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音频转换第一步:了解音频格式

 yklzh 2010-02-25

音乐的魅力是永恒的,大家都喜欢欣赏音乐,沉醉在优美的旋律之中,音频格式也有很多种,从最常见的mp3、wav到几乎很少用到的AIFF、AU等格式,它们各具特点,要想得到合适我们的音乐格式,这就涉及到音频转换的问题,这也是无忧转换网的重要版块,但转换也有起步,本文就介绍音频转换第一步“了解音频格式”

尽管WMA编码器在压缩方面有不少优点,能够将CD质量的音频文件压缩成为将近通常 MP3文件二分之一大小的WMA格式文件,但现在网络上的音频文件格式的主流仍然是MP3文件,另外还有许许多多的其它格式,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。先给大家介绍介绍常见的音频文件格式的特点。

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。

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,速率88K/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。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,需要使用象EAC这样的抓音轨软件把CD格式的文件转换成WAV,这个转换过程如果光盘驱动器质量过关而且EAC的参数设置得当的话,可以说是基本上无损抓音频。推荐大家使用这种方法。

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,速率88K/秒,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,在大多数的音频编辑软件中也都支持它们这几种常见的音乐格式。

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。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,也可以用320Kbps的标准达到极高的音质。我们用装有 Fraunhofer IIS Mpeg Lyaer3的 MP3编码器(现在效果最好的编码器)MusicMatch Jukebox 6.0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。我们把VBR的级别设定成为与前面的CBR文件的音质基本一样,生成的VBR MP3文件为2.9MB。

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,在新出品的操作系统Windows XP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。
近来随着网络带宽的普遍改善,Real公司正推出用于网络广播的、达到CD音质的格式。

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:无损压缩音频

APE 是一种流行的音频文件格式,采用先进的无损压缩技术,在音质不降低的前提下,大小压缩到传统无损格式 WAV 文件的一半;而在音质上超越一般的 MP3,达到和 CD 相同的音质,并且可烧录成与源介质有相同音色品质的 CD。

OGG格式:

全称应该是OGG Vobis。它是一种新的音频压缩格式,类似于MP3等现有的音乐格式。但有一点不同的是,它是完全免费、开放和没有专利限制的。OGG Vobis有一个很出众的特点,就是支持多声道,随着它的流行,以后用随身听来听DTS编码的多声道作品将不会是梦想。OGG Vobis在压缩技术上比MP3好,而且它的多声道,免费,开源这些特点,使它很有可能成为一个流行的趋势,这也正是一些MP3播放器对其支持的原因。虽然目前OGG 格式的音频文件在音质与MP3格式的文件相当,但由于Vorbis使用了一种灵活的格式,能够在文件格式已经固定下来后还能对音质进行明显的调节和新算法训练。因此,它的声音质量将会越来越好。而且如果MP3与OGG同时以同样的位速率和CBR(常量位速率,指文件从头到尾都是一种位速率)方式来编码的话,那么它们压缩后的容量也是一样的。可见,OGG格式在整体上已经显出了一定的优越性。不过它今后能否取代MP3格式的音频文件,成为市场的主流,目前还是未知数。

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