數(shù)字化音頻格式的出現(xiàn)

1、數(shù)字化音頻格式的出現(xiàn)，是為了滿足復(fù)制、存儲、傳輸?shù)男枨蟆：唵蔚恼f，早期的模 擬音頻格式，存在著復(fù)制失真和因為介質(zhì)磨損而失效的問題。從CD盤的存儲開始，數(shù)字格 式音頻文件開始普及，但又產(chǎn)生了一個問題存儲體積上的限制，同時CD盤仍然存在磨 損的現(xiàn)象，如果保存到硬盤上（相對存儲時間更長），在當(dāng)時存儲介質(zhì)（主要是硬盤）仍 然昂貴的情況下，也不是好的解決方法。而互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，更產(chǎn)生了遠(yuǎn)距離傳輸文件的要 求，在帶寬的制約下，縮小文件體積的需求變得更加強(qiáng)烈，這些都從外部因素上導(dǎo)致了有 損壓縮數(shù)字音頻格式產(chǎn)生！ 而從內(nèi)部因素來說，隨著電腦運(yùn)算、編碼能力的提高、各種聲學(xué)心理模式的進(jìn)步，促 進(jìn)了各種有損壓縮數(shù)字音

2、頻格式的層出不窮。如果光從歷史及現(xiàn)在曾經(jīng)涌現(xiàn)出的編碼格式 來看，應(yīng)該會列舉出很多，而在MP3機(jī)上使用的音頻格式，我們向大家介紹的主要有如下幾 種MP3（CBR、VBR、ABR）、WMA、ADPCM。 （1）MP3（CBR、VBR、ABR） MP3應(yīng)該算目前使用用戶最多的有損壓縮數(shù)字音頻格式了。它的全稱是MPEG(MPEG：Mo ving Picture Experts Group) Audio Layer-3，1993年由德國夫朗和費(fèi)研究院和法國湯姆 生公司合作發(fā)展成功。 剛出現(xiàn)時它的編碼技術(shù)并不完善，它更像一個編碼標(biāo)準(zhǔn)框架，留待人們?nèi)ネ晟啤Ｔ缙?的MP3編碼采用的的是固定編碼率的方式（CBR

3、 ），我們?？吹降?28KBPS，就是代表它是 以128KBPS固定數(shù)據(jù)速率編碼你可以提高這個編碼率，最高可以到320KBPS，音質(zhì)會更好，自然，文件的體積會相應(yīng)增大。 因為MP3的編碼方式是開放的，你可以在這個標(biāo)準(zhǔn)框架的基礎(chǔ)上自己選擇不同的聲學(xué)原 理進(jìn)行壓縮處理，所以，很快由Xing公司推出可變編碼率的壓縮方式（VBR）。它的原理就 是利用將一首歌的復(fù)雜部分用高 bitrate 編碼，簡單部分用低 bitrate 編碼，通過這種 方式，進(jìn)一步取得質(zhì)量和體積的統(tǒng)一。當(dāng)然，早期的Xing 編碼器的 VBR 算法很差，音質(zhì) 與 CBR （固定碼率）相去甚遠(yuǎn)。但是，這種算法指明了一種方向，其他開發(fā)者

4、紛紛推出自 己的VBR算法，使得效果一直在改進(jìn)。目前公認(rèn)比較好的首推 LAME，它完美地實現(xiàn)了 VBR 算法，而且它是是完全免費(fèi)的軟件，并且由愛好者組成的開發(fā)團(tuán)隊一直在不斷的發(fā)展完善 。 而在VBR的基礎(chǔ)上，LAME更加發(fā)展出ABR算法。ABR（Average Bitrate）平均比特率， 是VBR的一種插值參數(shù)。LAME針對CBR不佳的文件體積比和VBR生成文件大小不定的特點(diǎn)獨(dú)創(chuàng) 了這種編碼模式。ABR在指定的文件大小內(nèi)，以每50幀（30幀約1秒）為一段，低頻和不敏 感頻率使用相對低的流量，高頻和大動態(tài)表現(xiàn)時使用高流量，可以做為VBR和CBR的一種折衷選擇。 （2）WMA WMA是Windo

5、ws Media Audio的縮寫，是微軟力推的數(shù)字音樂格式。微軟官方宣布的 資料中稱WMA格式的可保護(hù)性極強(qiáng)，甚至可以限定播放機(jī)器、播放時間及播放次數(shù)，具有相當(dāng)?shù)陌鏅?quán)保護(hù)能力。 應(yīng)該說，WMA的推出，就是針對MP3沒有版權(quán)限制的缺點(diǎn)而來普通用戶可能很歡迎 這種格式，但作為版權(quán)擁有者的唱片公司來說，它們更喜歡難以復(fù)制拷貝的音樂壓縮技術(shù) ，而微軟的WMA則照顧到了這些唱片公司的需求，可以預(yù)見，唱片業(yè)可能將全力支持WMA標(biāo)準(zhǔn)。 除了版權(quán)保護(hù)外，WMA還在壓縮比上進(jìn)行了深化，它的目標(biāo)是在相同音質(zhì)條件下文件體 積可以變的更?。ó?dāng)然，只在MP3低于192KBPS碼率的情況下有效，實際上當(dāng)采用LAME算法

6、壓縮MP3格式時，高于192KBPS時普遍的反映是MP3的音質(zhì)要好于WMA）。 不管怎么說，微軟想介入的領(lǐng)域，它總能憑著自己的強(qiáng)大實力和在軟件上的壟斷地位 ，獲得它想要的東西（盡管技術(shù)上它并不總是最出色）這場戰(zhàn)爭應(yīng)該是微軟在數(shù)碼音 頻格式領(lǐng)域的另一個IE與Netscape的戰(zhàn)爭版本。 小結(jié)：因為本文的目的是針對MP3機(jī)上使用的數(shù)碼音頻格式而撰寫的，所以，在播放格式上我只介紹目前MP3上常用的兩種格式：MP3與WMA。如果從數(shù)碼音頻格式的角度來說，除 了提到的這兩個格式外，還有很多其他的格式：RA、MIDI、VQF、ATRAC、ATRAC3、Vorbis 、AIF/AIFF、MP3PRO、Ogg

7、、Dolby®Pro Logic®、Dolby Digital 5.1、Qdesign QDX、ATRAC3、VoiceAge等等。 其實隨著電腦運(yùn)算能力的增強(qiáng)、聲學(xué)原理認(rèn)識的進(jìn)步、壓縮技術(shù)的發(fā)展，還會涌現(xiàn)出 更多的數(shù)字壓縮音頻格式相比前面提到的MP3、WMA，它們或者從壓縮比上下工夫、或者從版權(quán)保護(hù)上下工夫（有正反的取舍，有的要，有的不要）、或者從音質(zhì)上下工夫。 但是，請注意：格式的技術(shù)先進(jìn)并不代表市場！ 一種格式的流行，乃至成為一種使用數(shù)量上的標(biāo)準(zhǔn)，除了技術(shù)因素外，還取決于其他 的因素。就我個人的看法，先入為主的影響是很大的，以MP3來說，正因為目前它在用戶

8、規(guī)模上是最大的，所以盡管它的壓縮比、音質(zhì)、版權(quán)保護(hù)方面都存在缺點(diǎn)，但是用戶很容易 形成一種慣性獲得MP3文件越容易，越多用戶加入這個行列；反過來促進(jìn)越多文件采用這種格式存儲這就形成了一個正向循環(huán)，加上因為更多的播放軟件支持MP3、更多的第三方開發(fā)更先進(jìn)的編碼算法，這些都推動MP3在自身格式上的進(jìn)步，又導(dǎo)致用戶使用上的更加普及（正如我上面提到的那么多種格式，讀者不說曾經(jīng)使用過或了解，有些格式的名稱大家是否聽過都是疑問）。 所以，短期內(nèi)我個人還是看好MP3格式的發(fā)展除了上面提到的非技術(shù)因素外，隨著存儲介質(zhì)容量和網(wǎng)絡(luò)帶寬的進(jìn)一步增大，壓縮比或許正變得不那么重要了（我現(xiàn)在敢大膽的使 用高于192KBP

9、S碼率壓縮自己的CD，遇到經(jīng)典的，我甚至直接使用320KBPS，原因無它，我的電腦硬盤是40G，而這個配置還在逐漸落伍）；版權(quán)保護(hù)也是雙刃劍，對廠商而言是好事，對用戶則是排斥的心理。 因此，在本章節(jié)的最后，我并不做MP3、WMA格式與其他格式的對比，僅以這兩個目前在MP3機(jī)上使用最頻繁的格式來做一番對比。 從壓縮比角度來說，在低于192KBPS的條件下，WMA可以在同樣音質(zhì)條件下獲得比MP3文件更小的體積甚至一半。 所以如果你的MP3容量并不大，而且你并不追求音質(zhì)的更完美（特別當(dāng)你的用途是聽一些英語教材、相聲、評書類不要求音質(zhì)、回放效果的時候），假如你的MP3機(jī)支持WMA格式的播放，那么恭喜你

10、你的MP3機(jī)容量可以變相的增大一倍。 反過來，如果你的MP3容量有夠大（目前的主流應(yīng)該是往128M發(fā)展），而且又注重音質(zhì)感受，那么強(qiáng)烈建議你使用LAME壓縮算法平均192KBPS以上碼率壓縮，你會發(fā)現(xiàn)，和你往常使用的128KBPS碼率文件相比，會獲得不同的感受（當(dāng)然，還和MP3機(jī)的音質(zhì)處理效果、耳機(jī)的選擇相關(guān)）。 這些是從我個人使用中獲得的感受，你可以參考。但是更重要的是自己去嘗試因 為MP3機(jī)正越來越往多檔次方向發(fā)展高、中、低端的MP3日趨細(xì)分：質(zhì)量、功能、價格上都如是，只有配合自己的具體機(jī)型，通過實踐，才能找到適合自己的格式及編碼率。 （3）ADPCM格式 這個格式常用在MP3機(jī)的錄音方面

11、。我們常看到某款具有錄音功能的MP3機(jī)在參數(shù)介紹上會標(biāo)注“支持MP3,WMA,ADPCM格式”。 它其實也是一種編碼格式，但針對的是文件體積的更小自然音質(zhì)上就沒有什么優(yōu)秀可 言了。比如作為采訪時的錄音，32M的閃存，用這種格式錄制，可以存儲大約2個小時的錄音。從音質(zhì)和文件大小的統(tǒng)一性來說，應(yīng)該是目前一個好的解決方案。 除了外錄（采訪、課堂錄音）外，還有的MP3機(jī)使用這種格式進(jìn)行對CD、磁帶機(jī)的直接錄制。可想而知，這樣的源文件你還是以英語讀物、相聲類的為主，如果你想要錄制音樂類的，勸你還是放棄，這種格式錄制出來的效果用來聽音樂只能用慘不能睹來形容。 小結(jié)：錄音格式上，目前除了繼續(xù)采用ADPCM格

12、式外，越來越多的MP3機(jī)開始支持直接用MP3、WMA編碼（特別在直接錄制上）。但是這里要提出的一點(diǎn)是，MP3機(jī)的DSP在運(yùn)算能力上比起電腦的CPU配合專門的編碼軟件還是差距太大，所以目前的產(chǎn)品里，我個人是不推薦用這種機(jī)器來直接錄制音樂類文件，但相信隨著集成電路的不斷發(fā)展，這個功能會不斷進(jìn)步，最終將出現(xiàn)滿足要求的直接錄制產(chǎn)品正如電腦上的部件發(fā)展一樣，軟件和硬件的互相促進(jìn)、互相融合，終將帶來合乎要求的產(chǎn)品。MP3播放器支持的音頻格式不僅僅是MP3格式一種，除此之外，還有WMA、WAV、MP3Pro、ASF、AAC和VQF等，其中WMA格式以64kbps壓縮時就能夠達(dá)CD音質(zhì)，而生成的文件大小只有相

13、應(yīng)MP3文件的一半。這對只裝配32MB Flash Memory的機(jī)型來說是相當(dāng)重要的。支持了WMA和RA格式，意味著FlashMemory空間無形中擴(kuò)大了2倍。如果你很苛刻的話，在購買的時候一定要問清楚這個問題。 在所有的MP3支持的音樂格式中最普遍的也就是MP3、WMA和WAV格式用，其他的要么不流行，要么體積太大，沒什么實際意義。 （4）MP3格式 MP3的全稱是Moving Picture Experts Group Audio Layer III。簡單的說，MP3就是一種音頻壓縮技術(shù)，由于這種壓縮方式的全稱叫MPEG Audio Layer3，所以人們把它簡稱為MP3。MP3是利用

14、MPEG Audio Layer 3 的技術(shù)，將音樂以1:10 甚至 1:12 的壓縮率，壓縮成容量較小的file，換句話說，能夠在音質(zhì)丟失很小的情況下把文件壓縮到更小的程度。而且還非常好的保持了原來的音質(zhì)。正是因為MP3體積小，音質(zhì)高的特點(diǎn)使得MP3格式幾乎成為網(wǎng)上音樂的代名詞。每分鐘音樂的MP3格式只有1MB左右大小，這樣每首歌的大小只有3-4兆字節(jié)。使用MP3播放器對MP3文件進(jìn)行實時的解壓縮(解碼)，這樣，高品質(zhì)的MP3音樂就播放出來了。 （5）WMA格式 WMA的全稱是Windows Media Audio，是微軟力推的一種音頻格式。WMA格式是以減少數(shù)據(jù)流量但保持音質(zhì)的方法來達(dá)到更

15、高的壓縮率目的，其壓縮率一般可以達(dá)到1:18，生成的文件大小只有相應(yīng)MP3文件的一半。這對只裝配32M的機(jī)型來說是相當(dāng)重要的，支持了WMA和RA格式，意味著32M的空間在無形中擴(kuò)大了2倍。此外，WMA還可以通過DRM（Digital Rights Management）方案加入防止拷貝，或者加入限制播放時間和播放次數(shù)，甚至是播放機(jī)器的限制，可有力地防止盜版。 （6）WAV格式 WAV格式是微軟公司開發(fā)的一種聲音文件格式，也叫波形聲音文件，是最早的數(shù)字音頻格式，被Windows平臺及其應(yīng)用程序廣泛支持。WAV格式支持許多壓縮算法，支持多種音頻位數(shù)、采樣頻率和聲道，采用44.1kHz的采樣頻率，1

16、6位量化位數(shù)，因此WAV的音質(zhì)與CD相差無幾，但WAV格式對存儲空間需求太大不便于交流和傳播。 （7）ASF格式 ASF的全稱是Advanced Streaming Format，是微軟所制訂的一種媒體播放格式，適合在網(wǎng)絡(luò)上播放。而Windows Media On-Demand Producer則是制作ASF檔案的免費(fèi)軟件，讓即使是初學(xué)者也能很輕易的利用現(xiàn)成的WAV或AVI檔案制作ASF文件 （8）AAC格式 AAC實際上是高級音頻編碼的縮寫，目前只有蘋果的硬盤式MP3支持這一種格式。AAC是由Fraunhofer IIS-A、杜比和AT&T共同開發(fā)的一種音頻格式，它是MPEG-2規(guī)范

17、的一部分。AAC所采用的運(yùn)算法則與MP3的運(yùn)算法則有所不同，AAC通過結(jié)合其他的功能 來提高編碼效率。AAC的音頻算法在壓縮能力上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了以前的一些壓縮算法（比如MP3等）。它還同時支持多達(dá)48個音軌、15個低頻音軌、更多種采樣率和比特率、多種語言的兼容能力、更高的解碼效率。總之，AAC可以在比MP3文件縮小30%的前提下提供更好的音質(zhì)。 （9）Mp3Pro格式 Mp3Pro是Mp3編碼格式的升級版本。MP3Pro是由瑞典Coding科技公司開發(fā)的，在保持相同的音質(zhì)下同樣可以把聲音文件的文件量壓縮到原有MP3格式的一半大小。而且可以在基本不改變文件大小的情況下改善原先的MP3音樂音質(zhì)。它能夠在用較低的比特率壓縮音