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MP3是如何诞生的？

2022-07-04 20:34:00 【LiveVideoStack】

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。

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格式&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 awarded about 100 patents.