Home-theater-designers
Det tyske fundament, der ejer patentet på ærværdige 'gamle' musikformater MP3, meddelte for nylig, at de ville lade deres patent bortfalde. MP3 sprængte lydfildeling på vid gab gennem 1990'erne og begyndelsen af 2000'erne. Kombinationen af datakomprimering, filstørrelse og bevaret lydkvalitet sikrede, at lydformatet blev skudt til berygtet på hver side af piratkopieringsargumentet.
Overskrifterne lød 'MP3 er død', men enhver ægte audiofil ved, at en sand død er meget usandsynlig. Ikke desto mindre er det tid til at se på historien om et verdenskendt lydformat, og hvad der kan komme i den nærmeste fremtid.
Præcis hvordan fungerer MP3?
Afhængigt af alderen og misbruget dine ører har lidt, ligger dit auditive frekvensområde mellem 20 Hz og 20.000 Hz. Desuden er vores ører mest følsomme over for lydfrekvenser mellem 2 kHz og 5 kHz. Vores hørelse er også begrænset af vores evne til at filtrere og behandle lydsignaler, når de ankommer.
Billedkredit: flatvector via Shutterstock
Frekvensmaskering - nøglen til MP3 -komprimering - er afhængig af hjernens manglende evne til at skelne mellem bestemte signaler.
Forestil dig, at vi har to lyde. De har meget lignende frekvenser (f.eks. 200 Hz og 210 Hz), men de spilles med forskellige lydstyrker. Den svagere lyd kan høres alene, men den stærkere kan kun skelnes, hvis de spilles samtidigt. Processen med at dække en frekvens med en anden tæt frekvens kaldes 'maskering'. Frekvensmaskering fungerer effektivt i toppen og bunden af lydspektret.
Ripper en cd
Lad os formode, at vi ripper en cd til din computer. Musikken på cd'en samples 44,100 gange i sekundet (44,1 kHz). Samplerne er 2 bytes lange (1 byte er 16 bits). MP3 understøtter flere hastigheder, men bruger typisk CD-standarden 44,1 kHz.
xbox series x vs xbox one x
En individuel MP3 -fil består af MP3 -rammer med en header og en datablok. Hver ramme indeholder 1.152 prøver. Teknisk set er det to 'granulater' på 576 prøver. Prøverne køres gennem et filter, der yderligere opdeler lyden i et specifikt sæt på 32 frekvensområder. MP3 -algoritmen deler derefter yderligere de 32 frekvensbånd med en faktor 18, hvilket skaber 576 endnu mindre bånd. Hvert bånd indeholder 1/576 af frekvensområdet for den originale prøve (da vi begyndte at rippe cd'en til din computer).
Billedkredit: Kim Meyrick via Wikimedia
På dette stadium gør to komplekse matematiske algoritmer deres arbejde: Modificeret diskret kosinustransform (MDCT) og Fast Fourier Transforms (FFT). Hver udfører en anden proces med det nedbrudte kildemateriale.
FFT'er analyserer hvert frekvensbånd for lyde, der let kan maskeres, og sørger for, at frekvensmaskeringen bevarer vitale lyde i sporet.
Prøverne sorteres derefter og sendes videre til MDCT. MDCT forvandler hvert bånd til et sæt spektrale værdier. Spektrale værdier repræsenterer mere præcist den måde, vores hørelse fortolker lyd. Derfor bruger mange komprimerede lydkodere spektrale værdier til at fjerne lyddata. Når spektralinformationen og analysen af granulatet er fuldført, begynder den egentlige komprimeringsproces.
En kort historie om MP3
Kan du huske din første MP3 -afspiller? Jeg var så heldig at have en original iPod - indtil en mand med en kniv befriede den fra min besiddelse. MiniDiscs var i hvert fald køligere.
Uanset hvad, da den originale iPod hurtigt eskalerede ønsket om MP3 (i 2001), var formatet allerede otte år gammelt. Desuden lavede MP3 allerede bølger på internettet og andre bærbare digitale musikenheder.
Hvor kom MP3 fra?
MP3 var en M oving P billede OG xperts G roup (MPEG) design, som en del af den originale MPEG-1 lyd- og videokomprimeringsstandard. MP3 er en forkortelse af MPEG-1 Audio Layer III, godkendt til brug i 1991 og endelig udgivet i 1993.
Ideen bag MP3 er ret sej.
MP3 -algoritmen drager fordel af de perceptuelle begrænsninger af menneskelig hørelse, omtalt som auditiv maskering. Auditiv maskering opstår, når opfattelsen af en lyd påvirkes af tilstedeværelsen af en anden. Desuden indeholder hver sang lydelementer, der er umærkelige for den samlede lytteoplevelse. Manfred R. Schroeder foreslog først et psykoakustisk maskerings -codec i 1979. Det var dog først dannelsen af MPEG (som underudvalg for ISO/IEC) i 1988, at et samordnet initiativ til en global standard begyndte.
Der er et andet vigtigt navn i MP3 -historien: Karlheinz Brandenburg. Brandenburg begyndte at arbejde med digital musikkomprimering i 1980'erne og afsluttede sin doktorafhandling i 1989. The forskellige former for komprimering, han havde arbejdet med fundet begrænsninger i både tilgængelige teknologier på det tidspunkt, samt design af tidlige kodningsprocesser. Han indså sammen med andre stiftende MPEG -medlemmer, at kun et nyt system ville være tilstrækkeligt.
Fraunhofer Instituttet
I 1990 blev Brandenburg adjunkt ved universitetet i Erlangen-Nürnberg. Han fortsatte sit arbejde med komprimering med Fraunhofer Society (han ville til sidst slutte sig til Fraunhofer 1993).
'Vi havde lydundergruppen inden for filmfilmgruppen [MPEG],' forklarede Brandenburg i en NPR interview . 'I sidste ende fik vi alle sammen et kompromis, der havde forskellige tilstande, såkaldt lag I, lag II, lag III. . . Og de fleste af vores ideer gik ind i komprimeringsmetoderne i MPEG -lyd. . . som var den mest komplekse og den der gav den bedste kvalitet ved lave bitrater - det blev kaldt lag III. '
Brandenburg brugte sangen 'Tom's Diner' af Suzanne Vega til at forfine komprimeringsalgoritmen og lytte til den igen og igen for at sikre, at hans puslespil ikke påvirkede optagelsen af Vegas stemme negativt.
MP3 eksploderer
MP3 sad i doldrums i et par år efter dens officielle udgivelse, codec anset for 'for kompliceret' til udbredt brug.
Men i 1997 ændrede tingene sig - hurtigt.
Først købte en 'australsk studerende' professionel kodningssoftware l3enc fra et tysk firma. Han omvendt konstruerede softwaren, kompilerede den igen og uploadede den til et amerikansk FTP med en LÆS fil siger: 'Dette er freeware takket være Fraunhofer.' Denne lille handling ændrede øjeblikkeligt adgangen til MP3 -kodning og -kodning. Pludselig stikkede en cd ind i din computer gengivet lyd i høj kvalitet i små filstørrelser.
For det andet udgav Nullsoft den ærværdige Winamp -lydafspiller. MP3'er, der er revet fra en cd, kan let afspilles på en computer.
På samme tid havde internettet spredt sig til millioner af hjem rundt om i verden. Millioner af HDD'er fyldte med MP3'er , og formatet blev det foretrukne lydfildelingsformat til tidlige peer-to-peer fildelingstjenester, såsom Napster, Gnutella og eDonkey (Gnutella var et andet Nullsoft-projekt). Musikalsk piratkopiering var levende og voldsomt og blev ikke mindst hjulpet af MP3 -fremkomsten.
MP3 -afspillere
Som en yderligere velsignelse for den etablerede lydindustri dukkede bærbare MP3 -afspillere op. I begyndelsen af 1990'erne havde Fraunhofer Institute forsøgt og undladt at oprette en salgbar MP3 -afspiller. Det var simpelthen for tidligt for udbredt adoption. Det havde brug for den førnævnte kombination af fildeling, internetspredning og ripping -software for at give bærbare MP3 -afspillere fart.
Det sydkoreanske firma, Elger Labs, introducerede $ 250 MPMAN F10, komplet med en kæmpe 32 MB hukommelse. Det var ikke den forbløffende gnist til industrien, som vi kender den. Denne anerkendelse hviler på Diamond Rio PMP300, der også indeholder 32 MB.
Succesen med Diamond Rio tiltrak uønsket opmærksomhed. Recording Industry Association of America (RIAA) stævnede Diamond Multimedia Systems (producenten) - og tabte. RIAA antog imidlertid korrekt, at dette var begyndelsen på endemisk musikalsk piratkopiering, der fortsætter den dag i dag.
Hvad skete der så, spørger du?
Nå, en lidt kendt enhed kaldet iPod ramte markederne og legitimerede fuldstændig MP3 som datidens de facto lydformat, og RIAA begyndte sit (igangværende) korstog mod pirater rundt om i verden.
Resten, som vi siger, er historie.
Hvorfor dør MP3 så?
Fraunhofer Institute ejede MP3 -patentet. Den 23. april 2017 udløb deres resterende patenter. Derfor kan Fraunhofer ikke længere udstede nye MP3 -licenser. Vi har forklaret præcist, hvad der foregår med disse 'apokalyptiske' overskrifter, samt hvordan det vil påvirke dig.
Vil du have TL; DR? MP3 er ikke død, og det går ingen steder.
En af hovedårsagerne til, at Fraunhofer gav slip på MP3, var alder. Det kan ikke længere konkurrere med sine nyere og mere skinnende codec-fætre. Deres forslag? Brug Advanced Audio Coding (AAC) i stedet. Tilfældigvis har Fraunhofer også det (igangværende) patent på AAC, så vi har et par MP3 -alternativer, du kan vælge imellem nedenfor.
MP3 -alternativer
Din MP3 -samling forbrænder ikke pludselig, ligesom eksisterende encodere og dekodere fortsat vil producere MP3 -filer. Når det er sagt, er MP3 lidt dateret nu. Der er flere gratis alternative lydformater du kan bruge til at gemme din digitale musik nu.
- AAC - Avanceret lydkodning, som nævnt ovenfor, er efterfølgeren til MP3. Det eneste problem er, at formatet i sig selv nu ser lidt dateret ud. Ikke desto mindre opnår AAC generelt bedre lydfidelitet end MP3 med lignende bitrater og filstørrelser. AAC er også et tabsformat.
- Ogg Vorbis - Vorbis-format, almindeligt anvendt i forbindelse med Ogg-containerformatet. Det er den bedre, lidt yngre, open source -fætter til MP3. På trods af at Ogg byder på bedre komprimering, højere bithastigheder og generelt bedre lydkvalitet, tog Ogg aldrig fart på samme måde som MP3 på grund af mangel på understøttede enheder. Ogg er også et tabsformat.
- FLAC - The Free Lossless Audio Codec er det mest populære tabsfrie lyd-codec-format. Hvorfor? FLAC tilbyder en nøjagtig lydkopi af kildematerialet, halvdelen af størrelsen på en traditionel cd. De lyde, der er mest påvirket af MP3 (f.eks. Guitarer, cymbaler, rumklang osv.), Forbliver skarpe på trods af at de er væsentligt komprimeret. FLAC er et tabsfrit format.
MP3 er ikke død
Du har intet at bekymre dig om. Du kan fortsætte med at rippe til MP3, og dine enheder vil fortsætte med at afspille din musik. På lang sigt vil det i det mindste være værd at undersøge et nyere lydformat til din samling. Kompressionsteknikker vil gå fremad og filstørrelser på nøjagtige kopier falder.
Derudover er det værd at overveje lagerkapacitet. Da de første bærbare MP3 -afspillere ankom med 32 MB lagerplads, var det fedt nok , men åbenbart ikke nok. Den største lagerplads til en iPod Classic var 160 GB. At kunne stødes med en brugerdefineret opgradering af lager til hele 240 GB - godt 1.000.000 individuelle MP3 -spor. Pointen er, at når lagerstørrelsen stiger og den fysiske størrelse falder, kan vi gøre mere med mindre.
Endelig fortsætter internettet med at ændre, hvordan vi lytter til musik. Jeg plejede at piratkopiere musik, fordi jeg ikke havde råd til at betale $ 12-20 for hvert nyt album, der udkom. Nu har jeg en Spotify -familieabonnementskonto med adgang til millioner af numre og en Amazon Prime -konto med flere millioner. Det eneste, der begrænser mig, er min internetforbindelse, og selv da har de begge muligheder for offline downloads i formater af høj kvalitet.
Det er ikke så vigtigt, som det engang var, men MP3 er ikke dødt.
Hvad er dit foretrukne lydformat? Har du brug for den skarpe virkelighed uden tab? Eller ekstrem komprimering af et tabsformat? Har dit musikforbrug ændret sig siden streamingtjenester blev udbredt? Efterlad mig en linje i kommentarerne, så vender jeg tilbage til dig.
Billedkredit: Ti Santi via Shutterstock.com
Del Del Tweet E -mail En begyndervejledning til animering af taleAnimering af tale kan være en udfordring. Hvis du er klar til at begynde at tilføje dialog til dit projekt, nedbryder vi processen for dig.
Læs Næste Relaterede emner- Teknologi forklaret
- Underholdning
- MP3
- Filkomprimering
- Lydkonverter
Gavin er Junior Editor for Windows og Technology Explained, en regelmæssig bidragsyder til den virkelig nyttige podcast og en regelmæssig produktanmelder. Han har en BA (Hons) Contemporary Writing med digitale kunstpraksis pillet fra Devons bakker samt over et årti med professionel skriveerfaring. Han nyder rigelige mængder te, brætspil og fodbold.
Mere fra Gavin PhillipsAbonner på vores nyhedsbrev
Tilmeld dig vores nyhedsbrev for at få tekniske tips, anmeldelser, gratis e -bøger og eksklusive tilbud!
Klik her for at abonnere