MP3

發展

MPEG-1 Audio Layer II編碼開始時是德國Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt（後來稱為Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, 德國太空中心）Egon Meier-Engelen管理的數位聲音廣播（DAB）專案。這個專案是歐盟作為EUREKA研究專案資助的，它的名字通常稱為數位聲音廣播。EU-147的研究期間是1987年到1994年。
到了1991年，就已經出現了兩個提案：MPEG-1 Audio Layer II（稱為Layer 2）和ASPEC（自適應頻譜感知熵編碼）。荷蘭飛利浦公司、法國CCETT和德國Institut für Rundfunktechnik提出的Musicam方法由於它的簡單、出錯時的穩定性以及在高品質壓縮時較少的計算量而被選中。基於子帶編碼的Musicam格式是確定MPEG音訊壓縮格式（取樣率、影格結構、資料頭、每影格採樣點）的一個關鍵因素。這項技術和它的設計思路完全融合到了ISO MPEG Audio Layer I、II以及後來的Layer III（MP3）格式的定義中。在Mussmann教授（漢諾瓦大學）的主持下，標準的制定由Leon van de Kerkhof（Layer I）和Gerhard Stoll（Layer II）完成。
一個由荷蘭Leon Van de Kerkhof、德國Gerhard Stoll、法國Yves-François Dehery和德國Karlheinz Brandenburg組成的工作小組吸收了Musicam和ASPEC的設計思想，並添加了他們自己的設計思想從而開發出了MP3，MP3能夠在128位元速率單位達到MP2 192kbit/s音質。
所有這些演算法最終都在1992年成為了MPEG的第一個標準組MPEG-1的一部分，並且生成了1993年公布的國際標準ISO／IEC 11172-3。MPEG音訊上的更進一步的工作最終成為了1994年制定的第二個MPEG標準組MPEG-2標準的一部分，這個標準正式的稱呼是1995年首次公布的ISO／IEC 13818-3。
編碼器的壓縮效率通常由位元率定義，因為壓縮率依賴於位數（bit depth）和輸入訊號的取樣率。然而，經常有產品使用CD參數（44.1赫茲、兩個通道、每通道16位元或者稱為2x16位元）作為壓縮率參考，使用這個參考的壓縮率通常較高，這也說明了壓縮率對於失真壓縮存在的問題。
Karlheinz Brandenburg使用CD媒介的蘇珊娜·薇佳的歌曲Tom's Diner來評價MP3壓縮演算法。使用這首歌是因為這首歌的柔和、簡單旋律使得在回放時更容易聽到壓縮格式中的缺陷。一些人開玩笑地將Suzanne Vega稱為「MP3之母」。來自於EBU V3/SQAM參考CD的更多一些嚴肅和critical音訊選段（鐘琴，三角鐵，手風琴，...）被專業音訊工程師用來評價MPEG音訊格式的主觀感受品質。

MP3走向大眾

為了生成位相容的MPEG Audio檔案（Layer 1、Layer 2、Layer 3），ISO MPEG Audio委員會成員用C語言開發的一個稱為ISO 11172-5的參考類比軟體。在一些非即時作業系統上它能夠演示第一款壓縮音訊基於DSP的即時硬體解碼。一些其他的MPEG Audio即時開發出來用於面向消費接收機和機上盒的數位廣播（無線電DAB和電視DVB）。
後來，1994年7月7日弗勞恩霍夫協會發布了第一個稱為l3enc的MP3編碼器。
Fraunhofer開發組在1995年7月14日選定副檔名：".mp3"（以前副檔名是".bit"）。使用第一款即時軟體MP3播放器Winplay3（1995年9月9日發布）許多人能夠在自己的個人電腦上編碼和回放MP3檔案。由於當時的硬碟相對較小（如500MB），這項技術對於在電腦上儲存娛樂音樂來說是至關重要的。

MP2、MP3與網際網路

1993年10月，MPEG-1 Audio Layer II（MPEG-1 Audio Layer 2）檔案在網際網路上出現，它們經常使用Xing MPEG Audio Player播放，後來又出現了Tobias Bading為UNIX開發的MAPlay。MAPlay於1994年2月22日首次發布，現在已經移植到微軟視窗平台上。
剛開始僅有的MP2編碼器產品是Xing Encoder和CDDA2WAV，CDDA2WAV是一個將CD音軌轉換成WAV格式的CD抓取器。
Internet Underground Music Archive（IUMA）通常被認為是線上音樂革命的鼻祖，IUMA是網際網路上第一個高保真音樂網站，在MP3和網路流行之前它有數千首授權的MP2錄音。
從1995年上半年開始直到整個九十年代後期，MP3開始在網際網路上蓬勃發展。MP3的流行主要得益於如Nullsoft於1997年發布的Winamp和於1999年發布的Napster，這樣的公司和軟體包的成功，並且它們相互促進發展。這些程式使得普通用戶很容易地播放、製作、共用和收集MP3檔案。
關於MP3檔案的點對點技術檔案分享的爭論在最近幾年迅速蔓延—這主要是由於壓縮使得檔案分享成為可能，未經壓縮的檔案過於龐大難於共用。由於MP3檔案通過網際網路大量傳播，一些主要唱片廠商通過法律起訴Napster來保護它們的著作權（參見智慧財產權）。
如ITunes Store這樣的商業線上音樂發行服務通常選擇其他或者專有的支援數位版權管理（DRM）的音樂檔案格式以控制和限制數位音樂的使用。支援DRM的格式的使用是為了防止受著作權保護的素材免被侵犯著作權，但是大多數的保護機制都能被一些方法破解。這些方法能夠被電腦高手用來生成能夠自由複製的解鎖檔案。如果希望得到一個壓縮的音訊檔，這個錄製的音訊流必須進行壓縮且代價是音質的降低。

位元率

位元率對於MP3檔案來說是可變的。總的原則是位元率越高則聲音檔案中包含的原始聲音資訊越多，這樣回放時聲音品質也越高。在MP3編碼的早期，整個檔案使用一個固定的位元率，稱為固定位元速率（CBR）。
MPEG-1 Layer 3允許使用的位元率是32、40、48、56、64、80、96、112、128、160、192、224、256和320 kbit/s，允許的採樣頻率是32、44.1和48千赫茲。44.1kHz是最為經常使用的速度（與CD的採樣速率相同），128kbit/s是事實上「好品質」的標準，儘管320kbit/s在P2P檔案分享網路上越來越受到歡迎。MPEG-2和[非正式的]MPEG-2.5包括其他一些位元率：6、12、24、32、40、48、56、64、80、96、112、128、144、160kbit/s。
可變位元速率（VBR）也是可能的。MP3檔案的中的音訊切分成有自己不同位元率的影格，這樣在檔案編碼的時候就可以動態地改變位元率。儘管在最初的實現中並沒有這項功能。VBR技術現在音訊/影片編碼領域已經得到了廣泛的應用，這項技術使得在聲音變化大的部分使用較大的位元率而在聲音變化小的部分使用較小的位元率成為可能。這個方法類似於聲音控制的磁帶錄音機不記錄靜止部分節省磁帶消耗。一些編碼器在很大程度上依賴於這項技術。
高達640kbit/s的位元率可以使用LAME編碼器和自由格式來實現，但是由於它並非標準位元率之一，有些低端或早期的MP3播放器不能夠播放這些檔案。

MP3音訊編碼

MPEG-1標準中沒有MP3編碼器的一個精確規範，然而與此相反，解碼演算法和檔案格式卻進行了細緻的定義。人們設想編碼的實現是設計自己的適合去除原始音訊中部分資訊的演算法（或者是它在頻域中的改進的離散餘弦變換表示）。在編碼過程中，576個時域樣本被轉換成576個頻域樣本，如果是瞬變訊號就使用192而不是576個採樣點，這是限制量化噪聲隨著隨瞬變訊號短暫擴散。
這是心理聲學的研究領域：人類主觀聲音感知。
這樣帶來的結果就是出現了許多不同的MP3編碼器，每種生成的聲音品質都不相同。有許多它們的比較結果，這樣一個潛在用戶很容易選擇合適的編碼器。需要記住的是高位元率編碼表現優秀的編碼器（如LAME這個在高位元率廣泛使用的編碼器）未必在低位元率的表現也同樣好。

MP3音訊解碼

另一方面，解碼在標準中進行了細緻的定義。
多數解碼器是位元流，也就是說MP3檔案解碼出來的非壓縮輸出訊號將與標準文件中數學定義的輸出訊號一模一樣（在規定的數值修約誤差範圍內）。
MP3檔案有一個標準的格式，這個格式就是包括384、576、或者1152個採樣點（隨MPEG的版本和層不同而不同）的影格，並且所有的影格都有關聯的頭資訊（32位元）和輔助資訊（9、17或者32位元組，隨著MPEG版本和立體聲或者單連結的不同而不同）。頭和輔助資訊能夠幫助解碼器正確地解碼相關的霍夫曼編碼資料。
所以，大多數的解碼器比較幾乎都是完全基於它們的計算效率（例如，它們在解碼過程中所需要的記憶體或者中央處理器時間）。

ID3和其他標籤

「標籤」是MP3（或其他格式）中儲存的包含如標題、藝術家、唱片、音軌號或者其他關於MP3檔案資訊等添加到檔案的資料。最為流行的標準標籤格式目前是ID3 ID3v1和ID3v2標籤，最近的是APE tag。
APEv2最初是為Musepack開發的（參見APEv2規範）。APEv2可以與ID3標籤在同一個檔案中共存，但是它也可以單獨使用。

音量歸一化（normalization）

由於CD和其他各種各樣的音源都是在不同的音量下錄製的，在標籤中儲存檔案的音量資訊將是有用的，這樣的話回放時音量能夠進行動態調節。
人們已經提出了一些對MP3檔案增益進行編碼的標準。它們的設計思想是對音訊檔的音量（不是「峰值」音量）進行歸一化，這樣以保證在不同的連續音軌切換時音量不會有變化。
最流行最常用的儲存回放增益的解決方法是被簡單地稱作「播放增益（Replay Gain）」的方法。音軌的音量平均值和修剪資訊都存在元資料標籤中。

專利過期

與MP3相關的專利已於2017年4月16日全數過期。MP3進入公有領域後，任何人使用皆無須付專利授權費。