MP3是如何诞生的?

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了MP3是如何诞生的?相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

MP3播放器 by Oleg Sergeichik(来源:Unsplash)

在上世纪90年代,如果有人能将几百首歌曲装进一个火柴盒大小的设备中,随身携带并随时随地听歌,简直就像奇迹一样。三十年过去了,从那个年代走过来的人们都经历过这种奇迹,而这一切的发生都要归功于世界上最流行的音频压缩格式、数字音乐的奠基者——MP3

MP3是一种音频压缩技术,全称为Moving Picture Experts Group Audio Layer III。它被设计用来大幅度地降低音频数据量,将音乐以1:10甚至1:12的压缩率压缩成容量较小的文件。而对于大多数听众来说,压缩后的音质与最初未压缩的音频相比并没有明显的下降。[1]

1988年, ISO(国际标准化组织)与IEC(国际电工委员会)成立了一个专门制定媒体编码(包括音频、视频、图片以及各种应用程序的传输和文件格式)标准的组织——MPEG(Moving Picture Experts Group,动态图像专家组)。

成立之初,MPEG中的编码专家便对一种被称为听觉掩蔽的现象(当一种声音的感知受到另一种声音的影响和损害时,就会发生听觉掩蔽)非常感兴趣,他们希望借此开发出一种高效的编码工具(或编解码器),并将它应用于高质量数字音频和视频传输中。

他们最先建造了一台被昵称为“直升机”的机器,可以将音频压缩到原始文件大小的8%。但是缺点也很明显,它和冰箱一样大小,太笨重了。于是这些专家又想到是否可以开发一种压缩算法,能达到相同的压缩效果。

这个时候, Karlheinz Brandenburg走进了人们的视野。

Karlheinz Brandenburg(来源:Wikipedia)

早在20世纪80年代初,Karlheinz Brandenburg就开始研究数字音乐的压缩,专注于人们如何感知音乐。1989年,Brandenburg在德国埃尔朗根-纽伦堡大学获得了电气工程博士学位,他的博士论文为后来MP3的发明奠定了基础。

1989年到1990年,Brandenburg在美国贝尔实验室工作期间,他的研究重点就是ASPEC(MP3的基础);1990年,他回到德国,成为埃尔朗根-纽伦堡大学的研究助理,并继续与Fraunhofer HHI研究所的科学家一起研究音乐压缩。1993年,Brandenburg加入了Fraunhofer HHI研究所并成为音频和多媒体部门的负责人。

在研究MP3的过程中,有一首歌曲自始至终都回响在Karlheinz Brandenburg的脑海中。这首歌就是来自美国民谣歌手Suzanne Vega的_Tom’s Diner_(收录在她1989年推出的专辑_Solitude Standing_中)。在一次采访中,Brandenburg曾透露:“我当时正在写博士论文,期间我阅读了一些HI-FI杂志,发现他们用_Tom’s Diner_这首歌测试扬声器。我当时就想,好吧,让我用这首歌来测试MP3。”

结果在测试中,Brandenburg发现在其他一切声音都很不错的码率下,Suzanne Vega的声音却非常糟糕。Vega的声音在无伴奏合唱中的细微差别需要Brandenburg的新算法必须在不破坏听众体验的前提下挑选出可以丢弃的声音。于是Brandenburg开始利用这首歌不断改进MP3方案,每改进一遍方案他都要一遍一遍地听歌。在听了几千遍_Tom’s Diner_之后,他终于成功了。

最后,在Karlheinz Brandenburg、Ernst Eberlein、Heinz Gerhäuser(曾任Fraunhofer IIS研究所所长)、Bernhard Grill、Jürgen Herre和Harald Popp六位科学家的共同努力下,MP3诞生了

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-CmRO1SB6-1656903501354)(https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/aec445a1575f42d490d5c06d3a7f194a~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image)]

从左至右:Harald Popp、Stefan Krägeloh、Harmut Schott、Berhard Grill、Heinz Gerhäuser、Ernst Eberlein、Karlheinz Brandenburg 和 Thomas Sporer。1987年拍摄于Fraunhofer IIS研究所(来源:https://www.fraunhofer.de/en.html

MP3的精妙之处在于,其中的算法在大幅缩减原始音频的数据量的同时,还能确保大部分听众的听音质量,而且它更容易存储和传输。

MP3的发明带来了音乐领域的一场颠覆性革命,彻底改变了人们聆听音乐的方式。在Napster等点对点音乐共享服务的支持下,MP3迅速席卷全球,但同时也带来了严重的盗版问题,在当时受到了音乐界人士的抵制和诟病。

Karlheinz Brandenburg本人也因为MP3获得了无数奖项。1994年,他因为对音频编码领域的持续贡献而获得了AES(Audio Engineering Society,国际音频工程协会)银奖;2000年,他获得了IEEE工程卓越奖;IEC将他评为电气工程领域最重要的120位发明家和决策者之一;2006年,他获得了德国十字勋章;2014年,他入选互联网名人堂创新者(Internet Hall of Fame Innovators)。

自2000年以来,Karlheinz Brandenburg一直在伊尔梅瑙工业大学担任电子媒体技术教授。同时,Brandenburg积极参与弗劳恩霍夫数字媒体技术研究所 (Fraunhofer Institute for Digital Media Technology) 的创立,目前担任该研究所所长。

问题征集

如果你想了解更多MP3诞生的故事,其发明过程中科学家们遇到的种种挫折和挑战;如果你想倾听Karlheinz Brandenburg教授对当今多媒体技术发展的见解以及了解他目前的研究领域;如果你想跟这位先驱人物进行一次深入的交流,欢迎来到LiveVideoStack的人物对话栏目。

是的,Karlheinz Brandenburg教授已经接受了LiveVideoStack的邮件采访邀请。

与往期的人物对话一样,这一次我们也把提问机会交给LVS的读者朋友。欢迎大家在评论区留言,向Karlheinz Brandenburg教授问出你最希望他回答的问题。我们会从中精选若干,然后一并发送给远在德国的Brandenburg教授,由他来为大家一一解答。

活动结束时间:2022年7月8日

Source:

https://baike.baidu.com/item/mp3/23904?fromtitle=MP3%E6%A0%BC%E5%BC%8F&fromid=290526&fr=aladdin

References:

https://blogs.windows.com/devices/2013/01/29/eureka-people-how-karlheinz-brandenburg-invented-the-mp3/

https://www.fraunhofer.de/en/quick-links/alumni/news/mp3-inventor-brandenburg-interview.html

https://www.techtimes.com/articles/207213/20170513/the-mp3-is-dead-heres-a-brief-history-of-mp3.htm

https://www.internethalloffame.org/inductees/karlheinz-brandenburg#:~:text=Dr.,been%20awarded%20about%20100%20patents.

https://en.wikipedia.org/wiki/Karlheinz_Brandenburg

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