Кто изобрел MP3?

MP3 - очень популярный формат для кодирования и сжатия аудиофайлов, который во многом способствовал быстрому увеличению доступности цифровой музыки в Интернете и помог внести большие изменения в то, как мы потребляем музыку. Его собственное название - MPEG-1 Audio Layer III . MPEG - это аббревиатура от Motion Picture Experts Group ( MPEG ), группа, созданная в 1988 году для установления стандартов специально для кодирования цифрового аудио и видео и связанных с ним технологий. MPEG является филиалом Международной организации по стандартизации ( ISO), основанная в Женеве группа, которая устанавливает добровольные стандарты для большого количества отраслей по всему миру. MP3 может сжимать монофонический или стереофонический цифровой звук примерно до одной десятой его исходного размера, говоря цифровым языком, для легкой передачи через Интернет или для хранения большого количества песен на жестких дисках компьютера, компакт-дисках, DVD или MP3-плеерах (например, как iPod) без какого-либо значительного ущерба для качества звука (хотя он немного теряет качество звука).

Кодер MP3 квантование аудиоданных в номера, которые могут быть уменьшены путем деления их всех на другое число и округления. Отдельные полосы можно масштабировать по-разному, чтобы отрегулировать точность. Затем кодировщик использует так называемое кодирование Хаффмана для преобразования этих чисел в еще более короткие двоичные строки информации с использованием деревьев поиска (в действительности, таблиц возможных чисел и их двоичных кодов). Эти таблицы имеют более короткие и менее точные номера вверху, чтобы их можно было найти первыми. Если звуковой элемент легко воспринимается, он будет закодирован с большей точностью, чем тот, который сложнее услышать, чтобы сохранить качество звука как можно более высоким при уменьшении размера файла данных.

Наряду с вышесказанным, MP3 также использует некоторые психоакустические (как люди воспринимают звук) явления для сжатия аудиофайлов до меньшего размера. Во-первых, он отбрасывает данные для любых звуков, которые находятся ниже или выше того, что человеческое ухо действительно может слышать. Мы можем слышать частоты примерно в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц (хотя средний взрослый не может слышать намного выше уровня 16 кГц из-за повреждения слуха из-за воздействия громкого шума, которое происходит естественным образом на протяжении всей жизни). При кодировании MP3 также используется эффект Хааса, когда два одинаковых звука, поступающие почти одновременно, но с разных направлений, воспринимаются как один звук с одного направления, и частотная маскировка., где более громкий звук на той же частоте, что и более тихий, будет слышен только при одновременном воспроизведении обоих, чтобы избавиться от данных. Эта склонность к отбрасыванию аудиоданных является причиной того, что MP3 называется методом сжатия с потерями , хотя он также использует некоторые методы без потерь, такие как кодирование Хаффмана. При кодировании MP3 используются другие более традиционные методы сжатия для более простых или более слышимых звуков, которые также не становятся жертвами этих психоакустических эффектов.

Создание файлов MP3 оказалось очень кстати, что позволяет нам с легкостью отправлять музыку через Интернет и носить с собой сотни или тысячи песен на наших телефонах или цифровых музыкальных проигрывателях. MP3 стал широко распространенным стандартом кодирования музыки. Читайте дальше, чтобы узнать, откуда это взялось.

Формат MP3 получил свое название в 1995 году, но его развитие началось за много лет до этого. Корни MP3 лежат во многих ранних исследованиях цифрового кодирования, особенно в докторской работе Карлхайнца Бранденбурга, которого часто называют изобретателем этого формата. Однако он первым скажет вам, что он сделал это не один.

В начале 1980-х Бранденбург изучал электротехнику и математику в Университете Эрлангена и защитил докторскую диссертацию в Университете Фридриха-Александра. Эрланген-Нюрнберг. Профессор Дитер Зейтцер призвал Бранденбурга и других студентов работать над методами передачи музыкальных файлов по телекоммуникационным линиям цифровой сети с интегрированными услугами ( ISDN ). Бранденбург изучал психоакустику и смог придумать высокоэффективный алгоритм сжатия звука, который он назвал оптимальным кодированием в частотной области ( OCF ).

Бранденбург стал доцентом и продолжил свои исследования. Он работал с учеными из Института интегральных схем Фраунгофера (входит в коллекцию из 56 немецких исследовательских институтов, называемых Обществом Фраунгофера), который поддерживал рабочие отношения с Эрланген-Нюрнбергским университетом. Команда специалистов Fraunhofer улучшила OCF при участии исследователей из Ганноверского университета, AT&T Bell Labs и Thomson, в результате чего родился кодек адаптивного спектрального восприятия энтропийного кодирования ( ASPEC ).

В конце 1980-х - начале 1990-х годов MPEG принимал предложения от различных групп, которые надеялись, что их методы кодирования будут приняты. MPEG выбрал несколько предложений, которые были объединены в три формата: MPEG-1 Audio Layer I, Layer II и Layer III. MPEG-1 Audio Layer III в значительной степени основан на ASPEC.

Другими ключевыми инженерами, работавшими над проектом в Fraunhofer, были Эрнст Эберлейн, профессор Хайнц Герхойзер, Бернхард Гриль, Юрген Херре и Харальд Попп, а также дополнительный вспомогательный персонал. Вместе они разработали программное и аппаратное обеспечение, необходимое для кодирования и декодирования MP3. В 1993 году Бранденбург официально присоединился к коллективу Института интегральных схем Фраунгофера в качестве главы его отдела аудио / мультимедиа.

В 2000 году «Бранденбург, Попп и Гриль» получили премию Deutscher Zukunftspreis (или «Немецкую премию будущего») от имени всей команды за изобретение MP3. А в 2007 году Ассоциация бытовой электроники (CEA) внесла Бранденбург, Зейтцер и Герхойзер в Зал славы СЕ за их вклад в формат. На момент написания этой статьи все основные исследователи все еще работают во Фраунгофе в различных должностях, в том числе Бранденбург, который является директором Института цифровых медиа-технологий Фраунгофера в Ильменау, Германия. Бранденбург и другие даже получили часть прибыли от лицензирования MP3, как того требует законодательство Германии.

Каждое нововведение основано на предыдущих достижениях, поэтому нельзя игнорировать связанные с этим работы, которые произошли до MP3. Например, эффект Хааса был назван в честь Гельмута Хааса, который представил эту идею в своей докторской диссертации в 1949 году. В том же году Клод Шеннон и Роберт Фаннинг придумали предшественник кодирования Хаффмана. Дэвид Хаффман был учеником Фано, и он усовершенствовал их технику в 1952 году. Исследователи MP3 также опирались на фундаментальные работы многих других.

Сюзанна Вега даже сыграла небольшую роль, поскольку Бранденбург и команда работали над сжатием а капелла версии ее песни "Tom's Diner" без искажений и фонового шума. Часть песни использовалась в качестве тестового звука, чтобы определить, когда качество достигло приемлемого уровня.

Большая выплата Microsoft, почти

Патентное право и корпоративные слияния, которые сами по себе были сложными животными, сыграли свою роль в судебном процессе, поданном Alcatel-Lucent против Microsoft в отношении возможностей воспроизведения MP3 в ее проигрывателе Windows Media. Немецкий научно-исследовательский институт Fraunhofer и Bell Laboratories компании AT&T работали над технологией сжатия звука в некоторой степени вместе после заключения соглашения о совместной разработке, которое началось в 1989 году. Каждый из них получил патенты на различные связанные технологии. Но Fraunhofer - это компания, которая считается отраслевым держателем патента на MP3, и многие компании лицензировали права от них, в том числе Microsoft (в соглашении на 16 миллионов долларов), Apple, Sony, Yahoo, Intel и Texas Instruments, среди прочего. сотни других. Но это совместное исследование приведет к проблемам в будущем. В&Я выделил Bell Labs в компанию под названием Lucent Technologies. Lucent подала в суд на Microsoft (с которой она также участвовала в других патентных битвах), утверждая, что она нарушает патенты Lucent, связанные с MP3. Alcatel, французский конкурент, купил Lucent, и этот иск был продолжен Alcatel-Lucent. В 2007 году жюри Сан-Диего обязало Microsoft выплатить Alcatel-Lucent 1,52 миллиарда долларов за нарушение патентных прав. Сумма рассчитана на основе продаж ПК с Windows с мая 2003 года и является одним из крупнейших судебных приговоров по патентам в истории. Однако позже в том же году судья отменил вердикт, постановив, что размер ущерба был определен неправильно и что один из двух спорных патентов принадлежал фраунгоферу и AT&T (не принадлежал AT&T напрямую), а поскольку фраунгофер не принадлежал компании «Фраунгофер». t включены в иск, и Microsoft имела лицензию на Fraunhofer,Alcatel-Lucent не имела права предъявлять иск по этому патенту. Конечно, это оставляет возможность для нового судебного процесса или апелляции, поэтому по состоянию на начало 2013 года мы, возможно, еще не слышали об окончании дела.

MP3 имеет далеко идущие последствия, которые мало кто мог предвидеть. В 1997 году стало доступно компьютерное программное обеспечение Winamp для воспроизведения MP3. Позволяя пользователям легко систематизировать свои музыкальные файлы и создавать списки воспроизведения, Winamp стал предвестником будущих игроков. В том же году Microsoft Windows Media Player начал поддерживать воспроизведение MP3. Дорогие портативные MP3-плееры, такие как Rio 100 от Diamond Multimedia и MPMAN от Saehan Information System, также появились в конце 1990-х годов. Они могли хранить ограниченное количество песен через флеш-память, но они уступили место плеерам с жестким диском с большей емкостью памяти, таким как оригинальный iPod , представленный в 2001 году, который воспроизводил форматы MP3, AIFF и WAV. Новые плееры iPod воспроизводят расширенное звуковое кодирование ( AAC) изначально, который включен как в стандарты MPEG-2, так и в MPEG-4, и должен обеспечивать лучшее качество звука, но другие форматы по-прежнему поддерживаются. MP3 настолько распространены, что портативные музыкальные плееры часто называют MP3-плеерами, хотя большинство из них воспроизводят различные форматы. Большинство проигрывателей компакт-дисков и DVD также могут воспроизводить файлы MP3.

Одноранговая служба обмена музыкой Napster была представлена ​​в 1999 году, и это привело к резкому взрыву популярности формата MP3, сделав доступной больше цифровой музыки, чем когда-либо прежде. Это также вызвало много споров, связанных с нарушением авторских прав, незаконным скачиванием музыки и пиратством. Американская ассоциация звукозаписывающей индустрии, в частности, обратилась в суд с иском против Napster, а также против отдельных загрузчиков музыки. Napster был закрыт в 2001 году, но на его месте появились другие аналогичные сервисы, хотя, возможно, ни один из них не был столь наглым.

Эта новообретенная доступность музыки подогрела аппетит публики к цифровой музыке, что привело к большим изменениям в музыкальной индустрии. Студии продолжают бороться с пиратством, но в конечном итоге перешли на продажи цифровой музыки в Интернете. Студии начали лицензировать большую часть своей музыки таким компаниям, как Apple, чей магазин iTunes проложил путь к новой модели потребления музыки. Amazon также является крупным продавцом цифровой музыки. А продажи цифровой музыки превысили продажи физических компакт-дисков. Цифровая музыка даже позволила некоторым артистам оторваться от студий, дав им возможность легко распространять свои собственные работы, немного демократизировав систему. Эти изменения также проложили путь для законных сервисов потоковой передачи музыки, которые зарабатывают деньги на рекламе и подписках.

MP3 также помог изменить то, как и где мы слушаем нашу музыку. Мы можем записать большее количество песен на записываемые компакт-диски, чем на предварительно записанных компакт-дисках. А современные плееры позволяют носить с собой тысячи песен (купленных в цифровом виде или скопированных из наших собственных коллекций компакт-дисков). MP3 и его последователи сделали портативными целые музыкальные библиотеки.

Существуют некоторые споры о том, звучат ли MP3-файлы особенно хорошо по сравнению с другими кодеками с меньшими потерями, но, несмотря на значительное увеличение скорости Интернета и пространства для хранения, MP3 по-прежнему является наиболее распространенным цифровым музыкальным форматом, и он почти не собирается уходить. Последующие инновации в формате MP3, такие как MP3Pro и MP3 Surround, были обратно совместимы с исходным MP3. Люди даже работают над такими вещами, как встраивание секретных сообщений или другой скрытой информации в MP3 (например, MP3Stego). MP3 стал нормой для цифровой музыки, и до тех пор, пока не появится что-то принципиально новое, он может оставаться таковым еще какое-то время.

Примечание автора: кто изобрел MP3?

Как появился MP3 и что влечет за собой кодирование файлов, стало довольно увлекательным исследованием. Я всегда был довольно активным потребителем музыки, сначала на виниле, затем на кассетах, затем на компакт-дисках, и я думаю, что меломанам повезло, что появились MP3 и другие цифровые музыкальные форматы, которые способствовали широкому распространению музыки в Интернете (качество звука дебаты в сторону). Мне все еще нравится иметь физические копии, но в те времена, когда покупка в магазине была нашим единственным выбором, всегда была хорошая вероятность разочарования. Я часто выкладывал довольно много компакт-дисков, чтобы обнаружить, что мне действительно понравились только одна или две песни. Многие из этих дисков пылятся у меня на полках.

В какой-то момент я установил для себя правило, что куплю альбом, только если буду знать, что мне нравятся хотя бы три песни (если только это не один из моих самых любимых исполнителей), и это серьезно ограничило мои покупки музыки. Это не похоже на то, что целые альбомы обычно транслируются по радио или музыкальным видеоклипам. Но затем появились такие вещи, как Napster, которые позволили нам пробовать более разнообразную музыку, чем мы могли случайно встретить в эфире раньше. Затем последовало Интернет-радио. Я не могу сказать вам, сколько новых исполнителей я открыл для себя через свои станции Pandora, и сколько их песен я загрузил из iTunes.

Вероятно, здесь не хватает какого-то очарования, потому что мы больше не удивляемся би-сайдам (вскоре никто даже не узнает, что это значит). Но приятно иметь возможность тратить деньги на мелодии, которые я знаю, что послушаю больше одного раза. И теперь я также могу оцифровать эти одинокие песни с бедных, по большей части отвергнутых компакт-дисков, и слушать их где угодно, не таская с собой кучу дисков, благодаря MP3 и его кузенам.

Ссылки по теме