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MP3、AAC、WMA、Ogg、MPC、WAV、FLAC、APE、WV、CD、MIDI、RealVideo等音訊格式解析及對比

音訊格式詳解

無論是隨身聽還是手機或者是多媒體DC,產品支援的音訊格式多樣,然而它們都有各自的特性。我們在應用中選擇的時候必須考慮到各種格式的適用場合,這要求我們對很多方面有個系統的瞭解。

有失真壓縮格式

有損檔案格式是基於聲學心理學的模型,除去人類很難或根本聽不到的聲音,例如:一個音量很高的聲音後面緊跟著一個音量很低的聲音。MP3就屬於這一類檔案。

有失真壓縮應用很多,但在專業領域使用不多。有失真壓縮具有很大的壓縮比,提供相對不錯的聲音質量。

1.MP3格式

MP3格式誕生於八十年代的德國,所謂的MP3也就是指的是MPEG標準中的音訊部分,也就是MPEG音訊層。根據壓縮質量和編碼處理的不同分為3層,分別對應“.mp1”/“

.mp2”/“*.mp3”這3種聲音檔案。需要提醒大家注意的地方是:MPEG音訊檔案的壓縮是一種有失真壓縮,MPEG3音訊編碼具有10:1~12:1的高壓縮率,同時基本保持低音訊部分不失真,但是犧牲了聲音檔案中12KHz到16KHz高音訊這部分的質量來換取檔案的尺寸,相同長度的音樂檔案,用*.mp3格式來儲存,一般只有*.wav檔案的1/10,而音質要次於CD格式或WAV格式的聲音檔案。由於其檔案尺寸小,音質好;所以在它問世之初還沒有什麼別的音訊格式可以與之匹敵,因而為*.mp3格式的發展提供了良好的條件。直到現在,這種格式還是風靡一時,作為主流音訊格式的地位難以被撼動。但是樹大招風,MP3音樂的版權問題也一直是找不到辦法解決。

2.AAC格式

AAC(高階音訊編碼技術 Advanced Audio Coding),是杜比實驗室為音樂提供的技術,最大能容納48通道的音軌,取樣率達96 KHz。出現於1997年,是基於MPEG-2的音訊編碼技術。由Fraunhofer IIS、杜比、蘋果、AT&T、索尼等公司共同開發,以取代mp3格式。2000年,MPEG-4標準出臺,AAC從新整合了其特性,故現又稱MPEG-4 AAC,即m4a。

AAC作為一種高壓縮比的音訊壓縮演算法,AAC通常壓縮比為18:1,也有資料說為20:1,遠遠超過了AC-3、MP3等較老的音訊壓縮演算法。一般認為,AAC格式在96Kbps位元速率的表現超過了128Kbps的MP3音訊。AAC另一個引人注目的地方就是它的多聲道特性,它支援1~48個全音域音軌和15個低頻音軌。除此之外,AAC最高支援96KHz的取樣率,其解析能力足可以和DVD-Audio的PCM編碼相提並論,因此,它得到了DVD論壇的支援,成為了下一代DVD的標準音頻編碼。

3.WMA格式

WMA (Windows Media Audio) 格式是來自於微軟的重量級選手,後臺強硬,音質要強於MP3格式,更遠勝於RA格式,它和日本YAMAHA公司開發的VQF格式一樣,是以減少資料流量但保持音質的方法來達到比MP3壓縮率更高的目的,WMA的壓縮率一般都可以達到1:18左右,WMA的另一個優點是內容提供商可以通過DRM(Digital Rights Management)方案如Windows Media Rights Manager 7加入防拷貝保護。這種內建了版權保護技術可以限制播放時間和播放次數甚至於播放的機器等等,這對被盜版攪得焦頭亂額的音樂公司來說可是一個福音,另外WMA還支援音訊流(Stream)技術,適合在網路上線上播放,作為微軟搶佔網路音樂的開路先鋒可以說是技術領先、風頭強勁,更方便的是不用象MP3那樣需要安裝額外的播放器,而Windows作業系統和Windows Media Player的無縫捆綁讓你只要安裝了windows作業系統就可以直接播放WMA音樂,新版本的Windows Media Player7.0更是增加了直接把CD光碟轉換為WMA聲音格式的功能,在新出品的作業系統Windows XP中,WMA是預設的編碼格式,大家知道Netscape的遭遇,現在“狼”又來了。WMA這種格式在錄製時可以對音質進行調節。同一格式,音質好的可與CD媲美,壓縮率較高的可用於網路廣播。雖然現在網路上還不是很流行,但是在微軟的大規模推廣下已經是得到了越來越多站點的承認和大力支援,在網路音樂領域中直逼*.mp3,在網路廣播方面,也正在瓜分Real打下的天下。因此,幾乎所有的音訊格式都感受到了WMA格式的壓力。

時下的MP3支援格式最常見的是MP3和WMA。MP3由於是有失真壓縮,因此講求取樣率,一般是44.1KHZ。另外,還有位元率,即資料流,一般為8—320KBPS。在MP3編碼時,還看看它是否支援可變位元率(VBR),現在出的MP3機大部分都支援,這樣可以減小有效檔案的體積。WMA則是微軟力推的一種音訊格式,相對來說要比MP3體積更小。

4.Ogg Vorbis格式

Ogg全稱應該是OGG Vobis(ogg Vorbis) 是一種新的音訊壓縮格式,類似於MP3等現有的音樂格式。但有一點不同的是,它是完全免費、開放和沒有專利限制的。OGG Vobis有一個很出眾的特點,就是支援多聲道,隨著它的流行,以後用隨身聽來聽DTS編碼的多聲道作品將不會是夢想。

Vorbis 是這種音訊壓縮機制的名字,而Ogg則是一個計劃的名字,該計劃意圖設計一個完全開放性的多媒體系統。目前該計劃只實現了OggVorbis這一部分。

Ogg Vorbis檔案的副檔名是.OGG。這種檔案的設計格式是非常先進的。現在建立的OGG檔案可以在未來的任何播放器上播放,因此,這種檔案格式可以不斷地進行大小和音質的改良,而不影響舊有的編碼器或播放器。

ogg格式完全開源,完全免費, 和mp3不相上下的新格式。

5.MPC格式

MPC全稱MusePack,一種音訊格式。 MPC(MusePaCk)是由德國人Andree Buschmann開發的一種完全免費的高品質音訊格式。
在其問世之前,Lame MP3是公認音質最好的有失真壓縮方案,追求音質的人對它趨之若鶩。但現在這個桂冠無疑該讓給MPC了,在中高位元速率下,MPC可以做到比MP3更好音質。在高位元速率下,MPC的高頻要比MP3細膩不少,可以在節省大量空間的前提下獲得最佳音質的音樂欣賞,是目前最適合用於音樂欣賞的有損編碼。
MusePaCk(.mpc)原先又被稱為MPEGPlus(.mp+),是由德國人Andree Buschmann開發的一種完全免費的高品質音訊格式在其問世之前,Lame MP3是公認音質最好的有失真壓縮方案,追求音質的人對它趨之若鶩。但現在這個桂冠無疑該讓給MPC了,因為無論是頻譜分析,還是對比試聽,160Kbps位元速率以上的MPC表現絕對要好過MP3(指相同位元速率的兩者而言),也好過任何其他的有失真壓縮格式。不僅僅是音質,MPC還有編碼速度快的優點,經MPC現任負責人Frank Klemm改良後的1.14版編碼器,在我的Duron 650上編碼速度可以達到實時播放的5.5倍,比慢工出細活的LAME要快得多!

無失真壓縮格式

無損的音訊格式(例如FLAC)壓縮比大約是2:1,解壓時不會產生資料/質量上的損失,解壓產生的資料與未壓縮的資料完全相同。如需要保證音樂的原始質量,應當選擇無損音訊編解碼器。例如,用免費的FLAC無損音訊編解碼器你可以在一張DVD-R碟上儲存相當於20張CD的音樂。

1.WAV格式

是微軟公司開發的一種聲音檔案格式,它符合 PIFFResource Interchange File Format 檔案規範,用於儲存WINDOWS平臺的音訊資訊資源,被WINDOWS平臺及其應用程式所支援。“*.WAV”格式支援MSADPCM、CCITT A LAW等多種壓縮演算法,支援多種音訊位數、取樣頻率和聲道,標準格式的WAV檔案和CD格式一樣,也是44.1K的取樣頻率,速率88K/秒,16位量化位數,看到了吧,WAV格式的聲音檔案質量和CD相差無幾,也是目前PC機上廣為流行的聲音檔案格式,幾乎所有的音訊編輯軟體都“認識”WAV格式。 但缺點是體型過於“巨大”。

2.FLAC格式

FLAC即是Free Lossless Audio Codec的縮寫,中文可解為無損音訊壓縮編碼。
FLAC是一套著名的自由音訊壓縮編碼,其特點是無失真壓縮。不同於其他有失真壓縮編碼如MP3 及 AAC,它不會破任何原有的音訊資訊,所以可以還原音樂光碟音質。現在它已被很多軟體及硬體音訊產品所支援。簡而言之,FLAC與MP3相仿,但是是無失真壓縮的,也就是說音訊以FLAC方式壓縮不會丟失任何資訊。這種壓縮與Zip的方式類似,但是FLAC將給你更大的壓縮比率,因為FLAC是專門針對音訊的特點設計的壓縮方式,並且你可以使用播放器播放FLAC壓縮的檔案,就象通常播放你的MP3檔案一樣。
FLAC為無損格式,較APE而言,他體積大點,但是相容性好,編碼速度快,播放器支援更廣。

3.APE格式

APE是目前流行的數字音樂檔案格式之一。與MP3這類有失真壓縮方式不同,APE是一種無失真壓縮音訊技術,也就是說當你將從音訊CD上讀取的音訊資料檔案壓縮成APE格式後,你還可以再將APE格式的檔案還原,而還原後的音訊檔案與壓縮前的一模一樣,沒有任何損失。
APE的檔案大小大概為CD的一半,但是隨著寬頻的普及,APE格式受到了許多音樂愛好者的喜愛,特別是對於希望通過網路傳輸音訊CD的朋友來說,APE可以幫助他們節約大量的資源。
APE為無失真壓縮格式,較FLAC而言,他體積較小。編碼速度偏慢。

4.WV格式

WavPack是由David Bryant開發的一個自由、開放原始碼的無損音訊壓縮格式,其檔案的字尾名為.wv。

WavPack允許使用者壓縮、恢復8、16、24、32位整型以及32位浮點表示的WAV格式音訊檔案,另外它還支援多聲道資料流以及非常高的取樣率。與其它無失真壓縮機制一樣,這種演算法的壓縮比例也隨源資料的不同而改變。但對於普通的流行音樂,通常介於30%到70%之間;對於古典音樂以及其它音域較寬的音樂,通常能得到更高的比例。

另外WavPack引入了一種獨特的“混合”模式,它使用一個附加的檔案從而也具有了有失真壓縮的優點。與其它方法只生成一個檔案不同,這種模式生成兩個檔案,其中一個是相對較小、可以單獨使用的高質量有失真壓縮檔案,另外一個是與有損檔案一起使用實現無損資料恢復的“修正”檔案。對於一些使用者來說,這就意味著他們不必再考慮使用有損還是無失真壓縮這樣一個問題。

其他格式

CD格式:

音訊CD格式於1980年由飛利浦公司和索尼公司開發,並於1982年公佈,此後很少改動。這種格式定義一首歌存放在一個CDDA檔案中,輸入取樣率為44100次/秒(即44.1kHz),每個取樣用16位元資料儲存。立體聲資料為1.4M位元/秒(44.1k * 16 * 2,其中2為立體聲的雙聲道)。
在大多數播放軟體的“開啟檔案型別”中,都可以看到*.cda格式,這就是CD音軌了。因為CD音軌可以說是近似無損的,因此它的聲音基本上是忠於原聲的,因此如果你是一個音響發燒友的話,CD是你的首選。它會讓你感受到天籟之音。CD光碟可以在CD唱機中播放,也能用電腦裡的各種播放軟體來重放。一個CD音訊檔案是一個*.cda檔案,這只是一個索引資訊,並不是真正的包含聲音資訊,所以不論CD音樂的長短,在電腦上看到的“*.cda檔案”都是44位元組長。注意:不能直接的複製CD格式的*.cda檔案到硬碟上播放,需要使用象EAC這樣的抓音軌軟體把CD格式的檔案轉換成WAV,這個轉換過程如果光碟驅動器質量過關而且EAC的引數設定得當的話,可以說是基本上無損抓音訊。推薦大家使用這種方法。

MIDI格式:

MID是midi的簡稱,是它的副檔名。MIDI是英語Music Instrument Digital Interface 的縮寫,翻譯過來就是“數字化樂器介面”,也就是說它的真正涵義是一個供不同裝置進行訊號傳輸的介面的名稱。我們如今的MIDI音樂製作全都要靠這個介面,在這個介面之間傳送的資訊也就叫MIDI資訊。
MIDI最早是應用在電子合成器——一種用鍵盤演奏的電子樂器上,由於早期的電子合成器的技術規範不統一,不同的合成器的連結很困難,在1983年8月,YAMAHA、ROLAND、KAWAI等著名的電子樂器製造廠商聯合指定了統一的數字化樂器介面規範,這就是MIDI1.0技術規範。
此後,各種電子合成器已經電子琴等電子樂器都採用了這個統一的規範,這樣,各種電子樂器就可以互相連結起來,傳達MIDI資訊,形成一個真正的合成音樂演奏系統。
由於多媒體計算機技術的迅速發展,計算機對數字訊號的強大的處理能力,使得計算機處理MIDI資訊成為順理成章的事情了,所以,現在不少人把MIDI音樂稱之為電腦音樂。事實上,利用多媒體計算機不但可以播放、創作和實時地演奏MIDI音樂。甚至可以把MIDI音樂轉變成看的見的樂譜(五線譜或簡譜)打印出來,反之,也可以把樂譜變成美妙的音樂。利用MIDI的這個性質,可以用於音樂教學(尤其是識譜),讓學生利用計算機學習音樂知識和創作音樂。

RealVideo格式:

RealVideo格式檔案包括字尾名為RA、RM、RAM、RMVB的四種視訊格式。Real Video是一種高壓縮比的視訊格式,可以使用任何一種常用於多媒體及Web上製作視訊的方法來建立RealVideo檔案。例如Premiere、VideoShop以及AfterEffects等,對於檔案的播放可用realplayer和暴風影音播放。
RealVideo檔案是RealNetworks公司開發的一種新型流式視訊檔案格式,它包含在RealNetworks公司所制定的音訊視訊壓縮規範RealMedia中,主要用來在低速率的廣域網上實時傳輸活動視訊影像,可以根據網路資料傳輸速率的不同而採用不同的壓縮比率,從而實現影像資料的實時傳送和實時播放。
RealVideo除了可以以普通的視訊檔案形式播放之外,還可以與RealServer伺服器相配合,在資料傳輸過程中邊下載邊播放視訊影像,而不必像大多數視訊檔案那樣,
必須先下載然後才能播放。目前,Internet上已有不少網站利用RealVideo技術進行重大事件的實況轉播。
RMVB影片格式比原先的RM多了VB兩字,在這裡VB是VBR(Variable Bit Rate–可變位元率)的縮寫。在保證了平均取樣率的基礎上,
設定了一般為平均取樣率兩倍的最大采樣率值,在處理較複雜的動態影像時也能得到比較良好的效果,處理一般靜止畫面時則靈活的轉換至較低的取樣率,有效的縮減了檔案的大小!

比較與總結

音訊格式比較:
音樂愛好者常見的音訊格式有:flac、ape、wav、mp3、aac、ogg、wma

1.壓縮比比較:
aac>ogg>mp3(wma)>ape>flac>wav(同一音源條件下)
mp3和wma以192kbps為分界線,192kbps以上mp3好,192kbps以下wma好。

2.音質比較:
wav=flac=ape>aac>ogg>mp3>wma

3.硬體支援比較:
MP3播放器:mp3>wma>wav>flac>ape>aac>ogg
手機:mp3>wma>aac>wav>flac>ogg>ape

4.綜合性能(就是綜合音質體積編位元速率):aac>ogg>flac ape>mp3>wav>wma