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漫谈音乐之音频格式

音频格式是指可以在媒体播放器中播放或进行处理的音频文件。人耳所能感知的声波振动频率范围为20Hz~20kHz,因此常规音频文件格式的最大带宽是20kHz。基于不同公司定义的标准,人们对原始声音文件进行不同的数模转换,产生多种音频格式。

(图:母带处理器)

来自2013/02/15/ 小宇宙百科13046

AD/编 邢小叶/配图

音频格式是指可以在媒体播放器中播放或进行处理的音频文件。人耳所能感知的声波振动频率范围为20Hz~20kHz,因此常规音频文件格式的最大带宽是20kHz。基于不同公司定义的标准,人们对原始声音文件进行不同的数模转换,产生多种音频格式。不同格式之间主要区分于两点,即采样频率(Sampling Frequency)和量化位数(Digitalizing Bit),在整体上又可用比特率(kbps, Kilobytes per Second)来进行衡量。

(图:采样频率和量化位数)

不考虑谐波影响,将声波视作标准正弦波时,采样频率的大小可以视作单位时间内声波被分割的次数,采样频率越大越接近真实波形,常用采样频率为44.1kHz,可以达到高保真效果;量化位数的大小可以视作声音振幅上,声波被分割的次数,同样是量化位数越大越接近真实波形,常用量化位数为16位,即高低音之间有2的16次方的分级;比特率是指数字信号的传输速率,也就是每秒钟传送多少个千位的信息,从无损压缩来看,文件体积与比特率成正相关,音频格式的区分正是基于如何用最低比特率来实现最小失真的探索。

(图:ipod classic)

以下介绍一些不同厂家的常用音频格式 (以4分钟计算)。

索尼之CD:它是飞利浦与索尼合作定义的格式。标准CD采样频率为44.1kHz,16位量化位数,考虑到在碟片压制时由于刻录设备好坏以及刻录速度快慢引起的损耗,可以将CD音轨视作近似无损,体积约为50MB;

微软之WAV:它的文件采样率与量化位数和CD一样,格式大小也相似。歌手在录音棚原始录音的母盘WAV格式,采样频率为192kHz,24位量化位数,可以视作真正意义上的无损;

苹果之Apple lossless:它作为苹果的近无损压缩编码格式,可将WAV压缩至原先容量的一半左右,体积约为30MB,因为是近无损压缩,不考虑解码对不同音频格式的支持,音质与音源一样;

自由之FLAC:它是一套著名的免费无损压缩音频编码格式,与其他无损压缩格式(如APE)的区别,主要是该格式的压缩算法是开源的,你可以以任何目的使用它;

大众之MP3:一种有损压缩格式,这种格式针对人耳对高频声音信号不敏感的特性,基本保持低频部分不失真,牺牲15kHz以上的高频部分质量来换取文件尺寸的大幅减小,因而具有1/10左右的高压缩率。虽然与无损音源相比,在音质上劣化很大。但是因为传播方便,且不存在版权保护问题,作为主流音频格式的地位难以被撼动。

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编者 AD

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文章评论 (3)

  • 安静的龙龙 2013-02-16 17:41:46
    原来WAV响应范围能超过CD的啊。。科普了~
  • AD 2013-02-16 22:24:24
    回复@安静的龙龙: 这个看是怎样对比了,现在一般标准的CD格式是44.1khz,16bit的,我所了解到最高的wav是有192khz,24bit的(据说有更高码率的,但是我没有见到过),所以理论上wav的音质会比CD好,是没有问题的,但是也存在低码率的wav格式

    引用 @安静的龙龙 的评论:

    原来WAV响应范围能超过CD的啊。。科普了~

  • AD 2013-02-16 22:25:14
    回复@安静的龙龙: 另外严格定义的频率响应范围是20~20khz,当前很多播放器也是以此制定频响范围的,但是现在在音响领域,也有了能处理到25khz甚至更高频响的设备(为了使高频的延展更舒展,更亮丽,更多地一种谐波的影响,毕竟人耳已经无法直接听到这个频率范围了);从这个角度来说,最为最初的音乐的录制格式——wav,说wav的响应范围大于CD,也是没有太大问题的

    引用 @安静的龙龙 的评论:

    原来WAV响应范围能超过CD的啊。。科普了~

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