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标题: 音乐格式及其质量简介（转贴） [打印本页]

作者: xxxuan 时间: 2010-10-18 21:17
标题: 音乐格式及其质量简介（转贴）
音乐格式及其质量简介（转贴）

时下网络上存在着诸多的音频格式，今天就这些格式作一个比较简短的介绍
有说得不对的地方
欢迎挑错

回放不同的音频格式，是要对声音文件进行数、模转换，这个过程同样由采样和量化构成，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，故而采样速率需要介于40~50KHZ之间，而且对每个样本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。在音频文件的制作中，正是采用这一标准。

首先介绍CD
因为CD的音质是最好的

   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。电脑中的＊.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，速率14HK/秒，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。当然要欣赏无损的音质对于回放随身听来说也要其支持！如果以为买了DISCMAN就可以听无损的音质那就大错特错了，现今DISCMAN防震都是不可关闭的，而且其防震功能为了达到能够预存足够的音乐数据，在存入缓存前是会对音乐数据进行压缩的
早期的防震：
SONY： ESP。。。无损压缩防震
PANA： ANTI SHOCK 。。。无损压缩防震
现在的防震：
SONY： G-PROTECTION。。。有损压缩。。可变压缩率（压缩率在3：1到10：1跳动）
PANA： ANTI SKIP。。。有损压缩。。。固定压缩率。。。（压缩率4：1） ANTI SKIP在CT800上支持无损压缩，好象是POS2，10SECONDS
SAMSUNG：同SONY G-PROTECTION
IRIVER：原理同PANA。。。压缩率不祥

WAV
这是一种古老的音频文件格式，由微软开发。WAV是一种文件格式，符合 PIFF ；Resource ；Interchange ；File ；Format的规范。所有的WAV都有一个文件头，这个文件头音频流的编码参数。WAV对音频流的编码没有硬性规定，除了PCM之外，还有几乎所有支持ACM规范的编码都可以为 WAV的音频流进行编码。很多朋友没有这个概念，我们拿AVI做个示范，因为 AVI和WAV在文件结构上是非常相似的，不过AVI多了一个视频流而已。我们接触到的AVI由很多种，因此我们经常需要安装一些Decode才能观看一些AVI，我们接触到比较多的DivX就是一种视频编码，AVI可以采用DivX编码来压缩视频流，当然也可以用其他的编码压缩。同样，WAV也可以使用多种音频编码来压缩其音频流，不过我们常见的都是音频流被PCM编码处理的WAV，但这不表示WAV只能使用PCM编码，MP3编码同样也可以运用在WAV中，和AVI一样，只要安装好了相应的Decode，就可以欣赏这些WAV了。在Windows平台下，基于PCM编码的WAV是被支持得最好的音频格式，所有音频软件都能够完美支持，由于本身可以达到比较高的音质要求，因此，WAV也是音乐编辑创作的首选格式，适合保存音乐素材。因此，基于PCM编码的WAV被作为一种中介的格式，常常使用在其他编码的互相转换之中，例如MP3转换成WMA。

APE
APE是一种无损压缩音频格式。庞大的WAV音频文件可以通过Monkeys Audio这个软件进行"瘦身"压缩为APE，同样，APE也可以通过Monkeys Audio还原成 WAV，再刻录成CD。很时候它被用做网络音频文件传输，因为被压缩后的 APE文件容量要比WAV源文件小一半多，可以节约传输所用的时间。更重要的是，通过Monkeys Audio解压缩还原以后得到的WAV文件可以做到与压缩前的源文件完全一致。所以APE被誉为“无损音频压缩格式”，Monkeys Audio被誉为“无损音频压缩软件”。与采用WinZip或者WinRAR这类专业数据压缩软件来压缩音频文件不同，压缩之后的APE音频文件是可以直接被播放的。虽然这种格式的压缩比远低于其他格式，但能够做到真正无损，因此获得了不少发烧用户的青睐。在现有不少无损压缩方案种，APE是一种有着突出性能的格式，令人满意的压缩比以及飞快的压缩速度，成为了不少朋友私下交流发烧音乐的唯一选择。

解码器
　　目前网络上最为广泛流行的编码器版本是3.97和3.99，不同的编码器版本都包含了Fast、Normal、High、Extra High、Insane等5个逐次递增的压缩等级，等级越高，压缩后的文件越小。Normal以上的压缩等级采取了更为复杂的压缩算法，大大延长了编码的时间，但实际上压缩比的提高非常有限，下表是3.99在不同压缩等级下对王菲的天空专辑进行压缩的对比结果：（机器参数略）

　　而且，压缩等级越高同时也提高了解码的复杂度，所以有时候甚至在电脑上播放Insane压缩等级的APE歌曲时会出现严重延时的情况。如果是在便携式设备上播放高压缩等级的APE歌曲，功耗也更高。所以，建议使用Fast和Normal的压缩等级。

MP3：
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，有些网友关于“MP3高频低频都损失，而ATRAC损失高频”的说法实在可笑，低频信息所需带宽是十分窄的，这就是为什么5.1声道不叫6声道，因为低音炮信息带宽十分小，就不单独给出一声道，而只给0.1声道了。但是MP3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1/10，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。早期的MP3编码技术并不完善，很长的一段时间以来，大多数人都使用128Kbps的CBR（固定编码率）格式来对MP3文件编码，直到VBR（可变编码率）和ABR（平均编码率）的压缩方式出现，编码的比特率最高可达 320Kbps，MP3文件在音质上才开始有所进步，而LAME的出现，则为这一进步带来了质的飞跃。其实说MP3音质次于CD仅在格式上，大家都知道真正我们听到的声音很大程度上是有机器的回放品质决定的，现在DISCMAN的回放品质普遍不好，事实上现在市场上的高端的DISCMAN的音质比高端的MP3还要差。

WMA：
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。因为WMA还在压缩比上进行了深化，它的目标是在相同音质条件下文件体积可以变的更小（当然，只在MP3低于192Kbps码率的情况下有效，实际上当采用LAME算法压缩MP3格式时，高于192Kbps时普遍的反映是MP3的音质要好于WMA）。在低流量下，MP3的确是不如WMA来得好，甚至真的可以达到对半的程度，64kbps的WMA在波形还原以后的确要好于 128kbps的MP3，原因就是低流量的MP3在编码时候丢弃了太多的高频信息，但是在128以上呢？情况出现了大逆转，MP3的质量逐步攀升，而WMA在高流量下几乎得不到什么质量上的增强了，换来的确是文件急剧增大，127kbps的 WMA根本不是256kbpsMP3的对手了。至于96kbps流量下得到超过CD的音质更是无从算起，在48Khz采样率下WMA的表现也不是特别令人满意。WMA的优势在于低流量、优良的“流”性能和它良好的版权保护性能，至于高音质的问题，它还不是特别成熟。因此低于128K时，WMA对于MP3拥有绝对优势！

MIDI：
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。

RealAudio：
RealAudio主要适用于在网络上的在线音乐欣赏，现在大多数的用户仍然在使用56Kbps或更低速率的Modem，所以典型的回放并非最好的音质。有的下载站点会提示你根据你的Modem速率选择最佳的Real文件。现在real的的文件格式主要有这么几种：有RA（RealAudio）、RM（RealMedia，RealAudio G2）、RMX（RealAudio Secured），还有更多。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。

FLAC__一种无损音频压缩格式

FLAC即是Free Lossless Audio Codec的缩写，中文可解为无损音频压缩编码。FLAC是一套著名的自由音频压缩编码，其特点是无损压缩。不同于其他有损压缩编码如MP3 及 AAC，它不会破任何原有的音频资讯，所以可以还原音乐光盘音质。现在它已被很多软件及硬件音频产品所支持。

FLAC与其他无损压缩式如ZIP 及 gzip的主要分别在于FLAC可实时播放已压缩的音频资料。而且FLAC相比ZIP这类无损压缩格式有更高的压缩比率。(FLAC大在压缩音乐光盘时有大约五成压缩率，但ZIP在同一情况下则只有一至两成压缩率。)

虽然有损压压缩格式如mp3，ogg等有更高的压缩率，但它们会破坏了音频的原来数据，使其不可变回原来音质。而且FLAC可自由选择压缩率及压缩时间，当然两者是成正比的。与APE相比，FLAC格式文档在尺寸和音质上并没有革命性的进步，但是它解码速度快，只需进行整数运算即可完成整个解码过程；而且FLAC的容错很强，即使有小段音乐损坏，也不会影响后面的音乐播放；对CPU的运算能力要求很低，所以普通的随身听，都可以轻松实现实时解码。当然，这是需要软件支持的。FLAC是目前唯一获得硬件支持的无损压缩编码，除MP3播放器外，现在已经有许多汽车播放器和家用音响设备支持FLAC格式了。

FLAC 同时亦是保存音乐光盘于电脑中的最佳方法之一，因为其不会破坏音频原始资料，所以FLAC 案是可以再转回音乐光盘并保留原来的音质。

FLAC只支持定点取样，并不支持浮点取样，这是因为它要确保没有任何约数错误以致影响音质。它能支持任何PCMbit resolution，由4 至 32 bits per sample皆有。它亦支持任何取样频率，由 1 Hz 至 655,350 Hz不等，并可逐1 Hz微调。

AAC
音频格式就像电脑软硬件一样，终归要更新换代的，像磁带不是被CD淘汰了吗？而CD也将要被DVD－Audio所代替。随着时间的推移，MP3越来越不能满足我们的需要了，比如压缩率落后于Ogg、WMA、VQF等格式，音质也不够理想（尤其是低码率下），仅有两个声道……于是Fraunhofer IIS与AT＆T、索尼、杜比、诺基亚等公司展开合作，共同开发出了被誉为“21世纪的数据压缩方式”的Advanced Audio Coding（简称AAC）音频格式，以取代MP3的位置。其实 AAC的算法在1997年就完成了，当时被称为MPEG－2 AAC，因为还是把它作为MPEG－2标准的延伸。但是随着MPEG－4音频标准在2000年成型，MPEG－ 2 AAC也被作为它的编码技术核心，同时追加了一些新的编码特性，所以我们又叫MPEG－4 AAC。AAC的音频算法在压缩能力上远远超过了以前的一些压缩算法（比如MP3等）。它还同时支持多达48个音轨、15个低频音轨、更多种采样率和比特率、多种语言的兼容能力、更高的解码效率。总之，AAC可以在比MP3文件缩小30%的前提下提供更好的音质。

ATRAC3
   ATRAC3是ATRAC压缩技术的提升版本，是MD（MiniDisk便携随身听音乐格式）也是Sony独有的音乐压缩技术。相比于ATRAC，ATRAC3的压缩率更高，它可将音乐档案压缩至相等于CD音乐所需数据储存空间的十分之一，同时无损音乐素质。因为，它除了保留ATRAC的原有压缩技术之外，更应用了人类听觉心理学理论。

   那究竟什么是ATRAC呢？MD的压缩格式，全称为Adaptive Transform Acoustic Coding，是一种有损压缩格式。ATRAC将16比特44.1KHz的数字信号以频率响应轴分成52个区段（在低频时分割较细而在高频时分割较粗），统计分析表明，这些信号中存在多种冗余度，编码时可以除去这些冗余从而减小文件体积，在解码时这些冗余可以再重新建立。而ATRAC技术就是利用人耳听觉的心理声学特性(频谱掩蔽特性和时间掩蔽特性)以及人耳对信号幅度、频率、时间的有限分辨能力，编码时凡是入耳感觉不到的成分不编码，不传送，即凡是对人耳辨别声音信号的强度、音调、方位没有贡献的部分(称为不相关部分或无关部分)都不编码和传送。除了在编码过程中使用这种心理声学特性，ATRAC算法还把它应用在时间-频率的分割过程中。通过结合子频带译码和转换译码技术，输入的信号被分析到不均匀的强调重要低音区域的频率分割。另外，ATRAC使用一个可变块长度改编输入的信号。这可以确保在稳定通过时高效的译码而不会在瞬时通过时影响时间的分辨率。利用这种原理，ATRAC可以将录音的资料量压缩为原来的五分之一（即压缩比为1：5）。一句话概括，ATRAC的主要任务就是把16位、44.1kHz的立体声音频进行压缩。

作者: ywq69 时间: 2010-10-20 13:54
学习了。下载了只知道找播放器。

作者: 姜饼宝宝 时间: 2011-5-12 18:14
期待你更多的分享和经验
学习

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