MP3格式诞生于1987年,创始者是设在德国的一个音频研究机构。MP3的全名是MPEG Audio Layer-3,是活动图像方案专家组——MPEG(研究一种压缩比率较大的活动图像和声音的压缩方法)在当时研究影像压缩格式同时开发的音频压缩格式。而VCD所使用的是MPEG-1编码技术、DVD所使用的是MPEG-2编码技术都是这个团体开发的产物。
MP3开发的目标是利用人类听觉上某些方面的知觉不足,开发一种高音质(CD音质)低流量(320K以内)的数码压缩格式。大约在3年后也就是1990年,他们在德国获得了该技术的专利,又一个3年后国际标准组织(ISO)也接受了这项技术,MP3从此成为MPEG标准的一部分。
如果使用320kbps的取样率来压缩MP3,就基本可以保证与原CD音质相同,但是这样做的后果就是文件体积太大,一首六分钟的歌曲需要占用15MB的空间,根本就不适合储存在容量较小的MP3随身听里面。音乐CD的采样频率是44100Hz,数据以16比特量化,采用双声道播放,所以它的流量是44100x16x2=1411200 bps=1411.2 Kbps,而我们常用的MP3流量是128 Kbps,压缩后的容量是原先的1/11,而听起来声音却还不错,MP3在如此高的压缩比下为何仍有较好的音质这是为什么?这是因为MP3压缩时运用了五个重要的技术:
(1)最小听觉门限判定技术。
(2)遮蔽效应技术。
(3)位存储槽技术。
(4)立体声编码技术。
(5)无失真编码技术。
因为MP3的编码方式是开放的,你可以在这个标准框架的基础上自己选择不同的声学原理进行压缩处理,所以很快由Xing公司推出可变编码率的压缩方式(VBR)。它的原理就是利用将一首歌的复杂部分用高bitrate编码,简单部分用低bitrate编码,通过这种方式,进一步取得质量和体积的统一。当然,早期的Xing编码器的VBR算法很差,音质与CBR (固定码率)相去甚远。但是,这种算法指明了一种方向,其他开发者纷纷推出自己的VBR算法,使效果一直在改进。目前公认比较好的首推LAME,它完美地实现了VBR算法,而且它是是完全免费的软件,并且由爱好者组成的开发团队一直在不断的发展完善。
在VBR的基础上,LAME更加发展出ABR算法。ABR(Average Bitrate)平均比特率是VBR的一种插值参数。LAME针对CBR不佳的文件体积比和VBR生成文件大小不定的特点独创了这种编码模式。ABR在指定的文件大小内,以每50帧(30帧约1秒)为一段,低频和不敏感频率使用相对低的流量,高频和大动态表现时使用高流量,可以做为VBR和CBR的一种折衷选择。