¿Cómo funciona el MP3?
Un reproductor portátil utilizado para reproducir música en formato MP3 (ahora compatible con wma, wav y otros formatos). El reproductor MP3 portátil fue inventado originalmente por los coreanos Moon & Hwang en 1997 y solicitó las patentes correspondientes.
Explicación detallada del desarrollo tecnológico del formato MP3.
2.MP3 como formato de música
MPEG-1 Audio Layer 3, comúnmente conocido como MP3, es un popular formato de compresión y codificación de audio digital con pérdida. Está diseñado para reducir significativamente la cantidad de datos de audio, pero para la mayoría de los usuarios, la calidad del sonido de reproducción no se degradará significativamente en comparación con el audio original sin comprimir. Fue inventado y estandarizado en 1991 por un grupo de ingenieros del Fraunhofer-Gesellschaft, un instituto de investigación en Herlem.
MPEG-1 Audio Layer 3, comúnmente conocido como MP3, es un popular formato de codificación de audio digital y compresión con pérdida. Está diseñado para reducir significativamente la cantidad de datos de audio, pero para la mayoría de los usuarios, la calidad del sonido de reproducción no se degradará significativamente en comparación con el audio original sin comprimir. Fue inventado y estandarizado en 1991 por un grupo de ingenieros del Fraunhofer-Gesellschaft, un instituto de investigación en Herlem.
Inspección general
MP3 es un formato de compresión de datos. Descarta datos de audio PCM que no son importantes para el oído humano (similar a JPEG, que es una compresión de imágenes con pérdida), lo que da como resultado archivos de menor tamaño.
En MP3 se utilizan varias técnicas, incluida la psicoacústica, para determinar qué partes del audio se pueden descartar. El audio MP3 se puede comprimir a diferentes velocidades de bits, lo que proporciona una variedad de compensaciones entre el tamaño de los datos y la calidad del sonido.
El formato MP3 utiliza un mecanismo de conversión híbrido para convertir señales en el dominio del tiempo en señales en el dominio de la frecuencia:
* Filtro de cuadratura polifásico (PQF) de 32 bandas
* Filtro de coseno discreto modificado (MDCT) de 36 o 12 tomas; el tamaño de cada subbanda puede estar entre 0...1 y 2...31.
*Postprocesamiento de atenuación de aliasing
Según la especificación MPEG, AAC (Advanced Audio Coding) en MPEG-4 será el formato MP3 de próxima generación, aunque hay muchos esfuerzos importantes para crear y promover otros formatos. Sin embargo, debido a la popularidad sin precedentes del MP3, el éxito de cualquier otro formato es actualmente poco probable. MP3 no sólo tiene un amplio soporte de software de cliente, sino también un gran soporte de hardware, como reproductores multimedia portátiles (reproductores de MP3), reproductores de DVD y CD.
Desarrollo
La codificación MPEG-1 Audio Layer 2 fue originalmente un proyecto de transmisión de audio digital (DAB) de Deutsche Fors Chungs-und verschuanstalt für Luft-und Raumfahrt (más tarde llamado Deutsche Zentrum für Luft-und Raumfahrt, gestionado por Egon Meier-Engelen del Centro Aeroespacial Alemán (DLR). Este proyecto es el proyecto de investigación Eureka financiado por la Unión Europea y su nombre se conoce comúnmente como EU-147. El período de investigación de la UE-147 fue de 1987 a 1994.
Hacia 1991 aparecieron dos propuestas: Musicam (llamada Layer 2) y ASPEC (Adaptive Spectrum Sensing Entropy Coding). Se eligió el método Musicam propuesto por Philips de los Países Bajos, CCETT de Francia y el Institut für Rundfunktechnik de Alemania por su simplicidad, solidez a los errores y bajo esfuerzo computacional para una compresión de alta calidad. El formato Musicam basado en codificación de subbanda es un factor clave para determinar el formato de compresión de audio MPEG (velocidad de muestreo, estructura de cuadros, encabezado de datos, puntos de muestreo por cuadro). Esta tecnología y sus ideas de diseño están completamente integradas en la definición de los formatos de audio ISO MPEG Capa I, II y posteriores Capa III (MP3). El desarrollo de las normas estuvo a cargo de Leon van der Kerkhoff (primer nivel) y Gerhard Storr (segundo nivel) bajo la presidencia del Profesor Mussmann (Universidad de Hannover).
¿Leon van der Kerkhof de Holanda, Gerhard Stoll de Alemania, Yves Fran de Francia? El grupo de trabajo compuesto por los alemanes Ois Dehery y Karlheinz Brandenburg absorbió las ideas de diseño de Musicam y ASPEC, y añadió sus propias ideas de diseño para desarrollar MP3, que puede alcanzar la calidad de sonido de MP2 de 192 kbit/s a 128 kbit/s.
Todos estos algoritmos eventualmente pasaron a formar parte del primer grupo de estándares MPEG-MPEG-1 en 1992, dando como resultado el estándar internacional ISO/IEC 11172-3 publicado en 1993. El trabajo adicional sobre audio MPEG finalmente pasó a formar parte del segundo grupo de estándares MPEG, MPEG-2, desarrollado en 1994. El nombre oficial de esta norma es ISO/IEC 13818-3, que se publicó por primera vez en 2009.
La eficiencia de compresión de un codificador suele estar definida por la tasa de bits, ya que la tasa de compresión depende del número de bits (:es:profundidad de bits) y de la tasa de muestreo de la señal de entrada. Sin embargo, a menudo hay productos que utilizan parámetros de CD (44,1 kHz, dos canales, 16 bits por canal o 2x16 bits) como referencia de relación de compresión. La relación de compresión que utiliza esta referencia suele ser mayor, lo que también ilustra el problema de la relación de compresión con pérdida. compresión.
Karlheinz Brandenburg utilizó la canción "Tom's Dinner" de Susan Weig en CD para evaluar los algoritmos de compresión MP3. Se utilizó esta canción porque su melodía suave y simple hace que sea más fácil para las personas escuchar los defectos del formato comprimido durante la reproducción. Algunas personas llaman en broma a Susan Weig la "Madre del MP3". Los ingenieros de audio profesionales utilizan extractos de audio más serios y críticos (glockenspiels, grandis, acordeón,...) para evaluar la calidad subjetiva del formato de audio MPEG.
MP3 sale al público.
Para generar archivos de audio MPEG compatibles con bits (Capa 1, Capa 2, Capa 3), los miembros del Comité de Audio MPEG de ISO desarrollaron un software de simulación de referencia llamado ISO 1172-5 en lenguaje C. En algunos sistemas operativos que no son en tiempo real, se puede demostrar la primera decodificación de audio comprimido en tiempo real basada en DSP. Algunos otros audios MPEG se desarrollaron en tiempo real para transmisiones digitales (DAB para radio y DVB para televisión) para receptores de consumo y decodificadores.
Más tarde, el 7 de julio de 1994, Fraunhofer-Gesellschaft lanzó el primer codificador MP3 llamado l3enc.
El equipo de desarrollo de Fraunhofer eligió la extensión .mp3 (anteriormente .bit) en julio de 1995. Mucha gente puede utilizar el primer software en tiempo real WinPlay 3 (65438+ lanzado el 9 de septiembre de 1995) para codificar y reproducir archivos MP3 en sus computadoras personales. Debido a que los discos duros en ese momento eran relativamente pequeños (como 500 MB), esta tecnología era importante para almacenar música de entretenimiento en las computadoras.
MP2, MP3 e Internet
En junio de 1993 aparecieron en Internet archivos (MPEG-1 Audio Layer 2), que a menudo se reproducían con reproductores de audio MPEG. Más tarde, Tobias. Apareció Bading MAPlay desarrollado para Unix. MAPlay se lanzó por primera vez el 22 de febrero de 1999 y ahora se ha adaptado a la plataforma Microsoft Windows.
Al principio, los únicos productos codificadores de MP2 eran Xing Encoder y CDDA2WAV, un extractor de CD que convertía pistas de CD al formato WAV.
El Internet Underground Music Archive (IUMA) es ampliamente considerado como el creador de la revolución de la música en línea. IUMA es el primer sitio web de música de alta fidelidad en Internet. Antes de que los MP3 e Internet se hicieran populares, había miles de registros MP2 con licencia.
Desde la primera mitad de 1995 hasta finales de los 90, el MP3 comenzó a florecer en Internet. La popularidad del MP3 se debe principalmente al éxito de empresas y paquetes de software como Winamp lanzado por Nullsoft en 1997 y Napster lanzado por Napster en 1999. Promueven el desarrollo mutuo. Estos programas permiten a los usuarios normales reproducir, crear, disfrutar y recopilar archivos MP3 fácilmente.
El debate sobre el intercambio de archivos MP3 entre pares se ha extendido rápidamente en los últimos años, principalmente porque la compresión hace posible el intercambio de archivos, mientras que los archivos sin comprimir son demasiado grandes para compartirlos. Debido a que los archivos MP3 se distribuyen ampliamente a través de Internet, algunos de los principales fabricantes de discos han demandado a Napster para proteger sus derechos de autor (consulte Derechos de propiedad intelectual).
Los servicios comerciales de distribución de música en línea, como iTunes Music Store, a menudo eligen otros formatos de archivos de música propietarios que admiten la gestión de derechos digitales (DRM) para controlar y restringir el uso de la música digital. Los formatos habilitados para DRM se utilizan para proteger el material protegido por derechos de autor contra infracciones, pero la mayoría de los mecanismos de protección pueden romperse mediante algunos métodos. Los expertos en informática pueden utilizar estos métodos para generar archivos desbloqueados que se pueden copiar libremente. Una excepción notable es el formato Windows Media Audio 10 de Microsoft, que aún no ha sido descifrado. Si desea obtener archivos de audio comprimidos, la secuencia de audio grabada debe comprimirse y la calidad del sonido se reducirá.