MP3- это очень популярный формат для кодирования и сжатия аудиофайлов, который в значительной степени способствовал быстрому увеличению доступности цифровой музыки в Интернете и способствовал большим изменениям. в том, как мы потребляем музыку. Его правильное название:MPEG-1 Audio Layer IIIMPEG расшифровывается какMotion Picture Experts Group(MPEG), группа, созданная в 1988 году для установления стандартов специально для цифрового кодирования аудио и видео и связанных с ними технологий. MPEG является филиаломМеждународной организации по стандартизации(ISO), базирующейся в Женеве группы, которая устанавливает добровольные стандарты для самых разных отраслей промышленности по всему миру. MP3 может сжимать монофонический или стереофонический цифровой звук примерно до одной десятой исходного размера в цифровом формате для удобной передачи через Интернет или для хранения большого количества песен на жестких дисках компьютеров, компакт-дисках, DVD-дисках или проигрывателях MP3 (таких как iPod) без существенного ущерба для качества звука (хотя он немного теряет качество звука).
Кодер MP3квантуетаудиоданные в числа, которые можно уменьшить, разделив их все на другое число и округлив. Отдельные полосы можно масштабировать по-разному для настройки точности. Затем кодировщик использует что-то, называемоекодирование Хаффмана, чтобы преобразовать эти числа в еще более короткие двоичные строки информации, используя деревья поиска (на самом деле, таблицы возможных чисел и их двоичных кодов). Эти таблицы имеют более короткие и менее точные числа вверху, чтобы их можно было найти первыми. Если звуковой элемент легко воспринимается, он будет кодироваться с большей точностью, чем тот, который труднее услышать, чтобы сохранить максимально высокое качество звука при уменьшении размера файла данных.
Наряду с вышеизложенным, MP3 также использует преимущества некоторыхпсихоакустическихявлений (как люди воспринимают звук) для сжатия аудиофайлов до меньших размеров. Во-первых, он отбрасывает данные для любых звуков, которые ниже или выше того, что может слышать человеческое ухо. Мы можем слышать частоты примерно в диапазоне от 20 Гц до 20 000 Гц (хотя средний взрослый человек не может слышать намного выше уровня 16 кГц из-за повреждения слуха от воздействия громкого шума, которое происходит естественным образом на протяжении всей жизни). При кодировании MP3 также используетсяэффект Хааса,когда два одинаковых звука, поступающих почти в одно и то же время, но с разных направлений, воспринимаются как один звук с одного направления, ичастотная маскировка., где более громкий звук на той же частоте, что и более тихий звук, будет единственным слышимым, если оба воспроизводятся одновременно, чтобы избавиться от данных. Именно из-за этой склонности к отбрасыванию аудиоданных MP3 называют методом сжатияс потерями, хотя в нем также используются некоторые методы без потерь, такие как кодирование Хаффмана. Кодирование MP3 использует 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 он взялся.
Кто на самом деле получает кредит?
Формат MP3 получил свое название в 1995 году, но его разработка началась за несколько лет до этого. Корни MP3 уходят во многие более ранние исследования цифрового кодирования, возможно, в первую очередь в докторскую работу Карлхайнца Бранденбурга, которого часто называют изобретателем формата. Однако он первым скажет вам, что сделал это не один.
В начале 1980-х годов Бранденбург изучал электротехнику и математику в Эрлангенском университете и защитил докторскую диссертацию в Университете Фридриха-Александра. Эрланген-Нюрнберг. Профессор Дитер Зейцер призвал Бранденбурга и других студентов работать над методами передачи музыкальных файлов по телекоммуникационным линиямцифровой сети с интегрированными услугами(ISDN). Бранденбург изучал психоакустику и смог разработать высокоэффективный алгоритм сжатия звука, который он назвалоптимальным кодированием в частотной области(OCF).
Бранденбург стал доцентом и продолжил свои исследования. Он работал с учеными в Институте интегральных схем Фраунгофера (член объединения 56 немецких исследовательских институтов под названием Общество Фраунгофера), который имел рабочие отношения с Эрланген-Нюрнбергским университетом. Во Фраунгофере группа усовершенствовала OCF при участии исследователей из Ганноверского университета, AT&T Bell Labs и Thomson, а такжеадаптивного спектрального перцептивного энтропийного кодирования(ASPEC) родился кодек.
В конце 1980-х и начале 1990-х 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 был в значительной степени основан на ASPEC.
Другими ключевыми инженерами, работавшими над проектом во Фраунгофере, были Эрнст Эберляйн, профессор Хайнц Герхойзер, Бернхард Гриль, Юрген Херре и Харальд Попп, а также вспомогательный персонал. Вместе они разработали программное и аппаратное обеспечение, необходимое для кодирования и декодирования MP3. В 1993 году Бранденбург официально присоединился к сотрудникам Института интегральных схем Фраунгофера в качестве главы их отдела аудио/мультимедиа.
В 2000 году компания Brandenburg, Popp and Grill получила награду Deutscher Zukunftspreis (или «Немецкую премию будущего») от имени всей команды за изобретение MP3. А в 2007 году Ассоциация бытовой электроники (CEA) внесла Бранденбурга, Зейцера и Герхойзера в Зал славы CE за их вклад в этот формат. На момент написания этой статьи основные исследователи все еще работали во Фраунгофере в различных должностях, включая Бранденбурга, который является директором Института цифровых медиатехнологий Фраунгофера в Ильменау, Германия. Бранденбург и другие даже получили долю прибыли от лицензирования MP3, как того требует закон Германии.
Каждая инновация опирается на предшествующие прорывы, поэтому не следует игнорировать родственную работу, которая была сделана до появления 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 Фэннинг придумали предшественника кодирования Хаффмана. Дэвид Хаффман был учеником Фано и улучшил их технику в 1952 году. Исследователи MP3 также опирались на основополагающие 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.
Большие выплаты Microsoft, почти
Патентное право и корпоративные слияния, сложные животные сами по себе, оба сыграли свою роль в судебном иске, поданном Alcatel-Lucent против Microsoft относительно возможностей воспроизведения MP3 в его Windows Media Player. Немецкий исследовательский институт Fraunhofer и Bell Laboratories компании AT&T в некоторой степени работали вместе над технологией сжатия звука после заключения соглашения о совместной разработке, которое началось в 1989 году. Каждый из них получил патенты на различные родственные технологии. Но Fraunhofer - это компания, которая считается держателем отраслевого патента на MP3, и довольно много компаний лицензировали права у них, включая Microsoft (по соглашению на 16 миллионов долларов), Apple, Sony, Yahoo, Intel и Texas Instruments. сотни других. Но это совместное исследование породит проблемы в будущем. AT&T выделила Bell Labs в компанию Lucent Technologies. Lucent подала в суд на Microsoft (с которой она также была вовлечена в другие патентные баталии), утверждая, что она нарушает патенты Lucent, связанные с MP3. Французский конкурент Alcatel купил Lucent, и дело продолжила Alcatel-Lucent. В 2007 году суд присяжных в Сан-Диего обязал Microsoft выплатить Alcatel-Lucent 1,52 миллиарда долларов за нарушение патентных прав. Эта сумма рассчитана на основе продаж ПК с Windows с мая 2003 года и является одним из самых крупных приговоров по патентам в истории. Однако позже в том же году судья отменил вердикт, постановив, что ущерб был определен неправильно и что один из двух спорных патентов принадлежал Фраунгоферу и AT&T (а не AT&T). t включен в иск, а у Microsoft была лицензия Fraunhofer, Alcatel-Lucent не имела права предъявлять иск по поводу этого патента. Конечно, это оставляет дверь открытой для другого судебного иска или апелляции, поэтому на начало 2013 года мы, возможно, еще не услышали, чем закончилось дело.
Влияние и будущее данных MP3
MP3 имел некоторые далеко идущие последствия, которые мало кто мог предсказать. В 1997 году стало доступно программное обеспечение Winamp для воспроизведения MP3. Позволяя пользователям легко упорядочивать свои музыкальные файлы и создавать списки воспроизведения, Winamp был предвестником грядущих плееров. 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 во флэш-памяти, но они уступили место плеерам с памятью на жестких дисках с большей емкостью, таким как оригинальный iPod, представленный в 2001 году, который воспроизводил форматы MP3, AIFF и WAV. Новые iPod изначально воспроизводятрасширенное аудиокодирование(AAC), которое включено в стандарты MPEG-2 и MPEG-4 и предназначено для имеют лучшее качество звука, но другие форматы по-прежнему поддерживаются. MP3-файлы настолько распространены, что портативные музыкальные плееры часто называют MP3-плеерами, хотя большинство из них воспроизводит различные форматы. Большинство проигрывателей компакт-дисков и DVD также могут воспроизводить файлы MP3.
Одноранговая служба обмена музыкой Napster была представлена в 1999 году и привела к взрывному росту популярности формата MP3, сделав доступным больше цифровой музыки, чем когда-либо прежде. Это также вызвало много споров, связанных с нарушением авторских прав, нелегальной загрузкой музыки и пиратством. Ассоциация звукозаписывающей индустрии Америки, среди прочего, обратилась в суд с иском против Napster, а также отдельных загрузчиков музыки. Napster был закрыт в 2001 году, но вместо него появились другие подобные сервисы, хотя, возможно, не такие наглые.
Вновь обретенная доступность музыки пробудила интерес публики к цифровой музыке, что вызвало большие изменения в музыкальной индустрии. Студии продолжают бороться с пиратством, но в конечном итоге перешли на онлайн-продажи цифровой музыки. 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. И продажи цифровой музыки обогнали продажи физических компакт-дисков. Цифровая музыка даже позволила некоторым артистам оторваться от студий, предоставив 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 подписке.
MP3 также помог изменить то, как и где мы слушаем нашу музыку. Мы можем записать на перезаписываемые компакт-диски большее количество песен, чем можно было бы традиционно хранить на предварительно записанных компакт-дисках. А современные проигрыватели позволяют нам носить с собой тысячи песен (либо купленных в цифровом виде, либо скопированных из наших собственных коллекций компакт-дисков). MP3 и его преемники сделали целые музыкальные библиотеки портативными.
Есть некоторые споры о том, звучит ли MP3 особенно хорошо по сравнению с другими кодеками с меньшими потерями, но, несмотря на значительное увеличение скорости Интернета и объема памяти, MP3 по-прежнему остается наиболее распространенным цифровым музыкальным форматом, и у него мало признаков уйти. Последующие инновации 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 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 пленке, затем на компакт-диске, и я думаю, что для любителей музыки повезло, что появились MP3 и другие цифровые музыкальные форматы, которые стимулировали широкое распространение музыки в Интернете (качество звука споры в сторону). Мне по-прежнему нравится владеть физическими копиями, но в те дни, когда покупка в магазине была нашим единственным выбором, всегда была большая вероятность разочарования. Я часто раскошеливался на несколько компакт-дисков, чтобы обнаружить, что мне действительно нравятся только одна или две песни. Многие из этих дисков пылятся на моих полках.
В какой-то момент я взял себе за правило покупать альбом только в том случае, если знаю, что мне нравятся хотя бы три песни (если только это не один из моих самых любимых исполнителей), и это серьезно ограничивало мою покупка музыки. Не то чтобы целые альбомы обычно крутят по радио или в музыкальных клипах. 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 на своих станциях Pandora и сколько их песен я скачал из iTunes.
Возможно, не хватает некоторого очарования, потому что мы больше не удивляемся би-сайд песням (вскоре никто даже не узнает, что это значит). Но приятно иметь возможность тратить деньги на мелодии, которые я точно буду слушать не один раз. И теперь я также могу оцифровать эти одинокие песни с бедных, в основном отвергнутых компакт-дисков, и слушать их практически где угодно, не таская с собой кучу дисков, благодаря MP3 и его двоюродным братьям..