Home-theater-designers
Германската фондация, която притежава патента за почитания „стар“ музикален формат MP3, наскоро обяви, че ще остави своя патент да изтече. MP3 издуха широко споделяне на аудио файлове през 90-те и началото на 2000-те. Комбинацията от компресиране на данни, размер на файла и запазено качество на звука гарантира, че аудиоформатът е заснет до известност от двете страни на аргумента за пиратството.
Заглавията гласят „MP3 е мъртъв“, но всеки истински аудиофил знае, че истинската смърт е много малко вероятна. Въпреки това е време да разгледаме историята на световноизвестен аудио формат и това, което може да дойде в близко бъдеще.
Как точно работи MP3?
В зависимост от възрастта и злоупотребата на ушите ви, слуховият ви честотен диапазон е между 20 Hz и 20 000 Hz. Освен това ушите ни са най -чувствителни към звукови честоти между 2 kHz и 5 kHz. Слухът ни също е ограничен от способността ни да филтрираме и обработваме аудио сигнали, когато пристигнат.
Кредит на изображението: flatvector чрез Shutterstock
Маскирането на честотата - ключът към компресирането на MP3 - разчита на неспособността на мозъка да прави разлика между определени сигнали.
Представете си, че имаме два звука. Те имат много сходни честоти (например 200 Hz и 210 Hz), но се възпроизвеждат с различна сила на звука. По -слабият звук се чува сам по себе си, но по -силният се различава само ако се възпроизвеждат едновременно. Процесът на покриване на една честота с друга близка честота се нарича „маскиране“. Маскирането на честотата работи ефективно в горната и долната част на аудио спектъра.
Извличане на компактдиск
Да предположим, че копираме компактдиск на вашия компютър. Музиката на компактдиска се пробва 44 100 пъти в секунда (44,1 kHz). Пробите са с дължина 2 байта (1 байт е 16 бита). MP3 поддържа няколко скорости, но обикновено използва CD-стандарта 44,1 kHz.
как да премахнете воден знак от снимката
Отделен MP3 файл се състои от MP3 рамки, включващи заглавка и блок данни. Всеки кадър съдържа 1,152 проби. Технически това са две „гранули“ от 576 проби. Пробите се пропускат през филтър, който допълнително разделя звука на специфичен набор от 32 честотни диапазона. След това MP3 алгоритъмът допълнително разделя тези 32 честотни ленти на коефициент 18, създавайки 576 още по -малки ленти. Всяка лента съдържа 1/576 -та от честотния диапазон на оригиналната проба (когато започнахме да копираме компактдиска на вашия компютър).
Кредит на изображението: Ким Мейрик чрез Уикимедия
На този етап два сложни математически алгоритма вършат своята работа: Модифицирана дискретна косинусна трансформация (MDCT) и Бързи преобразувания на Фурие (FFT). Всеки изпълнява различен процес върху разбития изходен материал.
БФФ анализират всяка честотна лента за звуци, които могат лесно да бъдат маскирани, като се уверят, че маскирането на честотата запазва жизнените звуци в песента.
След това пробите се сортират и предават на MDCT. MDCT превръща всяка лента в набор от спектрални стойности. Спектралните стойности представляват по -точно начина, по който нашият слух интерпретира звука. Следователно много компресирани аудио енкодери използват спектрални стойности за премахване на аудио данни. След като спектралната информация и анализът на гранулата приключат, започва действителният процес на компресиране.
Кратка история на MP3
Спомняте ли си първия си MP3 плейър? Имах късмета да имам оригинален iPod - докато мъж с нож не го освободи от притежанието ми. Минидискове все пак бяха много по -готини.
Независимо от това, когато оригиналният iPod бързо ескалира желанието за MP3 (през 2001 г.), форматът вече е на осем години. Освен това MP3 вече вълнуваше интернет и други преносими цифрови музикални устройства.
Откъде дойде MP3?
MP3 беше a М овинг P иктура И xperts G roup (MPEG) дизайн, като част от оригиналния му стандарт за аудио и видео компресия MPEG-1. MP3 е съкращение от MPEG-1 Audio Layer III, одобрен за употреба през 1991 г. и окончателно публикуван през 1993 г.
Идеята зад MP3 е доста готина.
MP3 алгоритъмът се възползва от ограниченията на възприятията на човешкия слух, наричани слухово маскиране. Слуховото маскиране възниква, когато възприемането на един звук е повлияно от наличието на друг. Освен това всяка песен съдържа аудио елементи, незабележими за цялостното слушане. Манфред Р. Шрьодер за първи път предлага психоакустичен маскиращ кодек през 1979 г. Въпреки това едва с формирането на MPEG (като подкомитет на ISO/IEC) през 1988 г. започва съгласувана инициатива за глобален стандарт.
Има още едно важно име в историята на MP3: Karlheinz Brandenburg. Бранденбург започва работа по компресиране на цифрова музика през 80 -те години на миналия век, завършвайки докторската си дисертация през 1989 г. различни режими на компресия, върху които е работил откриха ограничения както в наличните по онова време технологии, така и в проектирането на ранните процеси на кодиране. Той, заедно с други основатели на MPEG, осъзна, че само нова система ще бъде достатъчна.
Институтът Фраунхофер
През 1990 г. Бранденбург става асистент в университета в Ерланген-Нюрнберг. Той продължава работата си по компресия с Дружеството на Фраунхофер (в крайна сметка ще се присъедини към Фраунхофер 1993).
'Имахме аудио подгрупата в групата за филми [MPEG]', обясни Бранденбург в Интервю за NPR . „В крайна сметка всички заедно постигнахме компромис, който имаше различни режими, така наречените слой I, слой II, слой III. . . И повечето от нашите идеи отидоха в режимите на компресия в MPEG аудио. . . който беше най -сложният и този, който дава най -добро качество при ниски битрейтове - това се нарича слой III. '
Бранденбург използва песента „Tom's Diner“ на Suzanne Vega, за да усъвършенства алгоритъма за компресиране, като го слуша отново и отново, за да се увери, че неговото карене не повлиява неблагоприятно върху записа на гласа на Vega.
MP3 експлодира
MP3 престоя в застой няколко години след официалното му пускане, кодекът се счита за 'твърде сложен' за широко разпространение.
През 1997 г. обаче нещата се промениха - бързо.
Първо, „австралийски студент“ купи професионален софтуер за кодиране l3enc от немска компания. Той обърна инженерния софтуер, прекомпилира го и го качи на FTP на университет в САЩ с ПРОЧЕТИ МЕ файл, казващ: „Това е безплатна програма благодарение на Fraunhofer.“ Този малък акт незабавно промени достъпа до MP3 кодиране и декодиране. Внезапно поставянето на компактдиск във вашия компютър извежда висококачествен звук с малки размери на файлове.
Второ, Nullsoft пусна уважавания аудио плейър Winamp. MP3, извлечени от компактдиск, могат лесно да се възпроизвеждат на компютър.
В същото време интернет се разпространи в милиони домове по целия свят. Милиони твърди дискове се пълнеха с MP3 , и форматът стана предпочитаният формат за споделяне на аудио файлове за ранните услуги за споделяне на файлове от типа peer-to-peer, като Napster, Gnutella и eDonkey (Gnutella беше друг проект на Nullsoft). Музикалното пиратство беше живо и разпространено и в немалка степен беше подпомогнато от възхода на MP3.
MP3 плейъри
В допълнителна полза за утвърдената аудио индустрия се появиха преносими MP3 плейъри. В началото на 90 -те години Институтът Фраунхофер се опита и не успя да създаде търгуем MP3 плейър. Просто беше твърде рано за широко приемане. Имаше нужда от гореспоменатата комбинация от споделяне на файлове, разпространение на интернет и софтуер за копиране, за да даде инерция на преносимите MP3 плейъри.
Южнокорейската компания, Elger Labs, представи MPMAN F10 от 250 долара, пълен с огромните 32 MB памет. Това не беше умопомрачителната искра за индустрията, каквато я познаваме. Това отличие принадлежи на Diamond Rio PMP300, също с 32 MB.
Успехът на Diamond Rio привлече нежелано внимание. Американската асоциация на звукозаписната индустрия (RIAA) съди Diamond Multimedia Systems (производителя) - и загуби. RIAA обаче правилно прие, че това е началото на ендемично музикално пиратство, което продължава и до днес.
Какво се случи след това, питате?
Е, малко известно устройство, наречено iPod излезе на пазарите, напълно легитимирайки MP3 като де факто аудио формат по онова време, и RIAA започна своя (продължаващ) кръстоносен поход срещу пиратите по целия свят.
Останалото, както казваме, е история.
Защо тогава умира MP3?
Институтът Фраунхофер притежава патента MP3. На 23 април 2017 г. останалите им патенти са изтекли. Следователно Fraunhofer вече не може да издава нови MP3 лицензи. Обяснихме какво точно се случва с тези „апокалиптични“ заглавия, както и как това ще ви се отрази.
Искате TL; DR? MP3 не е мъртъв и няма да отиде никъде.
Една от основните причини, които Фраунхофер посочи, за да се откаже от MP3, е възрастта. Той вече не може да се конкурира с по-новите си и по-блестящи кодек-братовчеди. Тяхното предложение? Вместо това използвайте Advanced Audio Coding (AAC). По стечение на обстоятелствата Fraunhofer също притежава (текущия) патент за AAC, така че имаме няколко MP3 алтернативи, от които можете да избирате по -долу.
MP3 алтернативи
Вашата MP3 колекция няма да изгори изведнъж, както съществуващите енкодери и декодери ще продължат да произвеждат MP3 файлове. Въпреки това, MP3 вече е малко остарял. Има няколко безплатни алтернативни аудио формати можете да използвате за съхранение на вашата цифрова музика сега.
- AAC - Разширеното аудио кодиране, както бе споменато по-горе, е наследник на MP3. Единственият проблем е, че самият формат сега изглежда малко остарял. Независимо от това, AAC обикновено постига по -добра точност на звука от MP3, със сходни битрейтове и размери на файлове. AAC също е формат със загуба.
- Ог Ворбис - Формат Vorbis, обикновено използван заедно с формата на контейнера Ogg. Това е по -добрият, малко по -млад братовчед с отворен код за MP3. Въпреки че Ogg се отличава с по-добра компресия, по-висока скорост на предаване и като цяло по-добро качество на звука, Ogg никога не излита по същия начин като MP3 поради липса на поддържани устройства. Ogg също е формат със загуба.
- FLAC - Безплатният аудио кодек без загуби е най-популярният формат аудио кодек без загуби. Защо? FLAC предлага точно аудио копие на изходния материал, в половината от размера на традиционен компактдиск. Звуците, които са най -засегнати от MP3 (например китари, тарелки, реверберация и др.), Остават свежи, въпреки че са значително компресирани. FLAC е формат без загуби.
MP3 не е мъртъв
Няма за какво да се притеснявате. Можете да продължите да копирате в MP3 и вашите устройства ще продължат да възпроизвеждат вашата музика. В дългосрочен план ще си струва поне да проучите по-нов аудио формат за вашата колекция. Техниката на компресия ще напредне и размерите на файловете с точни копия ще намалят.
Освен това си струва да се обмисли капацитетът за съхранение. Когато пристигнаха първите преносими MP3 плейъри с 32 MB памет, това беше така готино , но очевидно не е достатъчно. Най -голямото място за съхранение на iPod Classic беше 160 GB. Че може да бъде ударен с персонализирана надстройка за съхранение до огромните 240 GB - над 1 000 000 отделни MP3 песни. Въпросът е, че с увеличаване на размера на хранилището и намаляване на физическия размер, можем да направим повече с по -малко.
И накрая, интернет продължава да променя начина, по който слушаме музика. Използвах пиратска музика, защото не можех да си позволя да платя $ 12-20 за всеки нов албум, който излезе. Сега имам акаунт за семеен план Spotify с достъп до милиони песни и акаунт в Amazon Prime с още милиони. Единственото нещо, което ме ограничава, е моята интернет връзка и дори тогава и двамата имат опции за офлайн изтегляне във висококачествени формати.
Не е толкова важно, колкото преди, но MP3 не е мъртъв.
Какъв е предпочитаният от вас аудио формат? Имате ли нужда от чистата реалност без загуби? Или изключително компресиране на формат със загуба? Промени ли се използването на музика, след като услугите за стрийминг станаха широко разпространени? Оставете ми ред в коментарите и ще се свържа с вас.
Кредит на изображението: Ти Санти чрез Shutterstock.com
Дял Дял Туит електронна поща Ръководство за начинаещи по анимиране на речтаАнимирането на речта може да бъде предизвикателство. Ако сте готови да започнете да добавяте диалог към вашия проект, ние ще разбием процеса вместо вас.
Прочетете Напред Свързани теми- Обяснена технология
- Развлечения
- MP3
- Компресиране на файлове
- Аудио конвертор
Гавин е младши редактор за Windows и обяснени технологии, редовен сътрудник на наистина полезен подкаст и редовен рецензент на продукти. Той има бакалавърска степен „Съвременно писане“ с дигитални арт практики, ограбен от хълмовете на Девън, както и над десетилетие професионален опит в писането. Той се радва на обилно количество чай, настолни игри и футбол.
Още от Гавин ФилипсАбонирайте се за нашия бюлетин
Присъединете се към нашия бюлетин за технически съвети, рецензии, безплатни електронни книги и изключителни оферти!
Щракнете тук, за да се абонирате