MP3的死亡:世界上最受欢迎的音频格式的简要历史

拥有古老的“旧"音乐格式MP3专利的德国基金会最近宣布,他们将放弃其专利。 MP3在1990年代和2000年代初广泛开放了音频文件共享。数据压缩,文件大小和保留的音频质量的结合确保了在盗版论证的两边都声名狼藉。

头条新闻显示“ MP3已死",但是任何真正的发烧友都知道真正的死亡是极不可能的。尽管如此,现在是时候审视世界著名音频格式的历史,以及在不久的将来会发生什么。

MP3究竟如何工作?

取决于年龄如果您的耳朵遭受持续性和虐待,您的听觉频率范围在20 Hz至20,000 Hz之间。此外,我们的耳朵对2 kHz至5 kHz之间的声音频率最敏感。我们的听力也受到我们在音频信号到达时对其进行过滤和处理的能力的限制。

频率屏蔽(MP3压缩的关键)取决于大脑无法区分某些信号。

想象一下,我们有两种声音。它们具有非常相似的频率(例如200 Hz和210 Hz),但它们以不同的音量播放。较弱的声音可以单独听到,但是较强的声音只有在同时播放时才能被辨别。用另一个接近的频率覆盖一个频率的过程称为“掩蔽"。频率掩蔽在音频频谱的顶部和底部有效地起作用。

让我们假设我们将CD复制到您的计算机上。 CD上的音乐每秒采样44100次(44.1 kHz)。样本为2个字节长(1个字节为16位)。 MP3支持多种速率,但通常使用CD标准的44.1 kHz。

单个MP3文件由MP3帧组成,具有标题和数据块。每帧包含1,152个样本。从技术上讲,它是576个样本中的两个“颗粒"。样本通过滤波器运行,该滤波器将声音进一步分为一组特定的32个频率范围。然后,MP3算法会将这32个频段进一步除以18,从而创建576个甚至更小的频段。每个频带包含原始样本频率范围的1/576(当我们开始将CD翻录到计算机上时)。变换(MDCT)和快速傅立叶变换(FFT)。每种方法对分解后的源材料执行不同的处理。

FFT会分析每个频段中易于屏蔽的声音,以确保频率屏蔽将音轨中的重要声音保留下来。

然后将样本分类,并传递给MDCT。 MDCT将每个波段变成一组光谱值。频谱值更准确地表示我们的听力解释音频的方式。因此,许多压缩音频编码器使用频谱值来删除音频数据。光谱信息和颗粒分析完成后,实际的压缩过程就开始了。

MP3的简要记录

您还记得您的第一个MP3播放器吗?我很幸运拥有一台原始的iPod,直到一个拿着刀的男人将其从我的财产中解放出来。无论如何,MiniDiscs都更酷。

无论如何,当最初的iPod迅速提高了对MP3的需求时(在2001年),这种格式已经有8年的历史了。此外,MP3已经在互联网和其他便携式数字音乐设备上风靡一时。

MP3是 M P icture E xperts G 组合(MPEG)设计,作为其原始MPEG-1音频和视频压缩标准的一部分。 MP3是MPEG-1 Audio Layer III的缩写,于1991年批准使用并最终于1993年发布。

MP3的思想非常酷。

MP3算法可以利用人类听力的感知局限性,称为听觉掩蔽。当一种声音的感知受到另一种声音的存在的影响时,就会发生听觉掩盖。此外,每首歌曲都包含整体听觉无法察觉的音频元素。 Manfred R. Schroeder于1979年首次提出了一种心理声学掩膜编解码器。但是,直到1988年MPEG(作为ISO / IEC的子委员会)成立时,才开始着手制定全球标准的协调计划。

MP3历史上还有一个重要的名称:Karlheinz Brandenburg。勃兰登堡(Brandenburg)从1980年代开始从事数字音乐压缩工作,并于1989年完成了博士学位论文。他研究的各种压缩模式在当时的可用技术和早期编码过程的设计上都受到局限。他与其他创始的MPEG成员一起认识到只有一个新的系统就足够了。

1990年,勃兰登堡大学成为埃尔兰根-纽伦堡大学的助理教授。他继续在弗劳恩霍夫协会(Fraunhofer Society)进行压缩工作(他最终将加入弗劳恩霍夫1993)。

“我们在电影组[MPEG]中拥有音频子组,"勃兰登堡在NPR采访中解释说。最终,我们所有人都有一个折衷方案,折衷方案有不同的模式,即第一层,第二层,第三层。 。 。而且我们的大多数想法都进入了MPEG音频的压缩模式。 。 。

勃兰登堡大学使用Suzanne Vega的歌曲“ Tom's Diner"来完善压缩算法,并聆听它。为了确保他的修补程序不会对Vega的声音录制造成不利影响。

MP3爆炸

MP3在正式发布后的几年里一直处于低迷状态,

但是,在1997年,情况发生了变化,而且变化很快。

首先,“澳大利亚学生"购买了专业的编码软件 l3enc 来自一家德国公司。他对软件进行了反向工程,重新编译,并通过README文件将其上传到美国大学的FTP,上面写着:“感谢Fraunhofer,这是免费软件。"这一小动作立即改变了对MP3编码和解码的访问。突然,将CD粘贴到您的计算机中可以以很小的文件大小提供高质量的音频。

第二,Nullsoft发布了令人尊敬的Winamp音频播放器。从CD提取的MP3可以在计算机上轻松播放。

与此同时,互联网已经遍及全球数百万个家庭。数以百万计的HDD充满了MP3,该格式成为Napster,Gnutella和eDonkey等早期点对点文件共享服务的首选音频文件共享格式(Gnutella是另一个Nullsoft项目)。音乐盗版仍然活跃且猖ramp,并且在很大程度上受到MP3的兴起的帮助。

对于已建立的音频行业来说,进一步的福音是,便携式MP3播放器出现了。在1990年代初期,弗劳恩霍夫研究所(Fraunhofer Institute)曾尝试并未能创造出可销售的MP3播放器。广泛采用还为时过早。它需要上述文件共享,Internet扩展和翻录软件的组合,才能为便携式MP3播放器提供动力。

韩国公司Elger Labs推出了售价250美元的MPMAN F10,配备了32 MB的巨大内存。正如我们所知,这并不是该行业令人兴奋的火花。 Diamond Rio PMP300同样具有32 MB的性能。

Diamond Rio的成功吸引了人们的关注。美国唱片业协会(RIAA)起诉Diamond Multimedia Systems(制造商),但败诉。但是,RIAA正确地认为这是流行音乐盗版活动的开始,一直持续到今天。

接下来问什么?

好吧,一种鲜为人知的设备,称为 iPod 进入了市场,完全将MP3合法化为当时的事实上的音频格式,并且RIAA开始了(正在进行中)

我们所说的其余都是历史。

为什么MP3快要死了?

弗劳恩霍夫研究所(Fraunhofer Institute)拥有MP3专利。 2017年4月23日,他们剩余的专利到期。因此,Fraunhofer不能再颁发新的MP3许可证。我们已经完全解释了这些“世界末日"头条新闻的内容,以及它如何影响您。

想要TL; DR? MP3并没有消失,它也不会消失。

Fraunhofer放弃MP3的主要原因之一是年龄。它再也无法与更新,更时尚的编解码器表兄弟竞争。他们的建议?请改用高级音频编码(AAC)。巧合的是,弗劳恩霍夫(Fraunhofer)也拥有AAC的(正在进行中的)专利,因此,下面有一些MP3替代品供您选择。

您的MP3收藏不会突然燃烧,就像现有的编码器和解码器将继续产生MP3文件。也就是说,MP3有点过时了。您现在可以使用几种免费的替代音频格式来存储数字音乐。

  • AAC -如上所述,高级音频编码是MP3的后继。唯一的问题是格式本身看起来有点过时了。尽管如此,AAC通常具有比MP3更好的音频保真度,并且具有相似的比特率和文件大小。 AAC也是一种有损格式。
  • Ogg Vorbis -Vorbis格式,通常与Ogg容器格式结合使用。它是MP3的更好,更年轻的开源堂兄。尽管Ogg具有更好的压缩,更高的比特率和通常更好的音频质量,但由于缺少受支持的设备,Ogg从未像MP3那样起飞。 Ogg也是一种有损格式。
  • FLAC —免费的无损音频编解码器是最受欢迎的无损音频编解码器格式。为什么? FLAC提供源材料的精确音频副本,大小仅为传统CD的一半。尽管受到明显压缩,但受MP3影响最大的声音(例如吉他,,混响等)仍然清晰。 FLAC是一种无损格式。
  • MP3不会死

    您不必担心。您可以继续翻录到MP3,并且设备将继续播放音乐。从长远来看,至少值得为您的收藏调查一种更新的音频格式。压缩技术将进步,而精确副本的文件大小将减少。

    此外,值得考虑的存储容量。当第一批便携式MP3播放器以32 MB的存储容量达到240 GB的惊人容量时—超过1,000,000条单独的MP3曲目。关键是随着存储容量的增加和物理尺寸的减小,我们可以用更少的资源做更多的事情。

    最后,互联网继续改变着我们听音乐的方式。我过去经常盗版音乐,因为每张新专辑的发行价我都负担不起$ 12–20。现在,我有一个Spotify家庭计划帐户,可以访问数百万首曲目,还有一个Amazon Prime帐户,还有数百万首曲目。唯一限制我的是我的互联网连接,即使那样,它们都可以选择以高质量格式进行离线下载。

    它不像以前那样重要,但MP3却不如以前

    您首选的音频格式是什么?您是否需要无损的清晰现实?还是有损格式的极端压缩?自流媒体服务普及以来,您的音乐使用方式是否发生了变化?在评论中留下我一行,我会尽快回复您。

    图片来源:Ti Santi via Shutterstock.com

    标签: 音频转换器 文件压缩 MP3