, l'effetto Haas prende il nome da Helmut Haas, che presentò l'idea nella sua tesi di dottorato nel 1949. Nello stesso anno, Claude Shannon e Robert Fanning inventarono il predecessore della programmazione di Huffman. David Huffman era uno studente di Fano e nel 1952 migliorò la loro tecnica. I ricercatori dell'MP3 si basarono sul lavoro fondamentale di molti altri.

Suzanne Vega ha anche interpretato un piccolo ruolo, poiché Brandenburg e il team hanno lavorato per comprimere la versione a cappella della sua canzone "Tom's Diner" senza generare distorsioni e rumori di sottofondo. Una parte della canzone è stata utilizzata come audio di prova per determinare quando la qualità aveva raggiunto un livello accettabile.

La grande vincita di Microsoft, quasi

La legge sui brevetti e le fusioni aziendali, animali complicati di per sé, hanno entrambi giocato un ruolo in una causa intentata da Alcatel-Lucent contro Microsoft in merito alle capacità di riproduzione di MP3 del suo Windows Media Player. L'istituto di ricerca tedesco Fraunhofer e i Bell Laboratories di AT&T hanno lavorato insieme in una certa misura sulla tecnologia di compressione audio dopo aver stipulato un accordo di sviluppo congiunto iniziato nel 1989. Ciascuno ha ottenuto brevetti per varie tecnologie correlate. Ma Fraunhofer è la società considerata il titolare del brevetto del settore per MP3, e un certo numero di aziende hanno concesso in licenza i diritti da loro, tra cui Microsoft (in un accordo da 16 milioni di dollari), Apple, Sony, Yahoo, Intel e Texas Instruments, tra centinaia di altri. Ma questa ricerca congiunta genererebbe problemi su tutta la linea. A& T ha trasformato Bell Labs in una società chiamata Lucent Technologies. Lucent ha citato in giudizio Microsoft (con la quale è stata anche coinvolta in altre battaglie sui brevetti), sostenendo che stava violando i brevetti relativi a MP3 di Lucent. Alcatel, un concorrente francese, ha acquistato Lucent e la causa è stata continuata da Alcatel-Lucent. Nel 2007, una giuria di San Diego ha ordinato a Microsoft di pagare 1,52 miliardi di dollari per violazione di brevetto ad Alcatel-Lucent, un importo calcolato sulla base delle vendite di PC Windows dal maggio 2003 e uno dei più grandi verdetti di brevetto della storia. Nello stesso anno, tuttavia, un giudice ha ribaltato il verdetto, stabilendo che i danni erano stati determinati in modo improprio e che uno dei due brevetti in questione era comproprietario di Fraunhofer e AT&T (non di proprietà di AT&T), e poiché Fraunhofer era " t incluso nella causa e Microsoft aveva una licenza con Fraunhofer, Alcatel-Lucent non aveva il diritto di citare in giudizio per quel brevetto. Naturalmente, questo lascia la porta aperta per un'altra causa o un appello, quindi all'inizio del 2013 potremmo non aver sentito la fine della questione.

MP3 ha avuto effetti di vasta portata che pochi avrebbero potuto prevedere. Nel 1997 è diventato disponibile il software per computer Winamp per la riproduzione di MP3. Consentendo agli utenti di organizzare facilmente i propri file musicali e creare playlist, Winamp è stato un presagio di giocatori a venire. Nello stesso anno, Windows Media Player di Microsoft iniziò a supportare la riproduzione di MP3. Alla fine degli anni '90 sono apparsi anche costosi lettori MP3 portatili, come Rio 100 di Diamond Multimedia e MPMAN di Saehan Information System. Potevano contenere un numero limitato di brani tramite memoria flash, ma quelli hanno lasciato il posto a lettori di memoria su disco rigido con capacità di archiviazione maggiore, come l' iPod originale , introdotto nel 2001, che riproduceva MP3, AIFF e WAV. Gli iPod più recenti riproducono una codifica audio avanzata ( AAC) in modo nativo, che è incluso negli standard MPEG-2 e MPEG-4 e si presume abbia una qualità audio migliore, ma sono ancora supportati altri formati. Gli MP3 sono così onnipresenti che i lettori musicali portatili sono spesso chiamati lettori MP3 anche se la maggior parte riproduce una varietà di formati. La maggior parte dei lettori CD e DVD può anche riprodurre MP3.

Il servizio di condivisione di musica peer-to-peer Napster è stato introdotto nel 1999 e ha fatto esplodere la popolarità del formato MP3 rendendo disponibile più musica digitale che mai. Ha anche causato molte polemiche relative alla violazione del copyright, download illegali di musica e pirateria. La Recording Industry Association of America, tra l'altro, ha intentato un ricorso legale contro Napster e contro singoli downloader di musica. Napster è stato chiuso nel 2001, ma al suo posto sono comparsi altri servizi simili, anche se forse nessuno così sfacciato.

Questa ritrovata disponibilità di musica ha stuzzicato l'appetito del pubblico per la musica digitale, che ha causato grandi cambiamenti nell'industria musicale. Gli studi continuano a combattere la pirateria, ma alla fine hanno abbracciato la vendita di musica digitale online. Gli studi hanno iniziato a concedere in licenza gran parte della loro musica ad aziende come Apple, il cui negozio iTunes ha aperto la strada a un nuovo modello di consumo musicale. Amazon è anche un grande venditore di musica digitale. E le vendite di musica digitale hanno superato la vendita di CD fisici. La musica digitale ha persino permesso ad alcuni artisti di staccarsi dagli studi dando loro un mezzo per distribuire facilmente il proprio lavoro, democratizzando un po' il sistema. Questi cambiamenti hanno anche aperto la strada a servizi di streaming musicale legittimi che fanno soldi con pubblicità e abbonamenti.

MP3 ha anche contribuito a cambiare come e dove ascoltiamo la nostra musica. Siamo in grado di registrare un numero maggiore di brani su CD scrivibili rispetto a quanto potrebbe essere contenuto tradizionalmente su CD preregistrati. E i lettori moderni ci consentono di portare con noi migliaia di canzoni (acquistate digitalmente o strappate dalle nostre raccolte di CD). L'MP3 ei suoi successori hanno reso portatili intere librerie musicali.

Si discute se gli MP3 suonino particolarmente bene rispetto ad altri codec con meno perdite, ma nonostante i grandi aumenti della velocità di Internet e dello spazio di archiviazione, l'MP3 è ancora il formato di musica digitale più comune e mostra pochi segni di scomparsa. Ci sono state successive innovazioni MP3, come MP3Pro e MP3 Surround, entrambi compatibili con le versioni precedenti dell'MP3 originale. Le persone stanno persino lavorando su cose come incorporare messaggi segreti o altre informazioni nascoste negli MP3 (MP3Stego, per esempio). L'MP3 è diventato la norma per la musica digitale e, fino a quando non arriverà qualcosa di completamente diverso, potrebbe rimanere tale per un po'.

Nota dell'autore: chi ha inventato gli MP3?

Come è nato MP3 e cosa comporta la codifica dei file ha reso la ricerca piuttosto affascinante. Sono sempre stato un consumatore abbastanza pesante di musica, prima su vinile, poi su nastro, poi su CD, e penso che sia un caso per gli amanti della musica che MP3 e altri formati di musica digitale siano arrivati ​​e abbiano stimolato la diffusione capillare della musica online (qualità del suono discussioni a parte). Mi piace ancora possedere copie fisiche, ma ai tempi in cui l'acquisto in negozio era la nostra unica scelta, c'era sempre una buona possibilità di delusione. Spendevo spesso un bel po' di CD per scoprire che mi piacevano davvero solo una o due delle canzoni. Molti di quei dischi stanno raccogliendo polvere sui miei scaffali.

Ad un certo punto mi sono imposto una regola per cui avrei comprato un album solo se avessi saputo che mi piacevano almeno tre delle canzoni (a meno che non fossero di uno dei miei artisti preferiti), e questo ha seriamente frenato l'acquisto di musica. Non è che interi album vengano regolarmente riprodotti dalla radio o dai video musicali. Ma poi sono arrivate cose come Napster che ci hanno permesso di assaporare una varietà di musica più ampia di quella che eravamo stati in grado di incontrare per caso prima in onda. E poi è seguita la radio Internet. Non posso dirti quanti nuovi artisti ho scoperto tramite le mie stazioni Pandora e quante delle loro canzoni ho scaricato da iTunes.

Probabilmente manca un po' di fascino perché non siamo più sorpresi dalle canzoni b-side (tra non molto nessuno saprà nemmeno cosa significhi). Ma è bello poter spargere soldi su brani che so che ascolterò più di una volta. E ora posso anche digitalizzare quelle canzoni solitarie dai poveri CD per lo più rifiutati e ascoltarle praticamente ovunque senza dover portare con me un mucchio di dischi, grazie a MP3 e ai suoi cugini.

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