走近無損音頻格式

1、05.6走近無損音頻格式一、何為無損壓縮格式？所謂無損壓縮格式，顧名思義，就是毫無損失地將聲音信號(hào)進(jìn)行壓縮的音頻格式。常見的像MP3、WMA等格式都是有損壓縮格式，相比于作為源的WAV文件，它們都有相當(dāng)大程度的信號(hào)丟失，這也是它們能達(dá)到10的壓縮率的根本原因。而無損壓縮格式，就好比用Zip或RAR這樣的壓縮軟件去壓縮音頻信號(hào)，得到的壓縮格式還原成WAV文件，和作為源的WAV文件是一模一樣的！但是如果用Zip或RAR來壓縮WAV文件的話，必須將壓縮包解壓后才能播放。而無損壓縮格式則能直接通過播放軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)播放，使用起來和MP3等有損格式一模一樣?？偠灾瑹o損壓縮格式就是能在不犧牲任何音頻信號(hào)

2、的前提下，減少WAV文件體積的格式。二、無損壓縮格式一覽目前比較出名的無損壓縮格式有APE、FLAC、LPAC、WavPack。1、APE（Monkey'sAudio）APE無疑是目前最著名的無損壓縮格式（見圖6），在國(guó)內(nèi)應(yīng)用得已經(jīng)比較廣泛了。它的壓縮率相當(dāng)優(yōu)秀，而且效率高、速度快，綜合能力絕對(duì)屬于當(dāng)今的佼佼者。通過BT（圖62、FLAC非常成熟的無損壓縮格式，名氣不在APE之下！FLAC是FreeLosslessAudioCodec的簡(jiǎn)稱，該格式的源碼完全開放，而且兼容幾乎所有的操作系統(tǒng)平臺(tái)。它的編碼算法相當(dāng)成熟，已經(jīng)通過了嚴(yán)格的測(cè)試，而且據(jù)說在文件點(diǎn)損壞的情況下依然能夠正常播放（這

3、一點(diǎn)我不曾試過）。該格式不僅有成熟的Windows制作程序（如圖7），還得到了眾多第三方軟件的支持。此外該格式是唯一的已經(jīng)得到硬件支持的無損格式，Rio公司的硬盤隨身聽Karma（如圖8），建伍的車載音響MusicKeg（如圖9）以及PhatBox公司的數(shù)碼播放機(jī)（如圖10）都能支持FLAC格式。圖7圖8圖9圖103、WavPack相當(dāng)有特點(diǎn)的格式，非常值得一試。WavPack不僅僅是一個(gè)無損壓縮格式，它還能同時(shí)作為有損壓縮格式。在其獨(dú)特的“hybrid”模式下，WavPack可以壓縮成wv文件（有損壓縮格式，大小一般相當(dāng)于WAV文件的23左右）wvc文件（修正文件，大小一般相當(dāng)于WAV文件的

4、41左右）的組合。有了對(duì)應(yīng)的wvc文件，有損壓縮格式的wv文件就變成了無損格式，播放時(shí)和普通的無損壓縮格式完全一樣。如果為了減少文件體積，你可以去掉這個(gè)wvc文件，這時(shí)wv文件就變成有損格式了,播放起來和高比特率的MP3完全一樣！WavPack同時(shí)包容了無損格式和有損格式，神奇吧？通過WavPackFrontend前臺(tái)程序（如圖11），我們可以方便地使用WavPack格式。圖114、LPAC中軌中矩的無損格式，各項(xiàng)指標(biāo)都比較平均。作者TilmanLiebchen也是不斷地對(duì)其進(jìn)行更新，還為它準(zhǔn)備了不錯(cuò)的制作程序（如圖12）。圖125、WMALossless微軟在WindowsMediaPlay

5、er9.0以后也開始提供無損壓縮功能了。只需點(diǎn)擊菜單“工具”“選項(xiàng)”，在“復(fù)制音樂”選項(xiàng)卡里選擇“WindowsMedia音頻無損”格式（如圖13）。以后通過WMP的“從CD復(fù)制”功能里，就能直接將CD保存成WMALossless格式了，使用起來確實(shí)非常方便。不過除了WindowsMediaPlayer外，幾乎沒有其它軟件能支持該格式。圖136、AppleLossless最新版的蘋果iTunes音樂軟件里也提供了AppleLossless無損壓縮格式（如圖14）。和WindowsMediaPlayer一樣，iTunes可以非?？旖莸貜腃D中抓軌壓縮成AppleLossless格式。當(dāng)然，該格式

6、也同樣只得到了自家軟件的支持。圖147、LaLa，是LosslessAudio的簡(jiǎn)稱，該格式名氣雖然不大，但卻是目前的壓縮比冠軍，壓縮率方面無人能敵，包括一向以壓縮率高而著稱的APE！正因?yàn)閴嚎s得太厲害了，它編解碼速度實(shí)在夠慢的，而且支持它的軟件也比較少。僅限于自己開發(fā)的Winamp解碼插件和Windows界面的編碼器LosslessAudioCompressor。8、OptimFROG該格式的壓縮率可以媲美La，但是速度比La還要慢（郁悶）！不多說了。9、Shorten編碼速度非?？斓臒o損格式，但是壓縮率就讓人很失望了！該格式也是開放源碼，同時(shí)支持Windows和Mac，不過好久沒有更新編碼

7、版本了，估計(jì)已經(jīng)夭折。無損壓縮格式還遠(yuǎn)不止上面這些，還有像RKAU、SZIP、Bonk、Kexis等等，由于非常少見而且很不完善，所以就不予介紹了。三、無損壓縮格式 VS 有損壓縮格式比起有損壓縮格式，無損壓縮格式有何優(yōu)勢(shì)，又存在哪些弱點(diǎn)呢？下面的比較應(yīng)該能讓你對(duì)無損壓縮格式有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。無損壓縮的優(yōu)勢(shì):1、100的保存、沒有任何信號(hào)丟失正如之前所說，無損壓縮格式就如同用Zip壓縮文件一樣，能100的保存WAV文件的全部數(shù)據(jù)，這一點(diǎn)我們可以通過EAC的“WAV比較”功能來證明。將U2樂隊(duì)的一首BeautifulDay抓軌保存成WAV格式，作為我們的原始文件。將這個(gè)WAV文件壓縮成APE格式

8、，再將APE文件解壓縮成WAV格式。用EAC的“WAV比較”功能對(duì)這兩個(gè)WAV文件進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，結(jié)果如圖1，EAC沒有報(bào)告有任何不一致！而如果是壓縮成MP3再解壓得到的WAV文件，對(duì)比原始WAV文件，則是從頭到尾都不一致（如圖2）！有不少朋友希望能最大限度地能將CD“原版”拷貝到硬盤上，同時(shí)又想減少空間占用量，這在以前似乎只有320KbpsCBRMP3這一種解決途徑了，不過那樣也遠(yuǎn)不能做到100%！而現(xiàn)在，無損壓縮格式的出現(xiàn)提供了一個(gè)幾乎完美的解決方案。圖1圖22、音質(zhì)高，不受信號(hào)源的影響既然是100的保存了原始音頻信號(hào)，無損壓縮格式的音質(zhì)毫無疑問和原始CD是一樣的!對(duì)比BeautifulDa

9、y的WAV格式和FLAC壓縮格式的頻譜圖，你能看到有任何不同嗎（原始WAV格式的頻譜圖見圖3，F(xiàn)LAC的見圖4）？同樣，實(shí)際聆聽也不可能有任何的不同！而有損壓縮格式由于其先天的設(shè)計(jì)（需要丟失一部分信號(hào)），所以音質(zhì)再好，也只能是無限接近于原聲CD，要想真正達(dá)到CD的水準(zhǔn)是不可能！而且由于有損壓縮格式算法的局限性，在壓縮交響樂等類型動(dòng)態(tài)范圍大的音樂時(shí)，其音質(zhì)表現(xiàn)差強(qiáng)人意。而無損壓縮格式則不存在這樣的問題，任何音樂類型都通吃不誤！圖3圖43、轉(zhuǎn)換方便無損壓縮格式可以很方便地還原成WAV，還能直接轉(zhuǎn)壓縮成MP3、Ogg等有損壓縮格式，甚至可以在不同無損壓縮格式之間互相轉(zhuǎn)換，而不會(huì)丟失任何數(shù)據(jù)。這一點(diǎn)比

10、起有損格式可要強(qiáng)的多！因?yàn)橛袚p壓縮格式的二次編碼（從一種有損格式轉(zhuǎn)換成另一種有損格式，或者格式不變而調(diào)整比特率）意味著丟失更多的信號(hào)，帶來更大的失真！無損壓縮的不足:1、占用空間大，壓縮比不高比起有損壓縮格式來，無損壓縮格式的壓縮能力要差得多，一般都在60%左右。而192Kbps的有損格式只有原文件的14%左右,兩者在壓縮率上的差異相當(dāng)懸殊。如圖5所示，我用不同的格式壓縮了一首U2的BeautifulDay，包括Normal模式的APE，High模式的La。但是可以看到，同樣是100保存數(shù)據(jù)，無損格式的壓縮能力比專門對(duì)多媒體格式進(jìn)行了優(yōu)化的RAR都要強(qiáng)，而Zip則幾乎不能壓縮WAV格式。再加上

11、無損格式具備RAR和Zip都沒有的實(shí)時(shí)播放能力，對(duì)于無損格式的技術(shù)我們還是相當(dāng)佩服的！圖5四、無損壓縮格式的發(fā)展前景盡管還有一定的不足，但是無損壓縮格式的前景無疑是光明的，從目前存在的無損壓縮格式種類之多就可以看出這一點(diǎn)！隨著時(shí)間的推移，限制無損格式的種種因素將逐漸被消除！比如硬盤容量的不斷增加，120GB已成主流，160GB也將普及，無損格式占用空間大的問題將不再是問題。而速度更快的解碼芯片也將被開發(fā)出來，相信會(huì)有越來越多的硬盤隨身聽支持無損格式。而在不久的將來，連閃存隨身聽的容量都要以GB來計(jì)算時(shí)，為了追求更高的音質(zhì)，無損壓縮格式會(huì)越來越被人重視！首先要非常感謝荷蘭的朋友WimSpeeke

12、nbrink（他在音頻技術(shù)界可是相當(dāng)有名的哦，非常多的編碼器前臺(tái)程序就是他編寫的?。?，他無償?shù)貙⑵鋵?duì)無損壓縮格式橫向?qū)Ρ鹊脑u(píng)測(cè)數(shù)據(jù)提供給我。這讓我節(jié)約了一大筆時(shí)間，而且即便讓我來做這樣的評(píng)測(cè)，也肯定沒有他做得這么好。OK，讓我們看看WimSpeekenbrink的這個(gè)橫向測(cè)試，他已經(jīng)把所有常見的無損格式都包含進(jìn)來了，包括：AppleLossless、FLAC、La、LPAC、Monkey'sAudio、OptimFROG、RKAU、Shorten（Shorten、ShortenEtree）、TTA、WavPack和WindowsMediaLossless。本次測(cè)試采用了下面的十張CD：

13、1、ErykahBadu-Baduizm2、TheBeatles（披頭士樂隊(duì)）-1967-1970CD13、Dido（蒂朵）-NoAngel4、TheEagles（飛鷹樂隊(duì)）-Theverybestof5、HerbieHancock&WayneShorter-1+16、DianaKrall（戴安娜·克瑞兒）-WhenIlookinyoureyes7、Metallica-S&MCD18、MilesDavis（邁爾士·戴維斯）-KindofBlue9、Nirvana（涅磐）-Nevermind10、U2-Allthatyoucan'tleavebehin

14、d其中像披頭士（甲殼蟲）樂隊(duì)、飛鷹樂隊(duì)、U2樂隊(duì)都是大家比較熟悉的了。首先我們將這些CD用EAC抓成CD鏡像文件保存在硬盤上，然后分別用上述格式的編碼器進(jìn)行壓縮，測(cè)試它們的編碼速度。接下來再使用它們各自的解碼器釋放成WAV格式，以測(cè)試它們的解碼速度。注：其中比較特殊的WMA9Lossless使用“cscript.exewmcmd.vbs-inputfile.wav-outputfile.wma-a_codecWMA9LSL-a_mode2-a_settingQ100_44_2_16”這樣的命令行進(jìn)行壓縮，解碼時(shí)則是通過Foobar2000。另外，AppleLossless則靠QuickTime

15、Pro6.5.1中“Export->SoundtoWave”（輸出為Wav文件）菜單來進(jìn)行編碼壓縮。全部的十張CD都有其各自的測(cè)試成績(jī)，最終再匯總得到平均成績(jī)。以TheEagles-Theverybestof這張CD為例，其測(cè)試結(jié)果如表一。而最后結(jié)果按壓縮率排名則如表二。由此，我們可以得出下面的結(jié)論：最高壓縮比: La0.4b(參數(shù)：default) OptimFROG4.509(參數(shù)：highnew) Monkey'sAudio3.99(參數(shù)：extrahigh) 最快編碼速度: Shorten3.6.0 WavPack3.97(參數(shù)：normal) TTA3.0 最快解碼速度

16、: Shorten3.6.0 FLAC1.1.0(anycompressionlevel) AppleLossless(iTunes4.5.0.31) 你肯定要問，我到底該選擇誰呢？的確，很難要分出個(gè)上下是很困難的，這里我只能提供我的看法。我的個(gè)人推薦就是FLAC！為什么？為什么不是APE？的確，除去速度極慢的La和OptimFROG，APE是目前壓縮率最高的格式了。但是要知道不同的無損壓縮格式之間的壓縮率的差距是相當(dāng)小的，也就僅僅是在3左右！將一整張CD轉(zhuǎn)換成APE或FLAC,文件大小相差也不過20MB左右，比起現(xiàn)在大家普遍都用上了80GB甚至更高容量的硬盤，這點(diǎn)文件體積上的差異真是算不了什么。至于編碼速度上，兩