Home-theater-designers
Немецкий фонд, владеющий патентом на почтенный «старый» музыкальный формат MP3, недавно объявил о прекращении действия патента. MP3 широко распространил аудиофайлы в 1990-х и начале 2000-х годов. Сочетание сжатия данных, размера файла и сохраненного качества звука обеспечило известность аудиоформату по обе стороны аргумента о пиратстве.
Заголовки гласят: «MP3 мертв», но любой настоящий аудиофил знает, что настоящая смерть маловероятна. Тем не менее, пришло время взглянуть на историю всемирно известного аудиоформата и на то, что может произойти в ближайшем будущем.
Как именно работает MP3?
В зависимости от возраста и жестокого обращения с вашими ушами диапазон частот вашего слуха составляет от 20 Гц до 20 000 Гц. Кроме того, наши уши наиболее чувствительны к звуковым частотам от 2 до 5 кГц. Наш слух также ограничен нашей способностью фильтровать и обрабатывать звуковые сигналы по мере их поступления.
Кредит изображения: flatvector через Shutterstock
Частотная маскировка - ключ к сжатию MP3 - основана на неспособности мозга различать определенные сигналы.
Представьте, что у нас есть два звука. У них очень похожие частоты (например, 200 Гц и 210 Гц), но они воспроизводятся с разной громкостью. Более слабый звук слышен сам по себе, но более сильный можно различить только при одновременном воспроизведении. Процесс перекрытия одной частоты другой близкой частотой называется «маскированием». Частотная маскировка эффективно работает в верхней и нижней частях звукового спектра.
Копирование компакт-диска
Предположим, мы копируем компакт-диск на ваш компьютер. Музыка на компакт-диске дискретизируется 44 100 раз в секунду (44,1 кГц). Образцы имеют длину 2 байта (1 байт равен 16 битам). MP3 поддерживает несколько скоростей, но обычно использует стандарт CD 44,1 кГц.
почему часы на моем компьютере неправильные
Отдельный файл MP3 состоит из кадров MP3 с заголовком и блоком данных. Каждый кадр содержит 1152 отсчета. Технически это две «гранулы» из 576 проб. Сэмплы проходят через фильтр, который дополнительно разделяет звук на определенный набор из 32 частотных диапазонов. Алгоритм MP3 затем делит эти 32 полосы частот на коэффициент 18, создавая 576 полос еще меньшего размера. Каждая полоса содержит 1/576 часть частотного диапазона исходного сэмпла (когда мы начали копировать компакт-диск на ваш компьютер).
Кредит изображения: Ким Мейрик через Викимедиа
На этом этапе свою работу выполняют два сложных математических алгоритма: Модифицированное дискретное косинусное преобразование (MDCT) и быстрое преобразование Фурье (FFT). Каждый выполняет свой процесс с разбитым исходным материалом.
БПФ анализирует каждую полосу частот на предмет звуков, которые можно легко замаскировать, гарантируя, что частотная маскировка сохраняет жизненно важные звуки на дорожке.
Затем образцы сортируются и передаются в MDCT. MDCT превращает каждую полосу в набор спектральных значений. Спектральные значения более точно представляют способ интерпретации звука нашим слухом. Поэтому многие кодеры сжатого звука используют спектральные значения для удаления аудиоданных. Как только спектральная информация и анализ гранулы завершены, начинается фактический процесс сжатия.
Краткая история MP3
Вы помните свой первый MP3-плеер? Мне посчастливилось иметь оригинальный iPod - пока человек с ножом не освободил его из моего владения. Мини-диски во всяком случае, были намного круче.
Тем не менее, к тому времени, когда в оригинальном iPod стремительно возросла потребность в MP3 (в 2001 году), этому формату было уже восемь лет. Кроме того, MP3 уже стал популярным в Интернете и на других портативных цифровых музыкальных устройствах.
Откуда появился MP3?
MP3 был M овладевать п картинка А ТАКЖЕ эксперты грамм roup (MPEG) как часть исходного стандарта сжатия аудио и видео MPEG-1. MP3 - это сокращение от MPEG-1 Audio Layer III, одобренное для использования в 1991 году и окончательно опубликованное в 1993 году.
Идея MP3 довольно крутая.
Алгоритм MP3 использует ограничения восприятия человеческого слуха, называемые слуховой маскировкой. Слуховая маскировка возникает, когда на восприятие одного звука влияет присутствие другого. Кроме того, каждая песня содержит аудиоэлементы, незаметные для общего восприятия прослушивания. Манфред Р. Шредер впервые предложил кодек психоакустической маскировки в 1979 году. Однако только после создания MPEG (как подкомитета ISO / IEC) в 1988 году началась согласованная инициатива по выработке глобального стандарта.
В истории MP3 есть еще одно важное имя: Karlheinz Brandenburg. Бранденбург начал работать над сжатием цифровой музыки в 1980-х, защитив докторскую диссертацию в 1989 году. различные режимы сжатия, над которыми он работал обнаружил ограничения в обеих доступных технологиях в то время, а также в разработке ранних процессов кодирования. Он вместе с другими членами-основателями MPEG понял, что достаточно будет только новой системы.
Институт Фраунгофера
В 1990 году Бранденбург стал доцентом Университета Эрланген-Нюрнберг. Он продолжил свою работу над компрессией с Обществом Фраунгофера (со временем он присоединился к Фраунгоферу в 1993 году).
«У нас была подгруппа аудио в группе кинофильмов [MPEG]», - пояснил Бранденбург в своем интервью. NPR интервью . «В конце концов, мы все вместе пришли к компромиссу, в котором были разные режимы, так называемые Layer I, Layer II, Layer III. . . И большая часть наших идей вошла в режимы сжатия звука в формате MPEG. . . который был самым сложным и давал лучшее качество при низких битрейтах - он назывался Layer III ».
Бранденбург использовал песню Сюзанны Вега «Tom's Diner», чтобы усовершенствовать алгоритм сжатия, слушая ее снова и снова, чтобы убедиться, что его действия не повлияли отрицательно на запись голоса Веги.
MP3 взрывается
MP3 пребывал в упадке в течение нескольких лет после своего официального выпуска, кодек считался «слишком сложным» для широкого использования.
Однако в 1997 году все изменилось - быстро.
Во-первых, «австралийский студент» купил профессиональное программное обеспечение для кодирования. l3enc от немецкой компании. Он полностью изменил конструкцию программного обеспечения, перекомпилировал его и загрузил на FTP-сервер американского университета с ПРОЧТИ МЕНЯ в файле написано: 'Это бесплатное ПО благодаря Fraunhofer'. Это небольшое действие мгновенно изменило доступ к кодированию и декодированию MP3. Внезапно, вставив компакт-диск в компьютер, вы получите высококачественный звук в крошечных размерах файлов.
Во-вторых, Nullsoft выпустила почтенный аудиоплеер Winamp. Файлы MP3, скопированные с компакт-диска, можно было легко воспроизвести на компьютере.
В то же время Интернет распространился в миллионы домов по всему миру. Миллионы жестких дисков были заполнены MP3-файлами , и этот формат стал предпочтительным форматом обмена аудиофайлами для ранних одноранговых служб обмена файлами, таких как Napster, Gnutella и eDonkey (Gnutella был еще одним проектом Nullsoft). Музыкальное пиратство процветало и процветало, и ему в немалой степени способствовал рост популярности MP3.
Mp3-плееры
Еще одним благом для устоявшейся аудиоиндустрии появились портативные MP3-плееры. В начале 1990-х Институт Фраунгофера попытался создать коммерческий MP3-плеер, но безуспешно. Для широкого применения это было просто слишком рано. Ему потребовалась вышеупомянутая комбинация обмена файлами, распространения Интернета и программного обеспечения для копирования, чтобы придать портативным MP3-плеерам импульс.
Южнокорейская компания Elger Labs представила MPMAN F10 за 250 долларов с колоссальными 32 МБ памяти. Это не была сногсшибательная искра для индустрии в том виде, в котором мы ее знаем. Эта награда принадлежит Diamond Rio PMP300, также имеющему 32 МБ.
Успех Diamond Rio привлек нежелательное внимание. Американская ассоциация звукозаписывающих компаний (RIAA) подала в суд на компанию Diamond Multimedia Systems (производителя) и проиграла. Однако RIAA правильно предположило, что это было началом эндемичного музыкального пиратства, которое продолжается по сей день.
Вы спросите, что случилось потом?
Ну, малоизвестное устройство под названием iPod поразили рынки, полностью узаконив MP3 как фактический аудиоформат того времени, и RIAA начало свой (продолжающийся) крестовый поход против пиратов по всему миру.
Остальное, как мы говорим, уже история.
Почему же тогда MP3 умирает?
Институт Фраунгофера владел патентом MP3. 23 апреля 2017 г. истек срок действия оставшихся патентов. Поэтому Fraunhofer больше не может выдавать новые лицензии MP3. Мы точно объяснили, что происходит с этими «апокалиптическими» заголовками, а также как они повлияют на вас.
Хотите TL; DR? MP3 не умер и никуда не денется.
Одной из главных причин отказа от MP3 Фраунгофер назвал возраст. Он больше не может конкурировать со своими более новыми и блестящими собратьями по кодекам. Их предложение? Вместо этого используйте Advanced Audio Coding (AAC). По совпадению, Фраунгофер также владеет (текущим) патентом на AAC, поэтому у нас есть несколько альтернатив MP3, из которых вы можете выбрать ниже.
MP3 Alternatives
Ваша коллекция MP3 не сгорит внезапно, так же как существующие кодировщики и декодеры будут продолжать создавать файлы MP3. Тем не менее, MP3 сейчас немного устарел. Есть несколько бесплатные альтернативные аудиоформаты теперь вы можете использовать его для хранения цифровой музыки.
- AAC - Advanced Audio Coding, как упоминалось выше, является преемником MP3. Единственная проблема в том, что формат сам по себе теперь выглядит немного устаревшим. Тем не менее, AAC обычно обеспечивает лучшую точность воспроизведения звука, чем MP3, с аналогичными битрейтами и размерами файлов. AAC также является форматом с потерями.
- Ogg Vorbis - Формат Vorbis, обычно используемый вместе с форматом контейнера Ogg. Это лучший, немного более молодой двоюродный брат MP3 с открытым исходным кодом. Несмотря на то, что Ogg имеет лучшее сжатие, более высокую скорость передачи данных и, в целом, лучшее качество звука, Ogg никогда не добивался того же успеха, что и MP3, из-за отсутствия поддерживаемых устройств. Ogg также является форматом с потерями.
- FLAC - Free Lossless Audio Codec - самый популярный формат аудиокодеков без потерь. Почему? FLAC предлагает точную звуковую копию исходного материала размером в половину традиционного компакт-диска. Звуки, на которые больше всего влияет MP3 (например, гитары, тарелки, реверберация и т. Д.), Остаются четкими, несмотря на значительное сжатие. FLAC - это формат без потерь.
MP3 не мертв
Тебе не о чем беспокоиться. Вы можете продолжить копирование в MP3, и ваши устройства будут продолжать воспроизводить вашу музыку. В долгосрочной перспективе стоит хотя бы изучить более новый аудиоформат для вашей коллекции. Техники сжатия будут продвигаться и размеры файлов точных копий уменьшатся.
Кроме того, стоит учесть емкость хранилища. Когда появились первые портативные MP3-плееры с объемом памяти 32 МБ, это было Круто , но явно недостаточно. Самый большой объем памяти для iPod Classic составлял 160 ГБ. Что может быть увеличен с помощью специального обновления хранилища до колоссальных 240 ГБ - более 1 000 000 отдельных треков MP3. Дело в том, что по мере увеличения размера хранилища и уменьшения физического размера мы можем делать больше с меньшими затратами.
Наконец, Интернет продолжает менять то, как мы слушаем музыку. Я использовал пиратскую музыку, потому что не мог позволить себе платить 12-20 долларов за каждый новый альбом, который выходил. Теперь у меня есть учетная запись семейного плана Spotify с доступом к миллионам треков и учетная запись Amazon Prime с миллионами других. Единственное, что меня ограничивает, - это мое подключение к Интернету, и даже в этом случае у них обоих есть варианты автономной загрузки в высококачественных форматах.
Это не так важно, как раньше, но MP3 жив.
Какой аудиоформат вы предпочитаете? Вам нужна четкая реальность без потерь? Или крайнее сжатие формата с потерями? Изменилось ли ваше использование музыки с тех пор, как стриминговые сервисы стали широко распространены? Оставьте мне строчку в комментариях, и я к вам вернусь.
Изображение предоставлено: Ти Санти через Shutterstock.com
Делиться Делиться Твитнуть Эл. адрес Руководство по анимации речи для новичковАнимировать речь может быть непросто. Если вы готовы начать добавлять диалоги в свой проект, мы разберем этот процесс за вас.
Читать далее Похожие темы- Объяснение технологии
- Развлечение
- MP3
- Сжатие файлов
- Аудио конвертер
Гэвин - младший редактор отдела Windows and Technology Explained, постоянный участник Really Useful Podcast и регулярный обозреватель продуктов. У него есть степень бакалавра (с отличием) в области современного письма с использованием методов цифрового искусства, разграбленных на холмах Девона, а также более десяти лет профессионального писательского опыта. Он любит много пить чая, настольные игры и футбол.
Ещё от Gavin PhillipsПодписывайтесь на нашу новостную рассылку
Подпишитесь на нашу рассылку технических советов, обзоров, бесплатных электронных книг и эксклюзивных предложений!
Нажмите здесь, чтобы подписаться