Happy Birthday, MP3: Revolution der Musikindustrie durch ein Dateiformat

Das Format „MP3" feiert im Jahr 2015 seinen 20. Geburtstag.(

Das Format „MP3″ feiert im Jahr 2015 seinen 20. Geburtstag. (Bild: „160/365 Christmas and Music“ von stuartpilbrow, Lizenz: CC BY-SA 2.0)

Das MP3-Format wird 20 – das gehört gefeiert! Wir blicken auf die bisherige Geschichte der deutschen Entwicklung und orakeln, was die Zukunft bringt.


Am 14. Juli 1995 sollte ein Dateiformat eine ganze Branche revolutionieren: die MP3 war offiziell geboren. Bis es soweit war, gingen zahlreiche Jahre ins Land und das Audiokompressionsverfahren MP3 stammt keinesfalls aus dem Silicon Valley. Nein, in Mittelfranken, genauer gesagt am Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen (IIS), tüftelten findige Köpfe seit Ende der 80er Jahre daran, Musik in adäquater Qualität zu komprimieren

Geschichte der MP3

Heute ist MP3 die bekannteste Audiocodierung weltweit.

Heute ist MP3 die bekannteste Audiocodierung weltweit. (Bild: „mp3 player Evolution“ von Tom Ray, Lizenz: CC BY-SA 2.0)

Gehen wir zurück in die 70er Jahre, denn hier beginnt tatsächlich bereits die Geschichte des MP3-Formats: eine Forschungsgruppe der Universität Erlangen-Nürnberg möchte Musik komprimiert über Telefonleitungen übertragen.

Dafür muss die Musik codiert, also digitalisiert werden. Es scheint naheliegend, sich der Tatsache zu bedienen, dass das menschliche Ohr wahrlich nicht sämtliche Nuancen der Musik hören kann, da sich zahlreiche Töne außerhalb des hörbaren Frequenzbereichs befinden. Viele verschiedene Codierverfahren werden getestet, bis sich 1987 eine Forschergruppe gründet, die aus Mitgliedern der Erlangener Uni und dem Fraunhofer IIS zusammensetzt.

Die Europäische Union finanziert das Forschungsprojekt, um Formate zu finden, die digitalen Rundfunk (DAB) ermöglichen. Das Projekt gewinnt an Prominenz und so ist es eine Frage der Zeit, bis sich namhafte Größen wie AT&T oder Thomson beteiligen möchten. 1991 dann der erste Durchbruch: der erste MPEG Audio-Standard existiert. Im Jahre 1992 schreibt man den Standard MPEG-1 fest, 1995 folgt das Festlegen auf die Formatendung .mp3.

So funktioniert das MP3-Format

Der Dateiname „mp3" wird erst seit 1195 verwendet. Vorher wurde die Dateinamenserweiterung „bit" verwendet.

Der Dateiname „mp3″ wird erst seit 1195 verwendet. Vorher wurde die Dateinamenserweiterung „bit“ verwendet. (Quelle: www.commons.wikimedia.org/wiki/File:Mp3.svg)

Basis sind tatsächlich die Unzulänglichkeiten des menschlichen Ohrs: bis zur MP3 wurde auf Datenträgern alles, was aufgenommen wurde, ungefiltert gespeichert – ob es zu hören war oder nicht. Von einer effizienten Nutzung von Speicherplätzen konnte also keine Rede sein. Wir Menschen sind definitiv nicht die raffiniertesten Hörer, nicht nur, was verschiedene Frequenzbereiche anbelangt, sondern auch beim Wechsel der Lautstärke. All das, was unsere Ohren nicht aufnehmen können, schenkt sich das MP3-Format.

Neben der Speicherplatzeinsparung geht es jedoch auch um Flexibilität. Und so kann derjenige, der Tonsequenzen codiert, über die Einsparungen entscheiden: bei einer Datenrate von 160 kBit/s nimmt das menschliche Ohr keinerlei Unterschiede zum Original wahr. So kann mit einer Datenrate von 320 kBit/s eine hohe Qualität erzeugt werden. Die Entscheidung, welche Datenrate gewählt wird, hängt stark von der zu komprimierenden Sequenz ab. So genügt etwa für eine Politikerrede im Bundestag eine sehr niedrige Datenrate, während ein Symphonieorchester in der Berliner Philharmonie wesentlich höhere Raten für ordentliche Klangqualitäten voraussetzt.

Zum Komprimieren der Daten nutzt man unterschiedliche Verfahren. Stereosignale laufen in aller Regel über mehrere Kanäle, die aneinander gekoppelt werden können. Alle Anteile, die fürs menschliche Gehör nicht wahrnehmbar sind, werden entfernt. Je niedriger die Datenrate ausfällt, umso näher ist das ergebnis am hörbaren Bereich. Fällt die Komprimierung zu stark aus, wird das Hörvergnügen durch schlechte Qualität gestört.

Das MP3-Format hat es zweifelsohne geschafft: auf Smartphones, Tablets, Pcs und überall hat sich dieses Audio-Format seit seiner Geburt vor 20 Jahren durchgesetzt. Jedoch kann dies nicht der Weisheit letzter Schluss sein. Als effektiver gilt beispielsweise das ebenfalls vom Fraunhofer Institut entwickelte AAC (Advanced Audio Coding). Man arbeitet zudem noch an Möglichkeiten, die Datenrate auf weniger als 160 kBit/s zu drosseln, ohne Verluste allzu hörbar zu machen.

Neue Standards ohne Qualitätsverluste

Die Ensdonido-Technologie, entwickelt von dem Frauenhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, bietet MP3-Sorround-Sound auf herkömmlichen Kopfhörern.

Die Ensdonido-Techonologie, entwickelt von dem Frauenhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, bietet MP3-Sorround-Sound auf herkömmlichen Kopfhörern. (Bild: „Kopfhörer“ von Rosmarie Voegtli, Lizenz: CC BY 2.0)

Wenngleich sich das MP3-Format durchsetzen konnte: da geht noch mehr!

Gerade bei anspruchsvoller Musik kann das Klangbild nicht mit Originalaufnahmen mithalten. Höhere Bitraten und neue Formate sollen hier Abhilfe schaffen. Dazu zählt etwa das MP3-Surround-Format, das seine Wurzeln ebenfalls im Fraunhofer IIS hat. MP3 Surround ermöglicht das Wiedergeben von Surround-Sound mit schmalen Bitraten. Raumklang soll so auch ohne fünf Boxen funktionieren, etwa ausschließlich über einen Kopfhörer. Auch dafür steht das menschliche Gehör Pate: unser Gehirn nimmt Raumklang lediglich aus zwei Soundquellen, nämlich den Ohren, wahr.

Bei der Entwicklung des Formats hat man sich also an der räumlichen Zuordnung von Sound im menschlichen Gehirn orientiert. Bei gleicher Bitrate sind MP3-Surround-Dateien lediglich 10 % größer als MP3-Dateien, jedoch etwa 50 % kleiner als herkömmlich komprimierte Surround-Dateien.

MP3 Surround kann auch in Internetradios verwendet werden.

MP3 Surround kann auch in Internetradios verwendet werden. (Quelle: www.conrad.de)

Die Abwärtskompatibilität spricht ebenfalls für MP3 Surround: es kann in Internetradios Einsatz finden. Jeder Online-Musikdienst, der sein Material aktuell in Stereo-MP3 feilbietet, kann nahtlos in Richtung MP3 Surround erweitern.

Stereo- durch Multikanal-Material zu ersetzen, erfordert lediglich minimalen Aufwand. Hörer mit herkömmlichen Anlagen werden diesen Unterschied kaum bemerken. Kunden hingegen, die MP3 Surround-Lösungen verwenden, können vollen Surround-Sound erleben.

Einen weiteren spannenden Nachfolger-Ansatz verfolgt das Open Source-Projekt LAME: die Soundqualität ist ähnlich, aktuelle Versionen von LAME sind qualitativ sogar hochwertiger als das MP3-Format. Eine weitere Alternative ist mit Musepack gegeben (früher MPEGPlus genannt), das auf dem MP3-Vorgänger MP2 basiert.

Bei Bitraten ab 160 kBit/s ist die Klangqualität deutlich ausgereifter als bei der MP3. Musepack-Dateien enden auf .mp+ oder .mpc. Auch Ogg Vorbis (Endung .ogg) ist der MP3 in seiner Qualität überlegen. Es existieren also viele alternative Ansätze, die Klangqualität komprimierter Dateien weiter zu steigern. Sicherlich werden uns in Zukunft weitere Möglichkeiten begegnen.

Die MP3 bleibt jedoch eine Erfolgsgeschichte. Dazu hat das Fraunhofer IIS eine interessante Publikation veröffentlicht, die du hier im PDF herunterladen kannst.


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