Śmierć MP3: krótka historia ulubionego formatu audio na świecie

Reklama

Niemiecka fundacja, która jest właścicielem patentu na czcigodny „stary” format MP3, niedawno ogłosiła, że ​​pozwolą na wygaśnięcie patentu. MP3 spowodowało, że udostępnianie plików audio stało się szeroko otwarte w latach 90. i na początku 2000. Połączenie kompresji danych, rozmiaru pliku i zachowanej jakości dźwięku zapewniło rozgłos formatu audio po obu stronach argumentu piractwa.

Nagłówki brzmią „MP3 Is Dead”, ale każdy prawdziwy audiofil wie, że prawdziwa śmierć jest wysoce nieprawdopodobna. Czas jednak przyjrzeć się historii znanego na całym świecie formatu audio i temu, co może nadejść w najbliższej przyszłości.

Jak dokładnie działa MP3?

W zależności od wieku i znęcania się nad uszami zakres częstotliwości słuchowych wynosi od 20 Hz do 20 000 Hz. Co więcej, nasze uszy są najbardziej wrażliwy na częstotliwości dźwięku od 2 kHz do 5 kHz. Nasz słuch jest również ograniczony przez naszą zdolność do filtrowania i przetwarzania sygnałów audio przybyć.

Maskowanie częstotliwości - klucz do kompresji MP3 - polega na niezdolności mózgu do rozróżnienia niektórych sygnałów.

Wyobraź sobie, że mamy dwa dźwięki. Mają bardzo podobne częstotliwości (np. 200 Hz i 210 Hz), ale są odtwarzane przy różnych poziomach głośności. Słabszy dźwięk jest słyszalny sam w sobie, ale silniejszy jest rozpoznawalny tylko wtedy, gdy jest odtwarzany jednocześnie. Proces pokrycia jednej częstotliwości inną częstotliwością bliską nazywa się „maskowaniem”. Maskowanie częstotliwości działa skutecznie w górnej i dolnej części spektrum audio.

Zgrywanie płyty CD

Załóżmy, że zgrywamy dysk CD na komputer. Próbki są odtwarzane z płyty CD 5 porad dotyczących optymalizacji rozmiarów plików audioJeśli kiedykolwiek chciałeś zmniejszyć rozmiar pliku audio, ale nie byłeś pewien, jak to zrobić bez wpływu na jakość nagrania, oto wszystko, co musisz wiedzieć. Czytaj więcej 44100 razy na sekundę (44,1 kHz). Próbki mają długość 2 bajtów (1 bajt to 16 bitów). MP3 obsługuje kilka prędkości, ale zwykle używa standardu CD 44,1 kHz.

Pojedynczy plik MP3 składa się z ramek MP3 z nagłówkiem i blokiem danych. Każda ramka zawiera 1152 próbki. Technicznie są to dwie „granulki” z 576 próbek. Próbki są przepuszczane przez filtr, który dodatkowo dzieli dźwięk na określony zestaw 32 zakresów częstotliwości. Algorytm MP3 dzieli następnie te 32 pasma częstotliwości przez współczynnik 18, tworząc 576 jeszcze mniejszych pasm. Każde pasmo zawiera 1/576 zakresu częstotliwości oryginalnej próbki (kiedy zaczęliśmy zgrywać płytę CD na komputer).

Na tym etapie działają dwa złożone algorytmy matematyczne: Zmodyfikowana dyskretna transformata kosinusowa (MDCT) i szybkie transformaty Fouriera (FFT). Każdy wykonuje inny proces na uszkodzonym materiale źródłowym.

FFT analizują każde pasmo częstotliwości pod kątem dźwięków, które można łatwo zamaskować, upewniając się, że maskowanie częstotliwości zachowuje istotne dźwięki na ścieżce.

Próbki są następnie sortowane i przekazywane do MDCT. MDCT zamienia każde pasmo w zestaw wartości widmowych. Wartości spektralne dokładniej odzwierciedlają sposób, w jaki nasz słuch interpretuje dźwięk. Dlatego wiele skompresowanych koderów audio wykorzystuje wartości widmowe do usuwania danych audio. Po zakończeniu analizy widmowej i analizy granulki, rozpoczyna się faktyczny proces kompresji Jak działa kompresja audio i czy naprawdę potrafisz odróżnić?W tym artykule przyjrzymy się, jak działa kompresja muzyki i czy ma to jakikolwiek rzeczywisty wpływ na to, jak naprawdę brzmi twoja muzyka. Czytaj więcej .

Krótka historia MP3

Czy pamiętasz swój pierwszy odtwarzacz MP3? Miałem szczęście mieć oryginalnego iPoda - dopóki mężczyzna z nożem nie wyzwolił go z mojego posiadania. MiniDiscs w każdym razie były o wiele fajniejsze.

Niezależnie od tego, kiedy oryginalny iPod gwałtownie zwiększył zapotrzebowanie na pliki MP3 (w 2001 r.), Format ten miał już osiem lat. Co więcej, MP3 już tworzył fale w Internecie i innych przenośnych cyfrowych urządzeniach muzycznych.

Skąd pochodzi MP3?

MP3 był M.owing P.zdjęcie mixperts solKonstrukcja roup (MPEG), jako część oryginalnego standardu kompresji audio i wideo MPEG-1. MP3 to skrót od MPEG-1 Audio Layer III, zatwierdzony do użytku w 1991 roku i ostatecznie opublikowany w 1993 roku.

Pomysł na MP3 jest całkiem fajny.

Algorytm MP3 wykorzystuje percepcyjne ograniczenia ludzkiego słuchu, zwane maskowaniem słuchowym. Maskowanie słuchowe występuje, gdy na odbiór jednego dźwięku ma wpływ obecność innego. Ponadto każda piosenka zawiera elementy dźwiękowe niezauważalne dla ogólnego wrażenia słuchowego. Manfred R. Schroeder po raz pierwszy zaproponował kodowanie psychoakustyczne w 1979 r. Jednak dopiero w momencie utworzenia MPEG (jako podkomitetu ISO / IEC) w 1988 r. Rozpoczęła się wspólna inicjatywa na rzecz światowego standardu.

W historii MP3 istnieje inna ważna nazwa: Karlheinz Brandenburg. Brandenburg rozpoczął pracę nad kompresją muzyki cyfrowej w latach 80., doktorat ukończył w 1989 r. The różne tryby kompresji, nad którymi pracował Jak działa kompresja plików?Jak działa kompresja plików? Poznaj podstawy kompresji plików i różnicę między kompresją stratną a bezstratną. Czytaj więcej odkrył ograniczenia w obu dostępnych technologiach w tym czasie, a także w projektowaniu wczesnych procesów kodowania. Wraz z innymi założycielami członków MPEG zdał sobie sprawę, że wystarczy nowy system.

Instytut Fraunhofera

W 1990 r. Brandenburgia została adiunktem na Uniwersytecie Erlangen-Norymberga. Kontynuował pracę nad kompresją w Fraunhofer Society (ostatecznie dołączył do Fraunhofer 1993).

„Mieliśmy podgrupę audio w grupie filmów [MPEG]” - wyjaśnił Brandenburg Wywiad z NPR. „W końcu wszyscy wspólnie wypracowaliśmy kompromis, który miał różne tryby, tak zwaną warstwę I, warstwę II, warstwę III... Większość naszych pomysłów dotyczyła trybów kompresji dźwięku MPEG... która była najbardziej złożona i dała najlepszą jakość przy niskich przepływnościach - nazywała się to Warstwa III ”.

Brandenburg wykorzystał utwór „Tom's Diner” Suzanne Vega do udoskonalenia algorytmu kompresji, słuchając go raz po raz, aby upewnić się, że jego majsterkowanie nie wpłynęło negatywnie na nagranie Głos Vegi.

MP3 wybucha

MP3 pozostawało w doldrum przez kilka lat po jego oficjalnym wydaniu, kodek uważany był za „zbyt skomplikowany” do powszechnego użytku.

Jednak w 1997 roku wszystko się zmieniło - szybko.

Po pierwsze, „student z Australii” kupił profesjonalne oprogramowanie do kodowania l3enc z niemieckiej firmy. Odwrócił inżynier oprogramowania, skompilował go ponownie i przesłał na serwer FTP na uniwersytecie w USA za pomocą CZYTAJ plik z informacją: „To jest bezpłatne dzięki Fraunhofer”. Ten niewielki czyn natychmiast zmienił dostęp do kodowania i dekodowania plików MP3. Nagle włożenie płyty CD do komputera zapewniło wysokiej jakości dźwięk w niewielkich rozmiarach.

Po drugie, Nullsoft wydał czcigodny odtwarzacz audio Winamp. Pliki MP3 zgrane z płyty CD można łatwo odtwarzać na komputerze.

W tym samym czasie Internet rozprzestrzenił się na miliony domów na całym świecie. Miliony dysków twardych wypełniały się plikami MP3 4 fantastyczne narzędzia do zarządzania ogromną kolekcją plików MP3Zarządzanie bibliotekami muzycznymi może być całkowicie frustrujące, szczególnie jeśli masz lata niezorganizowanej muzyki, która czeka na prawidłowe posortowanie i oznakowanie. Słabe zarządzanie biblioteką muzyczną wróci i ugryzie cię później ... Czytaj więcej , a format ten stał się preferowanym formatem udostępniania plików audio we wczesnych usługach udostępniania plików peer-to-peer, takich jak Napster, Gnutella i eDonkey (Gnutella był kolejnym projektem Nullsoft). Muzyczne piractwo było żywe i szerzyło się, a niemałą rolę przyniósł rozwój MP3.

Odtwarzacze mp3

Jako kolejny dar dla uznanej branży audio, pojawiły się przenośne odtwarzacze MP3. Na początku lat 90. Instytut Fraunhofera próbował stworzyć nieudanego odtwarzacza MP3. Było po prostu za wcześnie na powszechne przyjęcie. Potrzebował wspomnianej kombinacji udostępniania plików, rozprzestrzeniania Internetu i oprogramowania do zgrywania, aby nadać impet przenośnym odtwarzaczom MP3.

Południowokoreańska firma Elger Labs wprowadziła model MPMAN F10 o wartości 250 USD wraz z ogromną pamięcią 32 MB. Nie była to oszałamiająca iskra dla branży, jaką znamy. To wyróżnienie należy do Diamond Rio PMP300, również o pojemności 32 MB.

Sukces Diamond Rio przyciągnął niechcianą uwagę. Amerykańskie Stowarzyszenie Przemysłu Nagraniowego (RIAA) pozwało Diamond Multimedia Systems (producenta) - i przegrało. Jednak RIAA słusznie przyjęło, że był to początek endemicznego piractwa muzycznego, który trwa do dziś.

Co stało się potem, pytasz? Ewolucja konsumpcji muzyki: jak się tu dostaliśmyPowstanie iPoda, odtwarzającego muzykę telefonu komórkowego i wielu platform mediów strumieniowych wszystko wskazuje na jeden prosty pomysł: muzyka jest ważna. Ale jak się tu dostaliśmy? Czytaj więcej

Cóż, mało znane urządzenie o nazwie iPod trafił na rynki, całkowicie legitymizując format MP3 jako ówczesny format audio, a RIAA rozpoczęła (trwającą) krucjatę przeciwko piratom na całym świecie.

Reszta, jak mówimy, to historia.

Dlaczego zatem MP3 umiera?

Instytut Fraunhofer był właścicielem patentu MP3. 23 kwietnia 2017 r. Wygasły ich pozostałe patenty. Dlatego Fraunhofer nie może już wydawać nowych licencji MP3. My mamy wyjaśnił dokładnie, co się dzieje Jak wpłynie na ciebie „Death of MP3”?Być może widziałeś nagłówki sugerujące, że MP3 nie działa. Na szczęście to nonsens. Więc jaka jest prawda za nagłówkami i jak wpłynie na ciebie prawdziwa historia? Czytaj więcej z tymi „apokaliptycznymi” nagłówkami, a także o tym, jak to wpłynie na ciebie.

Chcesz TL; DR? MP3 nie jest martwy i nigdzie nie idzie.

Jednym z głównych powodów, dla których Fraunhofer podała się do wydania MP3, był wiek. Nie może już konkurować ze swoimi nowszymi i bardziej błyszczącymi kuzynami. Ich sugestia? Zamiast tego użyj Advanced Audio Coding (AAC). Nawiasem mówiąc, Fraunhofer posiada również (trwający) patent na AAC, więc mamy kilka alternatyw MP3 do wyboru poniżej.

Alternatywy MP3

Twoja kolekcja MP3 nagle się nie zapali, podobnie jak istniejące kodery i dekodery będą nadal produkować pliki MP3. To powiedziawszy, MP3 jest teraz trochę przestarzałe. Istnieje kilka darmowe alternatywne formaty audio 10 najpopularniejszych formatów audio: z których należy korzystać?Wiesz o MP3, ale co z AAC, FLAC, OGG lub WMA? Dlaczego istnieje tak wiele formatów plików audio i czy istnieje najlepszy format audio? Czytaj więcej możesz teraz używać do przechowywania cyfrowej muzyki.

• AAC - Zaawansowane kodowanie audio, jak wspomniano powyżej, jest następcą formatu MP3. Jedynym problemem jest to, że sam format wygląda teraz trochę przestarzale. Niemniej jednak AAC generalnie osiąga lepszą wierność dźwięku niż MP3, przy podobnych przepływnościach i rozmiarach plików. AAC to także format stratny.
• Ogg Vorbis - Format Vorbis, powszechnie używany w połączeniu z formatem kontenera Ogg. To lepszy, nieco młodszy kuzyn open source do MP3. Mimo, że Ogg ma lepszą kompresję, wyższą przepływność i ogólnie lepszą jakość dźwięku, Ogg nigdy nie wystartował w taki sam sposób jak MP3 z powodu braku obsługiwanych urządzeń. Ogg to także format stratny.
• FLAC - Free Lossless Audio Codec to najpopularniejszy bezstratny format kodeków audio. Dlaczego? FLAC oferuje dokładną kopię audio materiału źródłowego, o połowę mniejszą niż tradycyjna płyta CD. Dźwięki, na które najbardziej wpływa MP3 (np. Gitary, talerze, pogłos itp.) Pozostają wyraźne, mimo że są znacznie skompresowane. FLAC jest formatem bezstratnym.

MP3 nie żyje

Nie masz się czego obawiać. Możesz kontynuować zgrywanie do formatu MP3, a Twoje urządzenia będą nadal odtwarzać muzykę. W dłuższej perspektywie warto przynajmniej zbadać nowszy format audio dla swojej kolekcji. Postępują techniki kompresji Jak kompresować duże pliki audio: 5 łatwych i skutecznych sposobówChcesz zmniejszyć rozmiar plików audio? Oto kilka sposobów kompresji dużych plików audio. Czytaj więcej a rozmiary dokładnych kopii zmniejszą się.

Ponadto warto rozważyć pojemność pamięci. Kiedy przybyły pierwsze przenośne odtwarzacze MP3 z 32 MB pamięci 7 technologii, które pojawiły się i pojawiły w ciągu ostatnich 15 latPamiętasz Walkmana? Przenośny odtwarzacz taśm Sony zrewolucjonizował przemysł muzyczny. Czytaj więcej , to było fajne, ale najwyraźniej za mało. Największa pamięć dla iPoda Classic wynosiła 160 GB. Że może zostać zderzony z niestandardowym rozszerzeniem pamięci Tchnij nowe życie w swój klasyczny stary iPod, korzystając z tych najlepszych wskazówekWszyscy to zrobiliśmy. Kupujesz nowy błyszczący zestaw w zawrotnej cenie, a dwa lata później jest on z tyłu szuflady i zbiera kurz - obok twojego starego iPoda. Czytaj więcej aż do 240 GB - ponad 1 000 000 pojedynczych utworów MP3. Chodzi o to, że wraz ze wzrostem wielkości pamięci i zmniejszaniem wielkości fizycznej możemy więcej robić za mniej.

Wreszcie Internet wciąż zmienia sposób, w jaki słuchamy muzyki. Kiedyś pirowałem muzykę, ponieważ nie było mnie stać na zapłacenie 12–20 USD za każdy nowy album, który się ukazał. Teraz mam Konto planu rodzinnego Spotify Zaoszczędź na subskrypcjach premium dzięki 9 kontom z możliwością udostępnianiaUsługi subskrypcji premium są świetne, ale koszty szybko się sumują. Oto 9 usług, które możesz udostępnić, aby uzyskać jak najwięcej za swoje pieniądze. Czytaj więcej z dostępem do milionów utworów i konta Amazon Prime z milionami kolejnych. Jedyne, co mnie ogranicza, to moje połączenie internetowe, a nawet wtedy oba mają opcje pobierania offline w wysokiej jakości formatach.

To nie jest tak ważne jak kiedyś, ale MP3 nie jest martwe.

Jaki jest twój preferowany format audio? Czy potrzebujesz ostrej rzeczywistości bezstratnej? Czy ekstremalna kompresja stratnego formatu? Czy zmieniło się użycie muzyki od czasu rozpowszechnienia usług przesyłania strumieniowego? Zostaw mi komentarz w komentarzach, a ja skontaktuję się z Tobą.

Zdjęcie: Ti Santi przez Shutterstock.com