Ещё в начале 90-х годов, когда компьютеры были на порядки менее мощные, чем сейчас, а также обладали несравнимо меньшими объёмами памяти, разработчики стали задумываться о создании сжатых форматов хранения медиаданных, которые бы позволили за счёт небольшой потери качества существенно выигрывать в размерах файлов.

Думаю для любого владельца компьютера не будет откровением, что самый популярный музыкальный формат – это MP3. В статье мы немного расскажем об истории его создания, принципе действия и существующих альтернативах.

История

Формат MP3 был разработан учёнными института Фраунгофера и университета Эрланген-Нюрнберг, которые сотрудничали с таким гигантом медиабизнеса, как Thomson, и телекоммуникационным тяжеловесом – корпорацией AT&T Bell Labs.

MP3 создавался не с нуля, а уже на базе экспериментального кодека ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding). Первый кодировщик был представлен миру в 1994 году, а ещё через год появился первый софтовый MP3-плеер, который назывался Winplay3.

Как работает MP3

MP3 – это формат сжатия с потерями (lossy), что подразумевает искажение исходного аудиосигнала в процессе кодирования.

Суть в том, что среднестатистическое человеческое ухо не всегда способно определить наличие, либо отсутствие гармоник звукового сигнала, лежащих вблизи более интенсивных (упрощённо тихий звук после громкого). Чтобы было понятнее, представьте, что на вас направлен мощный источник света. В этом случае разглядеть детали тёмного предмета за ним будет практически невозможно, вы будете видеть только силуэт.

Основываясь на этих особенностях восприятия звука человеком, часть сигнала можно отсечь, часть – усреднить. В результате получается «облегчённая» версия, которая уже упаковывается, используя математические методы сжатия.

Значение битрейта для формата MP3 колеблется в пределах от 8-320 кбит/с.

Немного о качестве

На сегодняшний день, наиболее часто встречаются файлы с битрейтом 192 кбит/c, прослушивание которых на средней аппаратуре является комфортным для большинства людей.

Меломаны, а также обладатели дорогой аудиоаппаратуры, предпочитают кодировать музыку с «максимальным качеством» — 320 кбит/c, или же использовать форматы сжатия без потерь, такие как FLAC или M4A от Apple.

В ходе исследований, одно из которых было проведено германским изданием «c’t» в июне 2000 года, даже экспертам не всегда удавалось отличить, где сжатый звук, а где исходный сигнал. Так что вполне вероятно, что «различимые на слух» потери качества при сжатии являются больше психологическим эффектом, нежели огрехом сжатия.

Прогрессивным методом MP3-кодирования, позволяющим находить компромисс между качеством и размером файла, является сжатие  с переменным битрейтом (VBR), когда более интенсивные участки аудиоматериала кодируются с большим качеством, а менее интенсивные, к примеру тишина, и вовсе с минимальным.

В заключение

Основным недостатком MP3 является невозможность записи более двух каналов звука, что не позволяет позиционировать звук в трёхмерном пространстве, например объёмный звук в фильмах. Этого недостатка лишены более современные AAC и Ogg Vorbis.

Тем не менее, на просторах Интернета, MP3 остаётся наиболее популярным форматом и, эта тенденция вряд ли изменится в ближайшее время.