Die Digitalisierung von Musik - eine deutsche Spezialität

Internethelden (12): Karlheinz Brandenburg und Hans-Georg Musmann, die MP3-Macher

Weshalb, fragt sich der/die geneigte Leser*in, sind die Macher des MP3-Formats überhaupt Internethelden? Nun, weil dieses innovative Verfahren zur Komprimierung von akustischen Daten einer Türöffner für die Verbreitung von Medien über das Internet – vergleichbar beispielsweise mit dem JPG-Format. Nun steht den Web-Konsumenten heutzutage eine Bandbreite zur Verfügung, von der man noch in den ersten Jahren des 21. Jahrhunderts träumte; damals aber in der Napster– und Nach-Napster-Ära zählte jedes Byte, das nicht über das Netz transportiert werden musste. MP3 ist auch nicht bloß irgendeine Komprimierungsmethode, sondern die vermutlich schlaueste.

Das MP3-Team am IIS um 1987
Das MP3-Team am IIS um 1987

Das liegt auch an den beiden Machern, die unterschiedlich nicht sein könnten – allein, weil sie fast 20 Jahre Altersunterschied trennen. Während Professor Musmann aus der klassischen Nachrichtentechnik kommt, baute Brandenburg sein in Erlangen abgeschlossenes Studium der Elektrotechnik mit einem Mathematikstudium aus und hatte anschließend Grundlagenforschung im Sinn. Der Ältere aber hatte sich schon in den Siebzigerjahren aufs Digitale gestürzt und befasste sich – dies als Erbe aus der Nachrichtentechnik – vorwiegend mit Fragen der Quellencodierung. Immer, wenn Signale irgendwie von A nach B gesendet werden sollen, müssen sie auf diese oder jene Weise beim Abschicken und beim Empfang kodiert und dekodiert werden; man kennt das zum Beispiel vom Morsen, wo das Tippen auf eine Taste in festgelegten Rhythmen elektrische Impulse auslösen, die übertragen und am anderen Ende in akustische Signale dekodiert werden.

Grundsätzlicher Ablauf der Audiokompression nach MPEG-Layer3
Grundsätzlicher Ablauf der Audiokompression nach MPEG-Layer3

Die Kodierung von Informationen ist, so könnte man wolkig sagen, ist ein weites Feld, bei der Fragen wie Störungssicherheit, Fehlerminimierung, Reichweite, Universalität, Datenmenge und vieles mehr eine Rolle spielen. Dass Hans-Georg Musmann 1988 Leiter einer gemeinsamen Forschungsgruppe am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) in Erlangen und an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg wurde, lag daran, dass sich dieses Team um eines seiner Themen kümmert: die Kodierung von akustischen Daten zum Zwecke der Komprimierung. Das Problem, das zu lösen galt, lautete: Wie kann man die Datenmenge akustischer Informationen so reduzieren, dass sich das Ergebnis für Menschen nicht von unkodierten Ausgangsmaterial unterscheidet? Unterstützt wurde das Vorhaben übrigens von AT&T Bell Labs und Thomson. Während AT&T in den Achtzigerjahren heftig am Thema Videokonferenz arbeitete und deshalb ein Interesse an der Lösung hatte, wünschte sich der französische Thomson-Konzern Innovationen rund um die Unterhaltungselektronik.

Der entscheidende Kniff, den das Team – neben Brandenburg zählten dazu Ernst Eberlein, Heinz Gerhäuser, Bernhard Grill, Jürgen Herre und Harald Popp – herausfand, war psychoakustische Effekte zu nutzen. Man dachte sich, dass es doch möglich sein müsste, für Menschen nicht hörbare Frequenzen wegzulassen, ohne dass der Höreindruck darunter leiden würde. Nun ist die Psychoakustik eine komplexe Wissenschaft, und deren Erkenntnisse in Audiodatenkomprimierung zu übersetzen nicht trivial. Hinzu kommen Maßnahmen zur Reduktion von redundanten Frequenzen auf den Stereokanälen sowie die Matrizierung und Quantisierung der Subbänder. Das alles ist beschrieben ISO-Norm – in die insgesamt 17 Patente eingeflossen sind. So lange diese Patente liefen, konnte sich das Fraunhofer-Institut Jahr für Jahr über Lizenzeinnahmen in zweistelliger Höhe freuen.

Der Rio Karma - einer der besten MP3-Player aller Zeiten
Der Rio Karma – einer der besten MP3-Player aller Zeiten

Lizenzen brauchte aber die Hersteller von Chipsätzen für die MPEG-Kodierung, die aus Audiodaten MP3-Daten machen. Und das waren all die Firmen, die sich in den Neunzigerjahren auf die Produktion von MP3-Playern stürzten und mit hohen Preise satt Kasse machten – bis dann die Big Player (Sony und Apple vor allem) kamen und den Markt radikal bereinigten. Aber auch die brauchten MP3-Chips, für die Lizenzen zu zahlen waren. Das Geschäft endete 2017 nachdem auch die letzten Patente ausgelaufen waren und das IIS die Lizenzierung aufgab, sodass die komplette MP3-Technologie heute offen für jeden ist, der sie nutzen will. Um der Wahrheit die Ehre zu geben: Die Phase, in der die MPEG-Kodierung in Richtung MP3 für das Internet wichtig war, währte nur relativ kurz und dauerte von etwa 1998 bis ungefähr 2012. Trotzdem ernennen wir Karlheinz Brandenburg und Hans-Georg Musmann zu Internethelden.

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