MP3|MP3是如何骗过你耳朵的？
从爱迪生发明留声机开始，人类保存和传播声音的历史已经有 140 多年 。
但在最近的 20 年里，一种音频格式的诞生却改变了人们的音乐体验 。那就是 MP3。
作为世界上应用最为广泛的音频格式，MP3 的诞生第一次让音乐成为一种人人可以触及的大众消费品 。
应该有不少小伙伴拥有的第一个音乐播放器，就是 MP3 Player 吧，甚至在当年，大家都默认 MP3 就是音乐的代名词 。
【MP3|MP3是如何骗过你耳朵的？】
文章图片
但同样是数字音频，MP3 只有标准 CD 大小的十二分之一，而对于人耳来说，这两者的区别，有，但要比图片压缩之类的要难以察觉的多了，所以它对音乐做了什么? 又丢掉了什么呢？
大家好我是差评君，今天跟大家聊聊你最常见到的音频格式——MP3 。
MP3 到底丢失了什么？
压缩前后的区别是什么？
如果我们想减少一个文件的体积，最直接的方法就是压缩 。
通常我们理解的压缩，都是重复压缩 。比如你去超市买 5 瓶可口可乐，小票上不会写 5 次可乐，只用写“ 可口可乐*5 ”就行了 。这个过程就相当于把文件里重复的部分用更短的字节编码 。文件本身不会丢失数据，解码后也不会损耗任何信息，只是让文件体积变小了 。
文章图片
这是一种无损压损，实际上 MP3 的最后一步就是这么干的，它用一种叫 Huffman Coding 的算法来完成 。但如果只用这种算法，MP3的体积并不会显著缩小 。
因为声音本身是一种极其混乱，信息熵非常高的数据 。所以这种方式不可能让它缩小到 CD 体积的 10 %。
那既然无损压缩这条路走不通了，干脆就丢掉一些信息好了 。
那 MP3 到底丢了哪些声音呢？
我们要想知道答案，最简单的方式就是对比 。
文章图片
我们把同一段声音的 MP3 和它的无损版本并列在两条轨道上，把其中一轨反相，那如果它俩的声音是一样的，就会互相抵消，我们就应该得到一个静音效果 。这也是降噪耳机的工作原理 。
但因为 MP3 是有损压缩，但只有这样我们还说不出 MP3 和无损的区别 。如果一段音乐就是在 MP3 和无损之间不断切换的，你真的能区分的出来吗？我相信你是听不出来的 。
这就是 MP3 算法的神奇之处，它的压缩并不是简单的丢掉声音数据，而是在丢掉数据的同时，你却察觉不到 。
MP3诞生史
Brandenburg 和 Dieter Seitzer 的故事
70 年代末，有一个叫 迪特·塞策 （ Dieter Seitzer ） 的德国教授突然冒出个超前的想法 。他想让大家可以坐在家里，用 ISDN 的电话线，打电话来点播音乐，就跟点唱机差不多 。
ISDN 是当时流行的数字线路，也叫“ 一线通 ”，你可以用它打电话、收发传真之类的，但它的速率只有128kbps。
所以当迪特把这个想法申报专利的时候，专利局的工作人员告诉他这事儿没戏 。除非你能让 ISDN 的网络速率提高十二倍，那才够传输 CD 的数据量 。
迪特一听，提网速这事儿估计自己干不了，但如果发明出一种只有 CD 1/12 大小 的音频格式，不就可以搞这个“ 数字点唱机 ”了吗 。于是他转头把这个发明工作交给了自己一个叫 Karlheinz Brandenburg 的学生 。
文章图片
Brandenburg 的硕士论文研究方向是一个叫 ATC 的语音压缩算法，迪特也是看中了这点才找到他的 。但 Brandenburg 接到这个任务的时候也很郁闷 。
心想 tnnd 你一个教授都做不出来，我小小一博士生怎么做的出来，但导师交待的任务又不能不完成，所以他就打算用几年的时间来证明这事儿不可能，然后论文一写，把博士学位混到手算球！而就在他证明“ 不可能发明一个比 CD 小 12倍 的音频文件 ”的过程中，他却发现，哎，这事还真是有可能的 。
心理声学与MP3
让 Brandenburg 觉得这事儿有戏的关键，是一个极其冷门的学科，叫心理声学（ Psychoacoustics ） 。
