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MP3 - eine Deutsche Erfolgsgeschichte

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.

1981: Die Compact Disc wird der Öffentlichkeit vorgestellt. Zur Speicherung von Audiodaten nutzt die CD unkomprimiertes lineares PCM mit 16 Bit/sample.

1987: 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: Die Internationale Standardisierungsorganisation ISO gründet die „Moving Picture Experts Group MPEG”. Die Gruppe ist verantwortlich für die Entwicklung von Audio- und Videokompressionsstandards.

1989: 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 Seiteninformationsstruktur. 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.

Oftmals wird MP3 als Beispiel für eine deutsche Entwicklung herangezogen, mit der nur im Ausland Geld verdient wird. Tatsächlich profitiert aber auch der Standort Deutschland von MP3:

MP3 bedingt 10.000 Arbeitsplätze in Deutschland.
Die jährlichen Steuereinnahmen für Bund und Länder summieren sich auf 300 Millionen Euro.
Deutsche kaufen im Jahr 2006 für rund 1,5 Milliarden Euro MP3-Geräte und Zubehör.
Durch MP3 erzielt die Fraunhofer-Gesellschaft jährlich Einnahmen in Millionenhöhe.
Zahlreiche deutsche Unternehmen bieten heute MP3-Produkte sehr erfolgreich an, so z.B. Trekstor oder Bosch.
Den weltweit ersten MP3-Decoderchip für den Einsatz in mobilen MP3-Playern präsentierte der deutsche Chiphersteller Intermetall/Micronas bereits 1994.
Nach Abschluss der MP3-Entwicklung in den frühen 90er Jahren haben deutsche Mittelständler die neue Technologie schnell im Profibereich eingesetzt. Den studiotauglichen Praxisnachweis hatte das Fraunhofer IIS vorab erbracht mit Geräten für die Übertragung von Audio über ISDN-Leitungen. Deutsche Unternehmen, die sehr früh MP3 in ihren Produkten eingesetzt haben, sind z.B. AVT, CCS/Mayah, Dialog 4, Megatec, Meister, NSM Loewe, Proton Data, Deutsche Telekom und Opticom.

1991 – Tonübertragung zwischen Rundfunkstudios via ISDN

Das Audiocodierverfahren ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding) wurde Anfang der 90iger Jahre von zahlreichen Radiostationen eingesetzt, um Programme via ISDN-Leitungen zu übertragen. Gegenüber herkömmlichen Verfahren wurden damit nicht nur Kosten eingespart, sondern beispielsweise bei der Live-Berichterstattung auch eine wesentliche Qualitätssteigerung erreicht. (Ab 1993 wurden die ASPEC-Geräte auf MPEG Layer-3 umgerüstet.)

(Quelle: Fraunhofer Institut)

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