Praktische opdracht MP3

 
 

Inhoud:

Bronnen:

Door:

 

Geschiedenis:

In 1987 de Fraunhofer IIS te werken aan een manier om audio effectief te comprimeren, het EUREKA project EU147. In samenwerking met de universiteit van Erlangen (Prof. Dieter Seitzer) werd het MP3, ISO-MPEG Audio Layer-3, formaat ontworpen. Dit formaat bestaat dus al een lange tijd, maar het publiekelijk maken van de techniek om de files te coderen en de daarmee samenhangende opkomst van programma's zoals Winamp hebben deze standaard gemaakt tot wat het nu is.

Hoe MP3 werkt:

- De techniek MP3 is een afkorting voor MPEG Layer III. MPEG staat voor een groep audio- en videoprofessionals die de standaards samenstellen. Layer III staat voor de mate van complexiteit van de comprimatie (I is simpel en binnenkort komt IV uit, die uiteraard een stuk ingewikkelder is). De uitvinders van de techniek horen bij het Fraunhofer-Gesellschaft uit Duitsland dat 10 jaar geleden begon met het uitzoeken van mogelijke datacompressietechnieken in samenwerking met Duitse universiteiten. Bij het maken en afspelen van een MP3 komen twee dingen kijken: audio codering (waarbij de audio gecomprimeerd wordt) en audio decodering.

- Audio codering
Het coderen van een audiobestand tot een MP3-tje is een ingewikkeld proces, maar met een geweldig resultaat: de audio kan gecomprimeerd worden zonder hoorbaar kwaliteitsverlies. Een codeerder (als bijvoorbeeld L3enc) neemt het rauwe audiobestand (meestal in .wav-vorm) en bekijkt per fragment welke methode van coderen het best toepasbaar is. Hieronder worden enkele van de belangrijkste besproken.

- Psycho - akoestisch maskeren
Het menselijk gehoor heeft een spectrum van ongeveer 20 Hz tot 20 kHz, en is het meest gevoelig tussen de 2 en 4 KHz. Een normaal paar oren hoort een brede range aan frequenties. Maar wanneer er een grote hoeveelheid energie op één frequentie aanwezig is kan het oor dichtbijgelegen frequenties met een mindere mate van energie niet waarnemen. Wat er gebeurt is dat de luidere frequentie de minder luide maskeert. De luidere frequentie noemt men de maskeerder. Van dit fenomeen maakt een Layer III compressor dankbaar gebruik, het wordt psycho-akoestisch maskeren genoemd. Het basisidee is dat er bandbreedte gespaard wordt door de gemaskeerde signaalinformatie weg te gooien. De informatie over de menselijke interpretatie van geluid is ooit wetenschappelijk vastgesteld en op dit algoritme is het systeem gebaseerd. Het resultaat is niet meer hetzelfde als het origineel, maar als het goed gebeurt kunnen menselijke oren het verschil niet horen.

- Weggooien van andere onnodige informatie
Andere technieken om audio te comprimeren zijn het weglaten van voor de mens onhoorbaar hoge of lage tonen. Daarnaast kent MP3 een methode waarbij een stereo-effect gebruikt wordt in de plaats van het echte, veel data kostende, stereo geluid. De kwaliteit van een MP3 hangt samen met de bitrate. Een volledig ongecomprimeerd audiobestand van CD heeft een constante bitrate van 1400kbit per seconde (kbps). Afhankelijk van de gebruikte Layer kan deze data gecomprimeerd worden. Met Layer III, de meest gangbare techniek bij MP3's, is de hoogste bitrate zonder kwaliteitsverlies mogelijk (128kbps). Met lagere Layers hou je minder gecomprimeerde stukjes audio over, dus grotere bitrates en grotere bestanden. Zodra er hoger gecomprimeerd wordt, gaat de kwaliteit achteruit. De bandbreedte van de audio wordt ingeperkt: is die van een ongecomprimeerd stuk muziek nog 44kHz, zodra hetzelfde stuk muziek met een factor 96 wordt gecomprimeerd is die flink ingeperkt (hoge en lage tonen vervallen, het geheel wordt blikkerig). Wordt er nog verder gecomprimeerd blijft er niet veel over dan een ruis.

- Audio decodering
Decoderen van de MP3 is een stuk simpeler. Een MP3-player hoeft alleen maar de gecomprimeerde data uit te pakken en deze digitale informatie om te zetten naar een analoog stukje muziek. Desondanks is het nog steeds een rekenintensief proces: voor het soepeltjes afspelen van een MP3 is minimaal een Pentium nodig. Met langzamere pc's is het afspelen wel mogelijk maar bestaat de kans dat de processor het niet aankan en het geluid lelijk en haperig overkomt. Je kan de processor ontlasten door de kwaliteit van de output te verminderen (stereo wordt mono). Er bestaan verschillende MP3-players. De meest gebruikte is WinAmp, deze biedt, naast het normale afspelen van een MP3, veel extra's als een equalizer, playlist en een aanpasbare lay-out.

Maatschappelijke invloed en relevantie:

MP3 heeft een grote invloed op de manier hoe muziek wordt uitgewisseld. Vroeger was er geen echte effectieve manier om muziek makkelijk te verspreiden, je kon wel een CD op internet zetten, maar dat is zelfs nu in het tijdperk van breedband internet niet echt makkelijk. Met MP3 veranderde dit alles, en konden zelf mensen met verbindingen via een ordinaire telefoonlijn makkelijk complete CD's binnenhalen. Dit heeft natuurlijk ook een grote invloed gehad op de mate waarin muziek illegaal verspreid wordt, het is tegenwoordig zo extreem simpel dat veel mensen het kopen van CD's zien als iets wat al lang uit de tijd is. Iedereen snapt natuurlijk dat zo'n instelling niet veel geld zal opleveren voor de artiesten en platenmaatschappijen, en deze hebben daarom ook verscheidene rechtzaken aangespannen tegen MP3 sites, of programma's zoals Napster. Voorlopig hebben deze rechtzaken nog een minimaal effect gehad, en blijven nieuwe sites en programma's sneller uit de grond schieten dan ze kunnen worden gesloten. Dit is voornamelijk te danken aan de opkomst van MP3, alhoewel nieuwere standaarden zoals VQF en WMF tegenwoordig ook worden gebruikt. MP3 heeft dus een grote invloed gehad op de distributie van muziek en deze zal waarschijnlijk nooit meer de oude worden.

Toekomstige mogelijkheden:

MP3 is dus tegenwoordig het formaat om muziek makkelijk mee te verspreiden, en omdat het zo veel wordt gebruikt zullen er in de toekomst waarschijnlijk niet veel veranderingen doorgevoerd worden. Iedereen wil namelijk gewoon MP3 bestanden, en niet iets waar je weer een andere speler voor nodig hebt of andere software. Ook is de bestandgrootte van MP3 al zo klein dat veel mensen niet persé iets willen hebben wat nog kleiner is. De flop van het VQF formaat laat dit bijvoorbeeld goed zien (dit formaat was aanzienlijk kleiner, en had daarnaast ook nog een betere geluidskwaliteit). In de toekomst zullen de verbeteringen dus waarschijnlijk vooral liggen op het vlak van de distributie. Zo is Napster in korte tijd een erg populair en bekend programma geworden om muziek te verspreiden via een tot dan toe niet gebruikte methode. Natuurlijk kan ik niet voorspellen welke vormen van distributie in de toekomst populair gaan worden, maar ik verwacht dat we nog wel wat interessante dingen gaan zien. Dit ook omdat de meeste MP3's toch illegaal zijn en de mensen zo wel gedwongen worden om nieuwe manieren te verzinnen. Hoewel het ons niet waarschijnlijk lijkt dat MP3 snel van de troon wordt gestoten als het formaat om audio te verspreiden kan dit natuurlijk gebeuren. Eén van de logische opvolgers van MP3 zou dan de zogenaamde MP4 standaard moeten worden die evenals VQF kleinere bestanden en een betere geluidskwaliteit belooft.

Eigen ervaring en mening:

Wij zijn beiden dagelijkse gebruikers van MP3 en zijn dan ook erg positief over dit bestandsformaat. Met behulp van verschillende programma's is het een fluitje van een cent om liedjes op te zoeken, te downloaden en af te spelen. Het is erg makkelijk om tijdens het computeren (huiswerk, internetten etc.) toegang te hebben tot een flink aantal cd's terwijl het hoogstens maar een paar gigabyte aan ruimte kost. We gebruiken beiden Napster om bestanden op te zoeken en te downloaden en Winamp om deze af te spelen. Ook vinden wij het erg handig dat je bij MP3's altijd zelf kan bepalen waarna je wilt luisteren, iets wat niet mogelijk is bij bijvoorbeeld een radio. Verder is het ook heel handig dat je nooit CD's hoeft te wisselen, of nog erger: te kopen, of te branden.

Conclusie:

MP3 heeft zich terecht bewezen als een prima manier om muziek legaal of illegaal te verspreiden, en heeft een grote invloed gehad op de muziekindustrie. Deze invloed zal waarschijnlijk nog lang voortduren, en MP3 kan dus nog een zonnige toekomst tegemoet zien.