MP3到底是什么？

编译/JJW

来源/science.howstuffworks.com/innovation/everyday-innovations/invented-mp3s.htm

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你是否曾经在寝室的夜晚，偷偷戴着MP3播放器躺在被窝里悄悄地听着喜好的音乐？那个时候我们还没有智好手机、还没有高速网络。
许多无聊的光阴就靠各式各样的MP3播放器陪我们读过的，可能是一个人听，也或许是通过3.5mm孔口的分线器与喜好的人分享音乐。
我们对MP3已经不能再熟习了，但是你知道MP3实在并不但是一个播放器的名字，还是一种编码和格式吗？又是谁发明了MP3呢？

MP3到底是什么？

MP3实在是一种非常盛行的音频文件编码和有损压缩格式。
它的涌如今很大程度上促进了当代数字音乐在线利用率的快速增长，而且给我们消费音乐的办法带来了很大的变革。
它完全的名称叫“动态图像专家组音频层 - 3”（MPEG-1 Audio Layer III）。

MPEG代表的是“动态图像专家组”，该组织成立于1988年，致力开拓视频、音频的压缩编码技能。
MPEG是国际标准组织（ISO）的一个分支，其总部位于日内瓦，卖力为环球各行各业制订标准。

各地的跑步者都要感谢MP3的发明

MP3可以将单声道或立体声道的数字音频压缩到其原始大小的十分之一旁边的电脑上、CD、DVD或MP3播放器中（HiFi 党听的无损格式音乐为.flac大小刚好为一样平常MP3的十倍）。
这一过程实在是会丢失一点音频质量的，但比较较而言，对付大多数人来说，MP3已经是很好的选择了。

MP3是如何将音频压缩的呢？

首先，MP3编码器将音频数据量化为数字，将这些数字全部除以其余一个数字并且进行舍入来缩小。
这样可以缩放音频的各个频带以调度精度。

然后，编码器利用霍夫曼编码（一种无损数据压缩的熵编码），将这些数字转换成更短的二进制信息串。
这样一个过程就保持了尽可能高的音质，同时又减少了数据文件的大小。

霍夫曼树 图源/wikipedia

除此之外，MP3还利用了一些“生理声学”的知识（比如人们如何感知声音）来将音频文件压缩到更小。

比如，它会丢弃人耳实际听得到的声音范围之外的数据（我们人耳的听觉范围是20Hz到20,000Hz）。

MP3编码也利用了哈斯效应，这是一种双耳生理声学效应：在第一声发出后25-35毫秒内发出第二声，我们人耳只能听到一个整体领悟的声音；但是如果超过35毫秒，我们就能听出第二声源。
MP3编码可以将一些相似的声音整合，从而减少数据。
这种丢弃音频数据的方法方向也是MP3被称为有损压缩方法的缘故原由。
（也是一些发热友不待见的缘故原由）

这也是我们玩吃鸡时能听音辩位的缘故原由 图源/google

这项名誉归谁？

MP3格式从1995年开始盛行于全天下，但它的发展早在几年前就开始了。
MP3根源于许多早期的数字编码研究，个中最值得把稳的是Karlheinz Brandenburg的博士论文，他常被一些人称为“MP3之父”，但如果碰着他本人，他一定会见告你这不是他一个人能够完成的。

MP3的发明团队，戴耳机的为Karlheinz Brandenburg 图源/google

20世纪80年代初，Brandenburg 在攻读博士学位期间，其教授鼓励他和其他学生研究通过综合业务数字网（ISDN）电信线路传输音乐文件的方法。
Brandenburg 则研究了生理声学，并且提出了一种高效的音频压缩算法，他称之为频域最优编码（OCF）。

后来 Brandenburg 成为了助理教授并连续他的研究，他曾与弗劳恩霍夫集成电路研究所（德国56家研究机构的成员，弗劳恩霍夫协会成员）互助，与纽伦堡大学建立起了互助关系。
在研究所中，OCF由团队进行了改进，得到了许多其他研究职员的帮助，一种叫做自适应光谱感知熵编码（ASPEC）编解码器就这样出身了。

在20世纪80年代末和90年代初期，MPEG收到了各个团体的发起，希望采取它们的编码方法。
MPEG选择了多种提案，将这些提案合并为三种格式：MPEG-1 Audio Layer I，Layer II和Layer III。
个中MPEG-1 Audio Layer III便是紧张基于ASPEC。

Brandenburg 和在弗劳恩霍夫集成电路研究所参与该项目的其他工程师一起开拓了MP3编码和解码所须要的软件和硬件。
1993年，Brandenburg 正式加入弗劳恩霍夫集成电路研究所成为个中一员，担当音频/多媒体部门的卖力人。
2000年，由于MP3的发明，Brandenburg 等三人代表全体团队得到了“德国未来奖”。
2007年，国际消费电子协会（CEA）将 Brandenburg 和其余两名紧张贡献者引入了 CEA 的名人堂。

PS：CEA名人堂 是国际消费电子协会为那些对消费电子领域做出突出贡献或创造过大众熟知的电子产品的创始人或工程师所设计的最大声誉。
从工业时期的托马斯・爱迪生到 LG 电子、森海塞尔的创始人、苹果公司创始人史蒂夫・乔布斯、沃兹尼亚克还有 PS 之父久多良木健都是 CEA 名人堂中的成员...

每一项创新都依赖于先前的打破，因此在MP3涌现之前所做的干系研究不可忽略。
例如，哈斯效应因此赫尔穆特哈斯的名字命名的，赫尔穆特哈斯于1949年在他的博士论文中提出了这一想法。
同年，克劳德喷鼻香农和罗伯特范宁提出了赫夫曼编码的前身。
大卫霍夫曼是法诺的学生，他在1952年改进了他们的技能。
MP3研究职员便是正在这些巨人的肩膀上才得到的成功。

乃至当年的美国歌手苏珊娜薇佳（Suzanne Vega）也在个中做出过一个小小的贡献，由于 Brandenburg 和他的团队曾经考试测验压缩她的歌曲“Tom's Dinner”的无伴奏版，以确认其音频压缩技能是否成熟。

MP3的影响和未来

回到当年，很少有人能够预测到MP3对付未来音乐家当的冲击。
1997年，MP3播放器软件 Winamp 上市。
同年，微软的 Windows Media Player 开始支持MP3 格式文件播放。
在20世纪90年代末期，各种各样昂贵的MP3便携播放器也开始涌现，比如之前猫哥先容过的 Walkman系列以及后来苹果设计的 iPod...

Saehan Information System的 MPMAN 图源/wikipedia

由于MP3的无处不在，更加方便了音乐的传播过程。
1999年，点对点（P2P）音乐共享做事 Napster 推出，它供应了前所未有的规模化数字音乐，因此还引发了许多侵权、造孽音乐下载、盗版等争议。
美国唱片协会 ahi 深究了 Napster及个人音乐下载者的任务，终极 Napster 在2001年被关闭。

但是数字音乐的趋势无法逆转，许多事情室虽然在连续打击盗版，但还是接管了在线音乐发卖的办法。
事情室开始将他们的大部分音乐容许给Apple、亚马逊等公司。

JJW认为：其实在中国，"大众年夜众的版权意识太弱了，许多这样的行为放在其他国家可能都是犯法的。
或者说，海内的盗版家当十分专横狂，原创正版只能依赖虔诚粉丝的支持才能够得到部分利润。
这也是我们能够在海内得到许多免费资源的缘故原由，不知道是幸运还是不幸。

对付未来，MP3已经深入我们的生活之中，这已经成了数字音乐的常态，它拥有者强大的用户根本和更长的历史。
虽然目前已经涌现了AAC格式（高品质音乐格式），它比MP3表现出了更好的性能，但是由于专利保护，它的利用范围较小且大多是须要收费的。

MP3这个词伴随了我们整整一代人，或许未来高速网络的遍及会让MP3逐渐退出时期的舞台，更高品质的无损音乐将走上顶峰。
但是它给我们带来的音乐体验是无法替代的。

如果真有那么一天到来，不要忘却它的存在。