浅谈音频格式的故事

lilidong · 发表于 2006-1-30 00:37:00

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浅谈音频格式的故事
搞音乐的还是应该了解一下这些艺术的载体，我进行了整理，也许会在某些时候给大家一些方向。
现在网络上音频文件格式的主流仍然是MP3文件，另外还有许多的其它格式，每种格式都有自己的优缺点，在这样的情况下，究竟哪种音频格式适合自己的使用呢？我们有必要做一个较全面的了解。
首先介绍一个小常识，人耳所能听到的声音，最低的频率是从20Hz起一直到最高频率20KHZ，20KHz以上人耳是听不到的，因此音频的最大带宽是20KHZ。
要在计算机内播放或是处理音频文件，也就是要对声音文件进行数、模转换，这个过程由采样和量化构成。为确保音质采样速率需要在40KHZ之上，要达到更高的音质需要更多的量化比特数。音频数字化的标准是每个样本16位-96dB的信噪比，采用线性脉冲编码调制PCM，每一量化步长都具有相等的长度。一般所说的码率通俗一点的理解就是取样率，一般用KBps（K）计量，单位时间内取样率越大，精度就越高，处理出来的文件就越接近原始文件，但是文件体积与取样率是成正比的。从音频方面来说，码率越高，被压缩的比例越小，音质损失越小，与音源的音质越接近。码率高低直接影响音质，码率高音质好，码率低音质差。在我们的录音制作中要使用远高于这个标准的24bits/96KHz采样率，以保证更高的还原性。

CD格式：天籁之音

当今世界上音质最好的音频格式是什么？当然是CD了。因此要讲音频格式，CD自然是打头阵的先锋。在大多数播放软件的“打开文件类型‘中，都可以看到＊.cda格式，这就是CD音轨了。标准CD格式也就是44.1K的采样频率，16位量化位数，因为CD音轨可以说是近似无损的，因此它的声音基本上是忠于原声的，因此如果你如果是一个音响发烧友的话，CD是你的首选。它会让你感受到天籁之音。CD光盘可以在CD唱机中播放，也能用电脑里的各种播放软件来重放。一个CD音频文件是一个＊.cda文件，这只是一个索引信息，并不是真正的包含声音信息，所以不论CD音乐的长短，在电脑上看到的“＊.cda文件‘都是44字节长。注意：不能直接的复制CD格式的＊.cda文件到硬盘上播放，需要使用抓音轨软件把CD格式的文件转换成其它格式，这个转换过程如果光盘驱动器质量过关而且转换软件的参数设置得当的话，可以基本上实现无损抓音频。

WAV：无损的音乐

是微软公司开发的一种声音文件格式，它符合 PIFFResource Interchange File Format 文件规范，用于保存WINDOWS平台的音频信息资源，被WINDOWS平台及其应用程序所支持。".WAV”格式支持MSADPCM、CCITT A LAW等多种压缩算法，支持多种音频位数、采样频率和声道，标准格式的WAV文件和CD格式一样，也是44.1K的采样频率，16位量化位数，看到了吧，WAV格式的声音文件质量和CD相差无几，也是目前PC机上广为流行的声音文件格式，几乎所有的音频编辑软件都认识WAV格式。
这里顺便提一下由苹果公司开发的AIFF（Audio Interchange File Format）格式和为UNIX系统开发的AU格式，它们都和和WAV非常相像，在大多数的专业音频编辑软件中都支持和使用这几种常见的音乐格式，我们的各类录音也就是使用这种格式喽！

MP3：流行的风尚

MP3格式诞生于八十年代的德国，所谓的MP3也就是指的是MPEG标准中的音频部分，也就是MPEG音频层。根据压缩质量和编码处理的不同分为3层，分别对应“.mp1“.mp2‘“.mp3‘这3种声音文件。需要提醒大家注意的地方是：MPEG音频文件的压缩是一种有损压缩，MPEG3音频编码具有10：1~12：1的高压缩率，同时基本保持低音频部分不失真，但是牺牲了声音文件中12KHz到16KHz高音频这部分的质量来换取文件的尺寸，相同长度的音乐文件，用＊.mp3格式来储存，一般只有＊.wav文件的110，而音质要次于CD格式或WAV格式的声音文件。由于其文件尺寸小，音质好；所以在它问世之初还没有什么别的音频格式可以与之匹敌，因而为＊.mp3格式的发展提供了良好的条件。直到现在，这种格式还是风靡一时，作为主流音频格式的地位难以被撼动。但是树大招风，MP3音乐的版权问题也一直是找不到办法解决，因为MP3没有版权保护技术，说白了也就是谁都可以用。
MP3格式压缩音乐的采样频率有很多种，可以用64Kbps或更低的采样频率节省空间，但是会损失音质；也可以用320Kbps的标准达到极高的音质，但是会损失存储空间，看来总不能两全。我们用MP3编码器在128Kbps的频率下编码一首3分钟的歌曲，得到2.82MB的MP3文件。采用缺省的CBR（固定采样频率）技术可以以固定的频率采样一首歌曲，而VBR（可变采样频率）则可以在音乐“忙‘的时候加大采样的频率获取更高的音质，不过产生的MP3文件可能在某些播放器上无法播放。

MIDI：作曲家的最爱

经常玩音乐的人应该常听到MIDI（Musical Instrument Digital Interface）这个词，MIDI允许数字合成器和其他设备交换数据。MID文件格式由MIDI继承而来。MID文件并不是一段录制好的声音，而是记录声音的信息，然后在告诉声卡如何再现音乐的一组指令。这样一个MIDI文件每存1分钟的音乐只用大约5～10KB。今天，MID文件主要用于原始乐器作品，流行歌曲的业余表演，游戏音轨以及电子贺卡等。＊.mid文件重放的效果完全依赖声卡的档次。＊.mid格式的最大用处是在电脑作曲领域。＊.mid文件可以用作曲软件写出，也可以通过声卡的MIDI口把外接音序器演奏的乐曲输入电脑里，制成＊.mid文件。

WMA：最具实力的敌人

WMA (Windows Media Audio) 格式是来自于微软的重量级选手，后台强硬，音质要强于MP3格式，更远胜于RA格式，它和日本YAMAHA公司开发的VQF格式一样，是以减少数据流量但保持音质的方法来达到比MP3压缩率更高的目的，WMA的压缩率一般都可以达到1：18左右，WMA的另一个优点是内容提供商可以通过DRM（Digital Rights Management）方案如Windows Media Rights Manager 7加入防拷贝保护。这种内置了版权保护技术可以限制播放时间和播放次数甚至于播放的机器等等，这对被盗版搅得焦头乱额的音乐公司来说可是一个福音，另外WMA还支持音频流(Stream)技术，适合在网络上在线播放，作为微软抢占网络音乐的开路先锋可以说是技术领先、风头强劲，更方便的是不用象MP3那样需要安装额外的播放器，而Windows操作系统和Windows Media Player的无缝捆绑让你只要安装了windows操作系统就可以直接播放WMA音乐，新版本的Windows Media Player7.0更是增加了直接把CD光盘转换为WMA声音格式的功能，在微软的操作系统中，WMA是默认的编码格式，大家知道Netscape的遭遇，现在“狼”又来了。WMA这种格式在录制时可以对音质进行调节。同一格式，音质好的可与CD媲美，压缩率较高的可用于网络广播。虽然现在网络上还不是很流行，但是在微软的大规模推广下已经是得到了越来越多站点的承认和大力支持，在网络音乐领域中直逼＊.mp3，在网络广播方面，也正在瓜分Real打下的天下。因此，几乎所有的音频格式都感受到了WMA格式的压力。

RealAudio流动的旋律

RealAudio主要适用于在网络上的在线音乐欣赏。现在real的的文件格式主要有RA、RM、RMVB等。这些格式的特点是可以随网络带宽的不同而改变声音的质量，在保证大多数人听到流畅声音的前提下，令带宽较富裕的听众获得较好的音质（这个可是有待查证，我没有听说过）。

VQF：末日黄花

雅马哈公司另一种格式是＊.vqf，它的核心是减少数据流量但保持音质的方法来达到更高的压缩比，可以说技术上也是很先进的，但是由于宣传不力，这种格式难有用武之地。＊.vqf可以用雅马哈的播放器播放。同时雅马哈也提供从＊.wav文件转换到＊.vqf文件的软件。

APE格式无损的压缩

APE是流行的数字音乐文件格式之一。与MP3这类有损压缩方式不同，APE是一种无损压缩音频技术，也就是说从音频CD上读取的音频数据文件压缩成APE格式后，再将APE格式的文件还原，而还原后的音频文件与压缩前的一模一样，没有任何损失。APE的文件大小大概为CD的一半，APE可以节约大量的资源。

总结篇

作为数字音乐文件格式的标准，WAV格式容量过大，因而使用起来很不方便。因此，一般情况下我们把它压缩为MP3或WMA格式。压缩方法有无损压缩，有损压缩，以及混成压缩。MPEG,JPEG就属于混成压缩，如果把压缩的数据还原回去，数据其实是不一样的。当然，人耳是无法分辨的。因此，如果把MP3，OGG格式从压缩的状态还原回去的话，就会产生损失。然而，APE格式即使还原，也能毫无损失地保留原有音质。所以，APE可以无损失高音质地压缩和还原。在完全保持音质的前提下，APE的压缩容量有了适当的减小。
MP3支持格式有MP3和WMA。MP3由于是有损压缩，因此讲求采样率，一般是44.1KHZ。另外，还有比特率，即数据流，一般为8---320KBPS。在MP3编码时，还看看它是否支持可变比特率（VBR），现在出的MP3机大部分都支持，这样可以减小有效文件的体积。WMA则是微软力推的一种音频格式，相对来说要比MP3体积更小。

可能部分内容有些晦涩难懂，大概知道些就行。再给大家支一招，经常会在下载歌曲或伴奏时面临很多选择，该选哪个呢？除了你在意的版本外，一个简单的办法就是选择文件大的，另一个办法就是在播放时看播放器提示的码率（网页上内嵌的播放器多数也同样适用），选码率高的，看过上面的内容的话你应该就明白为什么了，学为所用嘛！

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