Home-theater-designers
De Duitse stichting die het patent bezit op het eerbiedwaardige 'oude' muziekformaat MP3 maakte onlangs bekend hun patent te laten verlopen. MP3 blies het delen van audiobestanden wijd open in de jaren negentig en het begin van de jaren 2000. De combinatie van datacompressie, bestandsgrootte en behouden audiokwaliteit zorgde ervoor dat het audioformaat aan beide kanten van het piraterijargument bekend werd.
De koppen luiden 'MP3 is dood', maar elke echte audiofiel weet dat een echte dood hoogst onwaarschijnlijk is. Desalniettemin is het tijd om te kijken naar de geschiedenis van een wereldberoemd audioformaat en wat er in de nabije toekomst kan gebeuren.
Hoe werkt MP3 precies?
Afhankelijk van de leeftijd en het misbruik van uw oren, ligt uw gehoorfrequentiebereik tussen 20 Hz en 20.000 Hz. Bovendien zijn onze oren het meest gevoelig voor geluidsfrequenties tussen 2 kHz en 5 kHz. Ons gehoor wordt ook beperkt door ons vermogen om audiosignalen te filteren en te verwerken zodra ze binnenkomen.
Afbeelding tegoed: flatvector via Shutterstock
Frequentiemaskering - de sleutel tot MP3-compressie - is gebaseerd op het onvermogen van de hersenen om onderscheid te maken tussen bepaalde signalen.
Stel je voor dat we twee geluiden hebben. Ze hebben zeer vergelijkbare frequenties (bijvoorbeeld 200 Hz en 210 Hz), maar ze worden op verschillende volumes afgespeeld. Het zwakkere geluid is op zichzelf hoorbaar, maar het sterkere is alleen te onderscheiden als ze tegelijkertijd worden afgespeeld. Het proces van het bedekken van de ene frequentie met een andere nabije frequentie wordt 'maskering' genoemd. Frequentiemaskering werkt efficiënt aan de boven- en onderkant van het audiospectrum.
Een cd rippen
Laten we aannemen dat we een cd naar uw computer rippen. De muziek op de cd wordt 44.100 keer per seconde gesampled (44,1 kHz). De samples zijn 2 bytes lang (1 byte is 16 bits). MP3 ondersteunt verschillende snelheden, maar gebruikt meestal de cd-standaard 44,1 kHz.
verander bestandstype pictogram windows 10
Een individueel MP3-bestand bestaat uit MP3-frames, met een header en een datablok. Elk frame bevat 1.152 samples. Technisch gezien zijn het twee 'korrels' van 576 monsters. De samples worden door een filter geleid dat het geluid verder verdeelt in een specifieke set van 32 frequentiebereiken. Het MP3-algoritme deelt die 32 frequentiebanden vervolgens verder met een factor 18, waardoor er 576 nog kleinere banden ontstaan. Elke band bevat 1/576ste van het frequentiebereik van de originele sample (toen we begonnen met het rippen van de cd naar je computer).
Afbeelding tegoed: Kim Meyrick via Wikimedia
In dit stadium doen twee complexe wiskundige algoritmen hun werk: de Gewijzigde discrete cosinustransformatie (MDCT) en snelle Fourier-transformaties (FFT). Elk voert een ander proces uit op het afgebroken bronmateriaal.
FFT's analyseren elke frequentieband op geluiden die gemakkelijk kunnen worden gemaskeerd, en zorgen ervoor dat de frequentiemaskering vitale geluiden in de track behoudt.
De monsters worden vervolgens gesorteerd en doorgegeven aan de MDCT. MDCT verandert elke band in een reeks spectrale waarden. Spectrale waarden geven nauwkeuriger weer hoe ons gehoor audio interpreteert. Daarom gebruiken veel gecomprimeerde audio-encoders spectrale waarden om audiogegevens te verwijderen. Zodra de spectrale informatie en de analyse van de korrel zijn voltooid, begint het eigenlijke compressieproces.
Een korte geschiedenis van MP3
Herinnert u zich uw eerste mp3-speler nog? Ik had het geluk een originele iPod te hebben -- totdat een man met een mes hem uit mijn bezit bevrijdde. MiniDiscs waren in ieder geval veel cooler.
Hoe dan ook, tegen de tijd dat de originele iPod het verlangen naar mp3's snel escaleerde (in 2001), was het formaat al acht jaar oud. Bovendien maakte MP3 al furore op internet en andere draagbare digitale muziekapparaten.
Waar komt mp3 vandaan?
MP3 was een m oving P icture EN experts G roup (MPEG) ontwerp, als onderdeel van de originele MPEG-1 audio- en videocompressiestandaard. MP3 is een afkorting van MPEG-1 Audio Layer III, goedgekeurd voor gebruik in 1991 en uiteindelijk gepubliceerd in 1993.
Het idee achter MP3 is best cool.
Het MP3-algoritme maakt gebruik van de perceptuele beperkingen van het menselijk gehoor, ook wel auditieve maskering genoemd. Auditieve maskering treedt op wanneer de perceptie van het ene geluid wordt beïnvloed door de aanwezigheid van een ander. Bovendien bevat elk nummer audio-elementen die niet waarneembaar zijn voor de algehele luisterervaring. Manfred R. Schroeder stelde in 1979 voor het eerst een psycho-akoestische maskeercodec voor. Het duurde echter tot de oprichting van de MPEG (als een subcommissie van de ISO/IEC) in 1988 dat een gezamenlijk initiatief voor een wereldwijde norm begon.
Er is nog een belangrijke naam in de geschiedenis van MP3: Karlheinz Brandenburg. Brandenburg begon in de jaren tachtig te werken aan digitale muziekcompressie en voltooide zijn proefschrift in 1989 verschillende manieren van compressie waaraan hij had gewerkt vond beperkingen in zowel beschikbare technologieën op dat moment, evenals het ontwerp van vroege coderingsprocessen. Hij realiseerde zich, samen met andere oprichtende MPEG-leden, dat alleen een nieuw systeem zou volstaan.
Het Fraunhofer Instituut
In 1990 werd Brandenburg een assistent-professor aan de universiteit van Erlangen-Neurenberg. Hij zette zijn werk aan compressie voort met de Fraunhofer Society (hij zou uiteindelijk lid worden van Fraunhofer 1993).
'We hadden de audio-subgroep binnen de filmgroep [MPEG]', legde Brandenburg in een NPR-interview . 'Uiteindelijk hadden we met z'n allen een compromis uitgewerkt met verschillende modi, de zogenaamde Layer I, Layer II, Layer III . . . En de meeste van onze ideeën gingen over de compressiemodi in MPEG-audio. . . wat de meest complexe was en degene die de beste kwaliteit gaf bij lage bitrates -- dat heette Laag III.'
Brandenburg gebruikte het nummer 'Tom's Diner' van Suzanne Vega om het compressiealgoritme te verfijnen, door er steeds weer naar te luisteren, om ervoor te zorgen dat zijn knutselen de opname van Vega's stem niet nadelig beïnvloedde.
MP3 explodeert
MP3 zat een paar jaar in het slop na de officiële release, de codec werd 'te ingewikkeld' geacht voor wijdverbreid gebruik.
In 1997 veranderden de dingen - snel.
Eerst kocht een 'Australische student' professionele coderingssoftware l3enc van een Duits bedrijf. Hij heeft de software reverse-engineered, opnieuw gecompileerd en geüpload naar een FTP van een Amerikaanse universiteit met een Leesmij bestand met de tekst: 'Dit is freeware dankzij Fraunhofer.' Deze kleine daad veranderde onmiddellijk de toegang tot MP3-codering en -decodering. Plotseling leverde het steken van een cd in uw computer hoogwaardige audio op in kleine bestandsgroottes.
Ten tweede bracht Nullsoft de eerbiedwaardige Winamp-audiospeler uit. MP3's die van een cd zijn geript, kunnen gemakkelijk op een computer worden afgespeeld.
Tegelijkertijd had het internet zich verspreid over miljoenen huizen over de hele wereld. Miljoenen HDD's vulden zich met MP3's , en het formaat werd het voorkeursformaat voor het delen van audiobestanden voor vroege peer-to-peer services voor het delen van bestanden, zoals Napster, Gnutella en eDonkey (Gnutella was een ander Nullsoft-project). Muziekpiraterij was springlevend en werd in niet geringe mate geholpen door de opkomst van mp3.
Mp3 spelers
In een verdere zegen voor de gevestigde audio-industrie verschenen draagbare MP3-spelers. In het begin van de jaren negentig had het Fraunhofer Instituut geprobeerd een verhandelbare mp3-speler te maken, maar dit mislukte. Het was gewoon te vroeg voor brede acceptatie. Het had de eerder genoemde combinatie van bestandsdeling, internetproliferatie en ripsoftware nodig om draagbare MP3-spelers momentum te geven.
Het Zuid-Koreaanse bedrijf Elger Labs introduceerde de $ 250 MPMAN F10, compleet met maar liefst 32 MB geheugen. Het was niet de verbluffende vonk voor de industrie zoals we die kennen. Die onderscheiding ligt bij de Diamond Rio PMP300, ook met 32 MB.
Het succes van de Diamond Rio trok ongewenste aandacht. De Recording Industry Association of America (RIAA) klaagde Diamond Multimedia Systems (de fabrikant) aan - en verloor. De RIAA ging er echter terecht van uit dat dit het begin was van endemische muziekpiraterij, die tot op de dag van vandaag voortduurt.
Wat gebeurde er daarna, vraag je?
Nou, een weinig bekend apparaat genaamd de iPod kwam op de markt en legitimeerde MP3 volledig als het de facto audioformaat van die tijd, en de RIAA begon zijn (voortdurende) kruistocht tegen piraten over de hele wereld.
De rest is, zoals we zeggen, geschiedenis.
Waarom sterft MP3 dan?
Het Fraunhofer Instituut was eigenaar van het MP3-patent. Op 23 april 2017 liepen hun resterende patenten af. Daarom kan Fraunhofer geen nieuwe MP3-licenties meer uitgeven. We hebben precies uitgelegd wat er aan de hand is met deze 'apocalyptische' koppen, en ook hoe het u zal beïnvloeden.
Wil je de TL;DR? MP3 is niet dood en gaat nergens heen.
Een van de belangrijkste redenen die Fraunhofer gaf om MP3 los te laten, was leeftijd. Het kan niet langer concurreren met zijn nieuwere en glanzender codec-neven. Hun suggestie? Gebruik in plaats daarvan Advanced Audio Coding (AAC). Toevallig heeft Fraunhofer ook het (lopende) patent voor AAC, dus we hebben hieronder een paar MP3-alternatieven waaruit je kunt kiezen.
MP3-alternatieven
Je MP3-collectie zal niet plotseling ontbranden, net zoals bestaande encoders en decoders MP3-bestanden zullen blijven produceren. Dat gezegd hebbende, MP3 is nu een beetje gedateerd. Er zijn meerdere gratis alternatieve audioformaten u kunt gebruiken om uw digitale muziek nu op te slaan.
- AAC -- Advanced Audio Coding, zoals hierboven vermeld, is de opvolger van MP3. Het enige probleem is dat het formaat op zich er nu een beetje gedateerd uitziet. Niettemin bereikt AAC over het algemeen een betere geluidskwaliteit dan MP3, met vergelijkbare bitrates en bestandsgroottes. AAC is ook een verliesgevend formaat.
- Ogg Vorbis -- Vorbis-formaat, vaak gebruikt in combinatie met het Ogg-containerformaat. Het is de betere, iets jongere, open source neef van MP3. Ondanks dat Ogg betere compressie, hogere bitsnelheden en over het algemeen betere audiokwaliteit biedt, is Ogg nooit op dezelfde manier van de grond gekomen als MP3 vanwege een gebrek aan ondersteunde apparaten. Ogg is ook een verliesgevend formaat.
- FLAC -- De Free Lossless Audio Codec is het populairste lossless audiocodec-formaat. Waarom? FLAC biedt een exacte audiokopie van het bronmateriaal, half zo groot als een traditionele cd. De geluiden die het meest worden beïnvloed door MP3 (bijv. gitaren, cimbalen, reverb, enz.) blijven helder ondanks dat ze aanzienlijk zijn gecomprimeerd. FLAC is een verliesvrij formaat.
MP3 is niet dood
Er is niets waar je je zorgen over hoeft te maken. U kunt doorgaan met rippen naar MP3 en uw apparaten blijven uw muziek afspelen. Op de lange termijn is het de moeite waard om op zijn minst een nieuwer audioformaat voor je verzameling te onderzoeken. Compressietechnieken zullen vooruitgaan en de bestandsgrootte van exacte kopieën zal afnemen.
Daarnaast is het de moeite waard om de opslagcapaciteit te overwegen. Toen de eerste draagbare mp3-spelers arriveerden met 32 MB opslagruimte, was het: koel , maar blijkbaar niet genoeg. De grootste opslagruimte voor een iPod Classic was 160 GB. Dat kan worden gestoten met een aangepaste opslagupgrade tot maar liefst 240 GB -- ruim 1.000.000 individuele MP3-tracks. Het punt is dat naarmate de opslagcapaciteit toeneemt en de fysieke omvang afneemt, we meer kunnen doen met minder.
Ten slotte blijft het internet de manier waarop we naar muziek luisteren veranderen. Ik gebruikte muziek piraterij omdat ik het me niet kon veroorloven om $ 12-20 te betalen voor elk nieuw album dat uitkwam. Nu heb ik een Spotify-gezinsabonnement met toegang tot miljoenen nummers en een Amazon Prime-account met miljoenen meer. Het enige dat me beperkt, is mijn internetverbinding, en zelfs dan hebben ze allebei opties voor offline downloads in hoogwaardige formaten.
Het is niet zo belangrijk als het ooit was, maar MP3 is niet dood.
Wat is je favoriete audioformaat? Heb je de scherpe realiteit van lossless nodig? Of extreme compressie van een lossy formaat? Is je muziekgebruik veranderd sinds streamingdiensten wijdverbreid zijn geworden? Laat een regel achter in de comments, en ik neem contact met je op.
Afbeelding tegoed: Ti Santi via Shutterstock.com
Deel Deel Tweeten E-mail Een beginnershandleiding voor het animeren van spraakHet animeren van spraak kan een uitdaging zijn. Als u klaar bent om dialoog aan uw project toe te voegen, zullen we het proces voor u opsplitsen.
Lees volgende Gerelateerde onderwerpen- Technologie uitgelegd
- Amusement
- MP3
- Bestandscompressie
- Audio-omzetter
Gavin is de Junior Editor voor Windows en Technology Explained, levert regelmatig bijdragen aan de Really Useful Podcast en recenseert regelmatig producten. Hij heeft een BA (Hons) Contemporary Writing met Digital Art Practices geplunderd uit de heuvels van Devon, evenals meer dan tien jaar professionele schrijfervaring. Hij geniet van overvloedige hoeveelheden thee, bordspellen en voetbal.
Meer van Gavin PhillipsAbonneer op onze nieuwsbrief
Word lid van onze nieuwsbrief voor technische tips, recensies, gratis e-boeken en exclusieve deals!
Klik hier om je te abonneren