История MP3: как создавался популярный аудиоформат

23 апреля 2017 года создатель и правообладатель аудиоформата MP3 заявил об истечении всех патентов на технологию. То есть Институт интегральных схем общества Фраунгофера больше не поддерживает и не развивает MP3, таким образом отдав формат общественности. У этого самого популярного способа хранения музыки довольно интересная и насыщенная судьба. Историю создания MP3 читайте на Трешбоксе.

Как все начиналось

Во многих источниках «отцом MP3» часто называют инженера Карлхейнца Бранденбурга (Karlheinz Brandenburg). Но он был лишь частью той группы людей, которые разработали MP3 и дали формату его имя. Все началось в Университете Эрлангена — Нюрнберга (Германия), где Бранденбург в 1982 году проходил обучение в качестве студента. Местный профессор привлек Карлхейнца к разработке новой технологии, которая бы позволила передавать музыку по телефонным линиям типа ISDN. На тот момент задача была практически невыполнимой.

Карлхейнц Бранденбург

Безуспешные работы над технологией продлились до 1986 года, когда появились более мощные компьютеры и ученым удалось достигнуть реального прогресса. Тогда были запатентованы первые технологические особенности, которые потом стали частью MP3 и ISDN. Карлхейнц Бранденбург и его соратники предложили сложную систему разложения сигнала на слои звука, которые могли быть в той или иной мере сохранены при передаче по цифровым телефонным линиям. Однако в итоге от такой системы отказались — она была слишком сложной и неудобной. Тогда было предложено взять за основу ограничения человеческого слуха. Короче говоря, ученые начали «играться» с психоакустикой. Это знание о том, что мы слышим и не слышим, а также об обманчивых слухах.

Неспешные исследования продлились до 1988 года, когда Международная организация по стандартизации (ИСО) выдвинула конкурс по созданию единой технологии звукового кодирования. К исследовательской группе Бранденбурга присоединились новые люди, которые при Институте общества Фраунгофера сформировали организацию MPEG (Moving Picture Experts Group или «Группа экспертов по движущимся изображениям»). Она начала работать не только над кодированием аудио, но также и видео-материала.

Команда ученых Института общества Фраунгофера

К моменту создания группы MPEG ученые уже имели основное понимание «вокруг чего плясать», и каким будет стандарт кодирования. Это было отправной точкой. В своих интервью Карлхейнц Бранденбург вспоминал, что он и его сотрудники были воодушевлены после становления MPEG. Они посчитали, что это их шанс изменить цифровой мир навсегда. В итоге так и случилось.

Официальный логотип MPEG Layer III

Одним из главных направлений в MPEG был перенос видео на CD-диски. Для каждого формата были расписаны главные направления использования. Работавшие над аудио-кодированием люди разделились на несколько групп, которые работали над разными версиями стандарта — так называемыми слоями: Layer I, Layer II, Layer III. Самым сложным и крутым в плане возможностей кодирования был третий слой.

Песня, которая помогла создать MP3

В 1988 году разработчики уже были уверены, что MPEG Audio Layer III завершен и технология полностью готова для утверждения в ISO. Однако так считалось до тех пор, пока Бранденбург не послушал акапельную версию песни Tom's Diner певицы Сюзанны Вега. Песня была записана на выступлении с небольшой аудиторией и без инструментов. Это был худший вариант для MPEG Audio Layer III — звучала песня просто ужасно. Голос Сюзанны был сильно искажен. Тогда ученые принялись дорабатывать технологию.

Бранденбург и компания привлекли Джима Джонстона (Jim Johnston) из AT&T для улучшения звучания песни в кодировании MPEG Audio Layer III. В результате сам Бранденбург прослушал Tom's Diner примерно 1 000 раз. И после этого ему все еще нравится песня. Ученые добились нормального звучания. После этого Карлхейнц посетил концерт Сюзанны Вега, где его поразил голос певицы — он был такой же, как и на CD. Настолько хорошо работала система кодирования MPEG. Таким образом Suzanne Vega − Tom's Diner — первая переконвертированная в MP3 песня.

После еще четырех лет доработок, в 1992 году организация ISO наконец-то утвердила технологию MPEG для цифрового кодирования аудио. Однако на старте стандарт не получил большого распространения. Некоторые звукозаписывающие компании начали использовать MPEG, но только Layer II, так как считали третий слой слишком сложным в обращении.

Коммерческое использование и бум в интернете

С 1993 по 1994 год технология MPEG Audio Layer III не стала популярной даже среди коммерческих клиентов. Среди первых компаний, которые попробовали систему кодирования, была американская Telos Systems. Эти ребята отправляли звукозаписи по ISDN в свои студии. Таким образом, MPEG выполнял свою оригинальную задачу.

В 1994 году ученые из группы MPEG собрались в немецком городе Эрланген, где они посовещались и решили сделать свою технологию стандартом для передачи аудио в интернете. И тут началось.

Тот самый Winamp, открывший MP3 пользователям Windows

Не зря 1995-й считают годом рождения MP3. Именно 14 июля 1995 года в Эрлангене было решено, что разрешением для формата музыки в интернете будет .mp3. Примечательно, что 10 лет спустя, 14 июля 2005 года создатели формата провели вечеринку в честь Дня рождения MP3. У многих инженеров и ученых до сих пор хранится то самое электронное письмо, которое команда MPEG разослала по Институту общества Фраунгофера, чтобы рассказать о наименовании формата .mp3. 

Интернет стал настоящим домом для MP3. Ученые выбрали простую бизнес-модель для формата: инструменты кодирования MPEG были очень дорогими и предназначались для больших звукозаписывающих студий, а вот инструменты декодирования MPEG Audio Layer III для воспроизведения настоящих звуков из файлов должны быть дешевыми и доступными. Программа Winamp стала одним из самых первых плееров MP3. Именно она широко распространила декодирование MPEG Layer III. Создатели программы платили патентные отчисления Институту общества Фраунгофера. 

Пиратская программа от Compress ‘Da Audio’s

Музыка в MP3 весила примерно 1/4 от оригинальной записи, поэтому ее качали из интернета и записывали на CD-диски. До своего второго Дня рождения MP3 уже был известен многим пользователям Всемирной сети. Технология распространялась как пожар в летнем сухом лесу, и создатели MP3 не могли его потушить. Тогда появились первые нелегальные программы, которые заложили основы войны между правообладателями музыки и пиратами. Один такой случай хорошо запомнился создателям MP3. В 1997 году один австралийский студент купил дорогой кодировщик на имя маленькой компании из Германии. Он заплатил за ПО украденной на Тайване кредитной картой. Студент был довольно смышленый: он нашел следы программного интерфейса Microsoft в кодировщике, после чего разобрал всю программу, запаковал в архив и опубликовал на одном шведском сайте написав, что это «свободное программное обеспечение». Таким образом, любой человек мог получить доступ к кодировщику MP3. В итоге создателям технологии пришлось снизить цены на свое ПО.

По итогам 1997 года казалось, что эту лавину уже не остановить. В интернете тут и там нелегально распространяли музыку в формате MP3. Звукозаписывающие компании были в шоке и не знали что делать. Карлхейнц Бранденбург и его друзья-инженеры встречались с представителями крупных компаний и пришли к выводу, что им придется адаптироваться к сложившейся ситуации. 

Создание Napster и полная победа пиратства

В 1999 году на основе P2P-сетей был создан сервис Napster. В нем любой человек мог обмениваться MP3-музыкой с другими пользователями. Хотя уже в 2000-м сервис закрылся из-за судебного иска группы Metallica, он оставил большой отпечаток на общей интернет-культуре обмена музыки. Тогда же была созвана очередная коллегия по вопросам безопасного и легального обмена музыки в интернете.

Интерфейс Napster, напоминающего современные торрент-клиенты

На этом мероприятии Карлхейнц Бранденбург выдвинул идею по созданию подобия современной DRM-системы — защищенной версии MP3 для всех грядущих сервисов и устройств. Таким образом, пиратская музыка просто бы не воспроизводилась в этих продуктах. Однако идея так и не получила воплощения, по крайней мере в рамках всего формата MP3. Все пришли к выводу, что единство и простота использования все же важнее.

Наследие MP3

Сейчас музыкальное пиратство — это неотъемлемая часть интернета. Все привыкли, что музыку можно скачать бесплатно в формате, который поддерживается любой программой, портативным плеером и телефоном. Тем не менее, MP3 сыграл большую роль в развитии интернета. Благодаря нему появились многие стриминговые сервисы и сайты. Плееры iPod обязаны своей популярностью именно распространенному и универсальному аудиоформату.

Так же, как и дни плееров iPod подошли к концу, сейчас заканчивается эпоха MP3. Большинство платных и даже бесплатных стриминговых сервисов перешли на AAC или какую-то его версию. Сами создатели считают, что будущее за семейством форматов MPEG-H. 

Умер или возродился?

Однако у так называемой смерти MP3 есть обратная сторона медали — формат стал полностью свободным. Настолько свободным, каким он еще никогда не был. Теперь MP3 может использовать каждый человек и даже в коммерческих продуктах. Напомним, одним из недостатков Linux-дистрибутивов был тот факт, что они не поставлялись с MP3-декодером из коробки. Грубо говоря, установив какую-нибудь Ubuntu без дополнительных пакетов, нельзя было банально послушать музыку в распространенном формате. Эта ситуация должна измениться, ведь разработчики дистрибутивов имеют полное право включать поддержку MPEG Layer III в свои продукты. Компания Red Hat будет одной из первых.

Опциональная установка мультимедиа-кодеков в Ubuntu (только по интернету)

Разработчики плееров и различных мультимедиа-приложений не должны платить отчисления за покупку патентов на MP3. Все это наверняка даст второе дыхание для казалось бы устаревшего формата. Но как будет на самом деле — узнаем только когда пройдет время.