Czy to naprawdę koniec MP3?

Od kilku dni media, jedne po drugich, ogłaszają śmierć MP3, niezwykle popularnego formatu zapisu dźwięku. Tyle tylko, że wszystko to nieprawda, a samo „empe trzy” umarło już dość dawno.

Bambardują nas tym różne serwisy. Sam w tym tygodniu wypowiadałem się na ten temat w radiowej Trójce. Skąd to całe zamieszanie?

Standard stratnej kompresji dźwięku, który zadebiutował w 1991 roku i zmienił na całym świecie sposób dostępu do muzyki, podobno ma być martwy. Tak głoszą nagłówki artykułów, jakie pojawiły się w mediach. Powodem tego zamieszania jest krótka informacja, jaką opublikował niemiecki Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS – ośrodek, który wynalazł kompresję MP3. Możemy w niej przeczytać, że

„23 kwietnia 2017 roku zakończony został program licencjonowania firmy Technicolor, dotyczący niektórych patentów i programów związanych z mp3 firmą Technicolor oraz Fraunhofer IIS.”

Nie ma tu nic o śmierci czy końcu MP3, a samo oświadczenie informuje o tym, że w Stanach Zjednoczonych przestała obowiązywać ochrona patentowa na technologię stworzoną przez Instytut Fraunhofera, a zarządzany przez firmę Technicolor. Dość powiedzieć, że te same patenty w Unii Europejskiej przestały obowiązywać wraz z końcem 2012 roku…

Zatem to nie śmierć, ale droga ku wolności. MP3 całkowitą swobodę uzyska dopiero 30 grudnia 2017, kiedy to wygaśnie ostatni (z dwóch) chroniący go patent. Po tej dacie każdy, kto tylko zechce, będzie mógł zarabiać na algorytmach kodujących i dekodujących MP3, nie płacąc za nie żadnych opłat licencyjnych.

Wolny jak ptak, ale przestarzały

Na filmie z 2011, przygotowanym przez Instytut Fraunhofera, ludziki Playmobila pokazują historię MP3 w pigułce. Narratorka opowiada, że był taki czas, kiedy świat zalały tysiące płyt CD. Każdy chciał mieć muzykę przy sobie, ale to wiązało się z noszeniem nie tylko discmana, ale też specjalnej saszetki na ulubione kompakty. Ludzie się do tego przyzwyczaili, ale nie inżynierowie z Instytutu. Tak narodziło się MP3. Format zapisu muzyki, który zajmuje 10 razy mniej miejsca na dysku niż używany na płycie CD format WAV PCM.

Kadr z filmu “mp3 everywhere” (kanał YT FraunhoferIIS)

Ta bajeczka to spory skrót myślowy. Jednak podany w niej fakt, że na początku 2011 roku na Ziemi rozproszonych było 1,2 (1 200 000 000 000 000 000) tryliona plików MP3, ilustruje ówczesną rolę tego formatu. Dzięki kontrowersyjnym serwisom, takim jak działający na pirackich zasadach Napster (1999 rok), cały świat spotkał się z nowym modelem dystrybucji muzyki. Apple, płynąc na tej fali, stworzył najbardziej rozpoznawalnego następcę walkmana i discmana, czyli iPoda (2001 rok) i przez te wszystkie lata sprzedał go w ponad 15 milionach egzemplarzy.

Ale decyzje firmy z Cupertino to także w pewnym sensie początek końca MP3. Kiedy dwa lata później Apple otworzyło sklep iTunes, jako format zapisu sprzedawanych w nim piosenek nie wybrało już MP3, ale wprowadzone na rynek w 1997 roku AAC. To również algorytm stratnej kompresji, ale dający lepszej jakości dźwięk niż MP3 przy tej samej przepływności danych.

Z perspektywy czasu widać także, że algorytm Advanced Audio Coding w przeciwieństwie do swego poprzednika, kilkakrotnie był rozszerzany o nowe możliwości. W efekcie stał się obowiązującym dziś standardem, wykorzystywanym w strumieniowaniu dźwięku online. Pikanterii tej historii może dodać fakt, że w stworzeniu AAC miał swój spory wkład… Instytut Fraunhofera.

Jeśli MP3 umarło, to miało to miejsce w 2008 roku. W październiku tego roku uruchomione zostało Spotify – pierwszy serwis strumieniujący muzykę, który można nazwać cyfrową szafą grającą. Tak jak MP3 pozwoliło zostawić nam kompakty domu i słuchać muzyki z odtwarzacza, tak serwisy streamingowe wypierają z naszych dysków czy kart pamięci MP3. Przy okazji korzystają też z kodeków takich jak AAC czy Vorbis.

Crazy fakty

O muzyce zapisanej w MP3 wiele osób mówi, że brzmi gorzej niż oryginalne płyty CD. Trudno z tym polemizować, bo było nie było jest to algorytm kompresji stratnej. Wykorzystuje elementy psychoakustyki, czyli wiedzy na temat tego, jak człowiek postrzega dźwięki. Najbardziej istotnym zjawiskiem jest tutaj maskowanie. W uproszczeniu zjawisko to polega na tym, że człowiek nie rejestruje cichszych dźwięków, jakie pojawiają się obok bardzo mocnego sygnału. Rolą algorytmu, takiego jak MP3, jest wykrycie takich sygnałów i usunięcie tego, czego i tak nie usłyszymy (tak samo jak wystarczy nam pokazywać 24 obrazy na sekundę, żebyśmy na filmie widzieli płynny ruch).

W początkach MP3, przy niskich przepływnościach, z jakimi zostały zakodowane nagrania, różnice były ewidentne. Było to w dużej mierze podyktowane ciągłą walką o miejsce w odtwarzaczach MP3, które na początku XX wieku potrafiły mieć 128 MB pojemności. Dziś, kiedy praktycznie każdy smartfon można wyposażyć w kartę microSD, możemy zakodować MP3 w najlepszej dostępnej jakości (na pytanie, czy warto, odpowiedzcie sobie, robiąc ten test), a miejsce i tak się znajdzie. Czy nadal brzmią one gorzej niż nagranie na CD?

Wszystko wskazuje na to, że nasze mózgi… przyzwyczają się do tego, co częściej słyszą. Pokazuje to chociażby eksperyment Jonathana Bergera, profesora muzyki na Stanford University. Berger od jakiegoś czasu każdego roku testuje percepcję swoich studentów, puszczając im nagrania zapisane w różnych jakościowo standardach. Okazuje się, że z roku na rok coraz więcej słuchaczy preferuje… MP3 – brzmienie, które lepiej znają.

Z drugiej strony jedno z najnowszych badań przeprowadzonych w 2016 roku na Hong Kong University of Science and Technology wykazało, że kompresja MP3 wzmacnia… neutralne i negatywne cechy emocjonalne w muzyce, a jednocześnie osłabia pozytywne. Po szczegóły odsyłam do publikacji.

A teraz najciekawsze! Nie wiem, jak wypadliście w teście. Ja z początku potrafiłem odróżnić lepszą i gorszą jakość MP3, z czasem jednak zacząłem strzelać na oślep. Czy oznacza, że to, co traci się podczas kompresji, jest aż tak mało istotne? Czy rzeczywiście tego nie słyszymy?

To już jest inne pytanie, które sprowokowało kompozytora i ówczesnego doktoranta University of Virginia’s Center for Computer Music, Ryana Maguire’a do doświadczalnego sprawdzenia, co tak naprawdę znika podczas kompresji audio do MP3.

W 2014 roku w eksperymencie nazwanym Ghost in the MP3, Maguire wyizolował wszystko, co zostało usunięte z piosenki Tom’s Diner śpiewanej przez Susan Vegę. Tak powstał moDernisT – utwór z odpadków, którego nazwa jest anagramem oryginalnego tytułu. Jego ścieżka dźwiękowa to pozostałości z wersji CD. Film zaś jest różnicą między nieskompresowaną a skompresowaną wersją teledysku. Jak napisał autor:

„zarówno dźwięk, jak i wideo są duchami odpowiednich kodeków kompresji”

Dlaczego Suzan Vega? To kolejna ciekawostka. Piosenka Tom’s Dinner uważana jest za matkę MP3. Był to pierwszy utwór, na którym sprawdzał działanie kompresji MP3 jej twórca, Karlheinz Brandenburg. Wybór nie był przypadkowy, ciepły śpiew Vegi a capella jest pełen niuansów i choć zapisany stereo, to różnice pomiędzy lewym i prawym kanałem są bardzo subtelne. Wszystko to uczyniło z niego idealny materiał testowy, obnażający niedoskonałości nie tylko MP3, ale i innych stratnych algorytmów kompresji dźwięku.

Na zakończenie

MP3 ma się dobrze i nigdzie nie znika. Inna sprawa, jak często dziś korzystamy z zapisanych w tym formacie nagrań. Osobiście sięgam po nie tylko w samochodzie. W domu, w tramwaju korzystam z serwisów strumieniujących muzykę, a tu jak wiemy króluje leciwe, bo już 20-letnie, AAC.