Was ist MP3?
Der Begriff MP3 ist in aller Munde und nur wenige Datenformate sind so tief in den Gebrauchsgewohnheiten von Anwendern und Verbrauchern verwurzelt, wie dieses Format, mit dessen Hilfe Audiodaten weitreichend komprimiert und damit verkleinert werden können. Dabei ist der Begriff MP3 die Abkürzung für das „MPEG-1 Audio Layer 3“ Verfahren, das bereits ab 1982 durch das Fraunhofer-Institut in Erlangen entwickelt wurde. Unter der technischen Leitung von Professor Dr. Karlheinz Brandenburg hatte man hier versucht, in enger Zusammenarbeit mit der Industrie, eine Möglichkeit zu finden, Musikdaten mit nur einem Bruchteil ihrer tatsächlichen Daten zu speichern, um die Distribution, Weiterleitung, Archivierung und Anwendung in Bezug auf Audiodateien zu erleichtern.
Physikalischen Regeln folgend, ist eine effiziente Komprimierung von Daten immer nur dadurch möglich, dass bestimmte Bestandteile bei der Umwandlung und Speicherung weggelassen werden. Das MP3 Verfahren macht sich hierbei psychoakustische Erkenntnisse zu Nutze, indem vorrangig Bestandteile von Audiomaterial eingespart werden, die für das menschliche Gehör nicht wahrnehmbar sind. So erfolgt die „Verkleinerung“ der Dateien zwar in großem Umfang, was durch den Zuhörer allerdings kaum wahrgenommen werden kann.
Die Dateiendung „mp3“ war dabei erst Mitte des Jahres 1995 eingeführt worden, was angesichts ihrer weltweiten Verbreitung und universellen Anwendung erstaunlich wirkt. Im Zuge der Verbreitung des MP3-Verfahrens, hat sich der internationale Musikmarkt, ebenso wie die Nutzungsgewohnheiten der Verbraucher, stark verändert. Die massenhafte Verbreitung von Musik über das Internet, die Integration von Audiodaten innerhalb von Internet-Seiten und die Nutzung von Tracks auf mobilen Mediaplayern oder Handys, ist erst durch geeignete Kompressionsverfahren möglich geworden. Dies gilt umso mehr, als die verfügbaren Online-Verbindungen zur Zeit der Entwicklung von MP3 noch dadurch gekennzeichnet waren, dass sie wesentlich langsamer und kostspieliger waren, als dies heute der Fall ist.
Beinahe jeder Computernutzer geht auf die eine oder andere Weise heutigen Tages mit MP3-Dateien um und integriert sie in alltägliche Anwendungsbereiche. Ob es hierbei um den schnellen Austausch von Titeln per Tauschbörse oder Email geht, oder die speicherschonende Archivierung eigener Tonträger und deren Überspielung auf mobile Abspielgeräte: MP3 ist weltweit verbreitet, genutzt und akzeptiert und hat den Unterhaltungsmarkt revolutioniert.
Technisches Verfahren
Grundsätzlich gilt in Bezug auf die deutliche Kompression von Audiodaten, dass bestimmte Bestandteile der Originalversion weggelassen werden müssen, um somit zu erreichen, dass die Datei wesentlich kleiner ist, als ihr Original. Die zu reduzierenden Bestandteile müssen so gewählt sein, dass sie durch den Hörer nach Möglichkeit nicht vermisst werden, er also den Eindruck hat, einen vollwertigen Track zu hören. Hierzu werden nach bestimmten Regeln also zunächst Informationsbestandteile entfernt, die beim Abspielen teilweise auf der Basis von Algorithmen wieder ergänzt werden.
Um die standardisierte Verminderung des Datenvolumens zu erreichen, zerteilt das MP3-Verfahren die originale Datei zunächst in kleinere Bestandteile, die sich teilweise überschneiden und die zunächst auf die Hälfte ihrer Ursprungsform reduziert werden. Im nächsten Schritt werden die Überlappungen durch Filterung entfernt, was ebenfalls zu einer Dezimierung des Datenvolumens führt. Im letzten Schritt wird nun das psychoakustische Modell selber angewendet, indem gezielt Datenbestandteile entfernt werden, die für den normalen Hörer nicht wahrnehmbar sind. Dies bezieht sich vor allem auf zeitnahe Events innerhalb des Tracks, Frequenzen außerhalb des hörbaren Bereiches und Passagen, die durch den Kontrast von vorherigen und nachfolgenden Bestandteilen in ihrer jeweiligen Lautstärke nicht wahrnehmbar sind.
Innerhalb des Verfahrens ist es möglich, eine spezifische Qualitätsstufe anzuwenden, die sich in der Auflösung unterscheidet, mit der das Ausgangsmaterial digitalisiert wird und die sich innerhalb eines Wertebereiches von 8 kbit/s bis zu 320 kbit/s bewegt. Von dieser so genannten Bitrate ist abhängig, wie die Qualität der komprimierten Audiodatei durch den Hörer wahrgenommen wird, wobei hier auch die Hörfähigkeit des Konsumenten und die Art der komprimierten Musik eine Rolle spielt.
Während des Abspielvorganges wird ein Dekompressionsverfahren eingesetzt, das einen Teil der ursprünglich weggenommenen Informationen rekonstruiert, indem das Kompressionsverfahren rückwärts verläuft. An die Stelle der ursprünglichen Elemente treten hier künstliche, durch Algorithmen erzeugte, Daten, so dass sich die dekomprimierte Version deutlich von dem Original unterscheidet.
Vor dem Hintergrund der langen Entwicklungszeit und der vielen beteiligten Teilverfahren und Patente, kommt es in Verbindung mit dem MP3 Verfahren immer wieder zu Lizenzstreitigkeiten, die auch die internationalen Gerichte regelmäßig beschäftigen. Neben dem Fraunhofer-Institut waren seit Beginn der Entwicklung auch die damalige Firma AT&T und der Unterhaltungselektronik-Hersteller Thomson beteiligt. Alle drei Parteien, im Falle von AT&T deren Nachfolgegesellschaft Alcatel-Lucent, sind im Besitz bestimmter Patente, die zur Kodierung und Dekompression innerhalb des MP3-Verfahrens eingesetzt werden und entwickeln vor diesem Hintergrund von Zeit zu Zeit die Auffassung, Ansprüche auf Lizenzgebühren in erheblichem Umfang zu haben. Bislang kam es in diesem Zusammenhang jedoch nicht zu rechtskräftigen Urteilen.
Anwendungen
Wie bereits ausgeführt, wird das MP3-Format heute innerhalb vieler Anwendungen eingesetzt, die es sich zu Nutze machen, dass durch das Verfahren der Speicherbedarf entsprechender Audiodateien, im Vergleich zu den jeweiligen Urformen, deutlich reduziert wird. Neben den bereits erwähnten Tauschbörsen im Internet, unabhängig von deren jeweiliger rechtlicher Position, werden MP3 Daten vor allem verwendet, um Musik bei geringem Aufwand transportabel zu machen. MP3-Player haben andere Speichermedien für Audiodaten weitgehend ersetzt und stellen einen weit verbreiteten Bestandteil der Alltagskultur dar.
Aber auch der Musikmarkt selber hat sich durch das Verfahren stark verändert, da heutigen Tages auch unbekannte Musiker ihre Erzeugnisse per Internet verbreiten und vertreiben können, ohne hierzu über eine professionelle Vertriebsstruktur und ein produzierendes Label verfügen zu müssen. Im Internet stehen neben Musik aber auch eine Unmenge anderer Audioquellen zur Verfügung, von Alltagsgeräuschen, über Reden und Ansprachen, historischen Ereignissen und Naturgeräuschen bis hin zu Klangkompositionen. Darüber hinaus setzen viele multimediale Anwendungen das MP3-Format ein, wenn es um die Vermittlung von Geräuschquellen innerhalb von Computerspielen und anderen Unterhaltungsformen geht.
Alternativen
Angesichts der umfassenden Marktbedeutung von Kompressionsverfahren für Audio- und Videoquellen kann es nicht überraschen, dass innerhalb der letzten Jahre zahlreiche alternative Formate entwickelt wurden. Allen anderen voran ist hier das AAC-Verfahren (Advanced Audio Coding) zu erwähnen, das ebenfalls eine sehr weite Verbreitung erfährt und unter anderem von Apple, Real Media und Nero in deren jeweiligen Produkten zum Einsatz kommt. Die Stärke dieser Technologie liegt vor allem in einer überzeugenden Qualität bei Audiodaten, die unter Einsatz einer niedrigen Bitrate von bis zu 160 kbit/s bereit gestellt werden sollen. Das AAC-Format wird heute bereits in vielen Anwendungen eingesetzt und es bleibt abzuwarten, wie die langfristige Positionierung gegenüber MP3 sich hier entwickeln wird. Weniger Marktbedeutung dagegen haben Verfahren wie Musepack oder Ogg-Vorbis, die zwar in begrenzten Auflösungsbereichen gute Ergebnisse liefern, sich dabei aber innerhalb breiter Anwendungen nicht durchgesetzt haben. Beide Verfahren sind lizenzfrei zu nutzen und spielen von daher innerhalb von Open Source Anwendungen eine gewisse Rolle.
