Die mp3 Geschichte

vor 1987

Anfang der 1970er Jahre: Prof. Dieter Seitzer beginnt an der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg mit der Forschung zur Übertragung von Sprache in hoher Qualität über Telefonleitungen. Obwohl ein erster Patentantrag abgelehnt wird, beschäftigt er eine Gruppe von Studenten, die sich in Diplomarbeiten und Dissertationen mit der Audiocodierung beschäftigen.

Späte 1970er Jahre: Mit der Einführung von ISDN und Glasfaserkabel in der Telekommunikation rückt die Verbesserung der Sprachcodierung in den Hintergrund. Einer neuen Idee folgend, beginnt Seitzers Team mit der Forschung an der Codierung von Musiksignalen.

1979: Das Team von Prof. Seitzer entwickelt einen ersten digitalen Signalprozessor zur Audiocodierung. In den folgenden Arbeitsschritten beginnt Karlheinz Brandenburg – einer der Studenten im Team – mit der Nutzung von psychoakustischen Prinzipien in Audiocodierverfahren. Die dabei gewonnenen neuen Erkenntnisse und Korrekturen bringt er wiederum ein in die Psychoakustik, der Wissenschaft über die Eigenschaften des menschlichen Gehörs. Unter der Leitung von Prof. Seitzer verbessern Brandenburg und das Team stetig ihre Codierverfahren.

1987

MP3-Team 1987, © Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs
© Foto Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs

Das Audioteam 1987 (von links): Harald Popp, Stefan Krägeloh, Hartmut Schott, Bernhard Grill, Heinz Gerhäuser, Ernst Eberlein, Karlheinz Brandenburg und Thomas Sporer

Im Rahmen des EU-geförderten Projektes EU147 "EUREKA" für Digital Audio Broadcasting (DAB) bilden die Universität Erlangen-Nürnberg und das Fraunhofer IIS eine Forschungsallianz. Unter der Leitung von Prof. Heinz Gerhäuser entwickelte das Forscherteam als Grundlage für weitere Arbeiten einen Echtzeitcodec des LC-ATC-Algorithmus (Low Complexity Adaptive Transform Coding). Bis dahin existierte LC-ATC nur als Computersimulation und viele Arbeitsstunden an Hochleistungsrechnern waren nötig, um das Verfahren mit nur wenigen Stücken zu testen. Der Echtzeitcodec erlaubt das Testen von LC-ATC unter realen Bedingungen und führt zu signifikanten Verbesserungen am Algorithmus.

Die Hardware aus DSP-Modulen und einer Reihe von Audio- und Daten-Schnittstellenkarten wird von einem Team um Harald Popp und Ernst Eberlein von Grund auf neu entwickelt.

1988

Erster digitaler Audio Codec 1987, © Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs
© Foto Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs
Die Echtzeitimplementierung des OCF-Algorithmus im Jahr 1989

Die Echtzeitimplementierung des OCF-Algorithmus im Jahr 1989 war einer der wichtigsten Meilensteine der MP3-Entwicklung.

Die Internationale Standardisierungsorganisation ISO gründet die »Moving Picture Experts Group MPEG«. Die Gruppe ist verantwortlich für die Entwicklung von Audio- und Videokompressionsstandards.

Karlheinz Brandenburg schließt seine Doktorarbeit über den OCF-Algorithmus (Optimum Coding in the Frequency Domain) ab. OCF enthält bereits viele charakteristische Eigenschaften des zukünftigen mp3-Codecs, inklusive einer hoch auflösenden Filterbank, ungleichförmiger Quantisierung, Huffmancodierung und der Seiteninformations-struktur. Die OCF-Software für das Echtzeitsystem wird federführend von Bernhard Grill unter der Leitung von Prof. Gerhäuser entwickelt. Durch einige Erweiterungen wird aus dem OCF-Grundgerüst in dieser Phase ein praktisch einsetzbares Verfahren, das auch weltweit zum ersten Mal eine Audiosignalcodierung mit nur 64 kbit/s in guter Qualität ermöglicht. Damit kann Musik nun über eine Telefonleitung in Echtzeit übertragen werden.

1989

Erste Audioübertragung in hoher Qualität über ISDN-Leitungen (1990), © Foto Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs
© Foto Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs

Erste Audioübertragung in hoher Qualität über ISDN-Leitungen (1990)

1989 wird OCF für den geplanten MPEG-Audiostandard vorgeschlagen.

Als erster Kunde des Fraunhofer IIS nutzt die »Christian Science Publishing Society CSPS« in Boston OCF zur Übertragung ihres Radioprogramms.

1991

Das neue leistungsfähige Audiocodierverfahren ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding) wird der Öffentlichkeit vorgestellt. © Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs
© Foto Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs
Präsentation der ASPEC 19” Studiogeräte für die zuverlässige Übertragung von Sprache und Musik via ISDN zwischen Rundfunkstudios.

Präsentation der ASPEC 19” Studiogeräte für die zuverlässige Übertragung von Sprache und Musik via ISDN zwischen Rundfunkstudios (von links: Jürgen Herre, Martin Dietz, Harald Popp, Ernst Eberlein, Karlheinz Brandenburg, Heinz Gerhäuser).

Das neue leistungsfähige Audiocodierverfahren ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding) wird der Öffentlichkeit vorgestellt. ASPEC ist das Ergebnis weiterer Verbesserungen an OCF und Beiträgen der Universität Hannover, AT&T und Thomson.

Bei MPEG gehen insgesamt 14 Vorschläge zur Audiocodierung ein, und die Teilnehmer werden ermutigt, ihre Beiträge zu vereinen. Dies führt schließlich zu vier Vorschlägen, darunter ASPEC und MUSICAM als Kandidat von u.a. dem Institut für Rundfunktechnik IRT sowie Philips. Nach ausführlichen Tests der Kandidaten schlägt MPEG vor, aus MUSICAM und ASPEC eine Familie aus drei Codierverfahren abzuleiten: Layer 1 als Variante von MUSICAM mit geringer Komplexität, Layer 2 als optimierter MUSICAM-Coder, und Layer 3 basierend auf ASPEC.

Wegen der geringeren Komplexität wählt DAB den Layer 2 als Codec für digitalen Rundfunk. Der zu der Zeit effizienteste Codec Layer 3 wird dagegen zum Schlüssel für die Übertragung qualitativ hochwertiger Audiodaten über ISDN-Telefonleitungen. Als Beweis für die Realisierbarkeit stellt das Fraunhofer IIS eine Anzahl von ASPEC/Layer 3 19-Zoll Studiogeräten her und verkauft diese an professionelle Nutzer wie z.B. Radiostationen. So wird die zuverlässige Übertragung von Sprache und Musik über ISDN zwischen Rundfunkanstalten die erste echte Anwendung der Fraunhofer IIS Audiocodierverfahren.

Während der Entwicklung des endgültigen Standards MPEG-1 Layer 3 aus dem ASPEC-Codec findet eine technische Annäherung an die anderen beiden geplanten MPEG-1 Audiocodierverfahren statt. Zusätzlich wird der Codec von Jürgen Herre um eine »Joint Stereo«-Funktion erweitert, so dass Stereo-Musik effizient codiert werden kann. Im Dezember ist die technische Entwicklung des MPEG-1-Standards abgeschlossen.

1992

Frühe Audiotestgeräte am Fraunhofer IIS

Frühe Audiotestgeräte am Fraunhofer IIS

MP3-Feldtest während der Olympischen Spiele in Albertville 1992

MP3-Feldtest während der Olympischen Spiele in Albertville 1992.

MPEG beschließt, den ersten MPEG-Standard bei Video-CDs (CD-I) einzusetzen. Diese wird im August 1993 als ISO/IEC 11172 veröffentlicht. Für Audio spezifiziert MPEG dabei eine Familie von drei Formaten (Layer 1, 2, 3). Layer 3 ist der effizienteste der drei Codecs und findet in Folge schnelle Verbreitung zum Speichern von Musik auf den zu der Zeit relativ kleinen PC-Festplatten und für die Übertragung von Musikdateien über die langsamen PC-Modems mit 28,8 kBit/s.

Bei den olympischen Winterspielen in Albertville übertragen alle deutschen Privatradiosender ihr Programm mit ASPEC in die Heimat.

1994

Erster MP3-Decoderchip von Micronas und MP3 Encoderkarte für den PC, © Foto Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs
© Foto Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs

Erster MP3-Decoderchip von Micronas und MP3 Encoderkarte für den PC

Erster Prototyp eines MP3-Spielers ohne bewegliche Teile, © Fraunhofer IIS
© Foto Fraunhofer IIS

Erster Prototyp eines MP3-Spielers ohne bewegliche Teile

Micronas stellt die erste Generation von mp3-Decoderchips vor. Kurz darauf entwickelt das Fraunhofer IIS den Prototyp eines mp3-Players. Dieser erste mobile Musikspieler ohne bewegliche Teile speichert rund eine Minute mp3-Musik und beweist die Alltagstauglichkeit von mp3.

1995

Die Fraunhofer-Gesellschaft und Thomson richten ein gemeinsames Lizenzprogramm ein. Nutzer von MPEG Audio Layer 3 erhalten so schnell und unkompliziert Softwareimplementierungen und die Nutzungsrechte für die Patente des Fraunhofer IIS und Thomson. Bereits 1992, also direkt im Anschluss an die Standardisierung, lizenzierten die ersten Unternehmen mp3.

1995 bekommt mp3 seinen heutigen Namen. In einer internen Umfrage sprechen sich die Fraunhofer-Forscher einstimmig für .mp3 als Dateiendung für MPEG Layer 3 aus.

1996

Drei Minuten digitaler Musik komprimiert und unkomprimiert. © Foto Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs
© Foto Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs

Drei Minuten digitaler Musik komprimiert und unkomprimiert

Das Fraunhofer IIS beginnt mit dem Vertrieb von mp3-Software über das Internet. Kurze Zeit später kauft ein australischer Student die Software mit einer gestohlenen Kreditkartennummer und macht sie öffentlich verfügbar. Schnell verbreitet sich die gestohlene Software weltweit.

1996 wählt das Satellitenradio Worldspace mp3 als Audioformat.

1998

Saehan MPman, der erste tragbare MP3-Spieler, © Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs
© Foto Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs

Bei der Vorstellung 1998 war der Saehan MPman der erste tragbare MP3-Spieler.

Die Ära tragbarer mp3-Musik beginnt mit der Einführung des »Rio« von Diamond Multimedia in den USA und des »MPMAN« von Saehan Information Systems in Korea. Erstmalig gab es Geräte auf dem Markt, die im Flash-Speicher mp3-codierte Musikdaten speichern und wiedergeben können.

1999

Das Fraunhofer IIS beteiligt sich an der an der von der Musikindustrie gegründeten »Secure Digital Music Initiative«, die Musikpiraterie durch Kopierschutzsysteme verhindern sollte.

2000

Preisträger des Deutschen Zukunftspreises 2000, © Henning Scheffen
© Foto Scheffen

Deutscher Zukunftspreis 2000

Karlheinz Brandenburg, Bernhard Grill und Harald Popp werden stellvertretend für das gesamte Entwicklerteam mit dem Deutschen Zukunftspreis des Bundespräsidenten ausgezeichnet.

In den USA kommen die ersten tragbaren mp3-Player mit Festplatte und die ersten tragbaren CD-Player, die auch MP3-Dateien lesen können, auf den Markt. mp3 wird immer mehr zu einem kulturellen Phänomen und die jährlichen Verkaufszahlen von Computern und anderen Geräten mit mp3-Unterstützung erreichen Hunderte von Millionen.

2004

Das Fraunhofer IIS und Thomson stellen mp3 Surround vor. Diese mp3-Erweiterung ermöglicht die Speicherung und Übertragung von 5.1 Surround-Klang in hoher Qualität. Dabei bleibt die Datenrate im Vergleich zu Stereo-mp3 annähernd gleich. mp3 Surround ist vollständig kompatibel mit allen mp3-Geräten und -Software.

2007

Festveranstaltung zu 20 Jahre  Audiocodierung am Fraunhofer IIS mit Günther Beckstein, © Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs
© Foto Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs

Das MP3-Entwicklerteam gemeinsam mit Staatsminister Dr. Günther Beckstein (3. v.l.)

2007 feiert das Fraunhofer IIS 20 erfolgreiche Jahre der Entwicklung von Audiocodierverfahren. Heute ist das Erlanger Institut weltweit führend in der Entwicklung von Audio-Kompressionstechnologien für die moderne Medienwelt.

Im Mai 1987 erreichten die Entwickler am Fraunhofer IIS einen ersten wichtigen Meilenstein: Sie präsentierten die Echtzeitrealisierung des »Low Complexity Adaptive Transform Codec«, kurz LC-ATC. Dieser Codec ermöglichte es den Entwicklern, Musik in Echtzeit zu komprimieren, während dafür vorher viele Arbeitsstunden von Hochleistungsrechnern notwendig waren. Die Vorarbeiten reichen bis in die siebziger Jahre zurück, als erstmals die Idee aufkam, Musik zu komprimieren und über Telefonleitungen zu übertragen.

Aus diesen Anfängen sind weltbekannte Formate wie MP3 und MPEG-4 AAC entstanden. Aufgrund dieser Entwicklungen genießt das Fraunhofer IIS international einen herausragenden Ruf als weltweit führendes Forschungslabor im Bereich der Audiocodierung.

2008

Alleine in Deutschland bedingt mp3 mehr als 10.000 Arbeitsplätze. Jährlich werden hierzulande 1,5 Milliarden Euro mit mp3-Geräten und weiteren mp3-Produkten umgesetzt. Die durch mp3 erzielten Steuereinnahmen für den Bund und die Länder in Deutschland summieren sich auf mindestens 300 Millionen Euro pro Jahr.

2009

Technicolor stellt mp3HD vor. Diese gemeinsam mit dem Fraunhofer IIS entwickelte mp3-Erweiterung erlaubt die verlustfreie Speicherung von Musik. Die mp3HD-Dateien sind dabei kompatibel mit allen mp3-Playern.