无损音频格式到底屌吗？有多屌？

210148228 · 发表于 2017-10-25 09:23:46

自从数字音频出来之后，格式就非常非常的多，像基础的WAV，AIFF，MP3，WMA，AAC，APE，FLAC，这些都是非常常见的一些音频格式，还有一些不是太常见的音频格式比如OGG，比如WV，还有之前用的很多的RM，MD上用的ATRAC，最近很火的DSD等等等等非常多，想讲完是一件和睡遍天下姑娘一样困难的事情，但是找那么一两个姑娘玩玩还是没啥大问题的，那么今天我们就有侧重的，来讲一些格式方面的东西。
对于大部分的朋友来说，能接触到的所谓原始的文件，也就是16bit/44.1khz/1411.2kbps的WAV文件了，一般CD抓轨就是这个东西，大家可以看到，这个文件描述有3个数字，16bit和44.1khz分别是量化深度和采样率，而第三个数字，也就是传说中的比特率，指的是计算机存储每一秒钟的数据所需要的比特数，可以理解为容量大小。这个数字也就是大家常常说的，320k的MP3啦，256k的AAC啦，128k的WMA啦等等的那个值，CD标准的这个值就是1411.2k。
好了，音频格式的源头我们定下来了，就是CD标准的WAV为原始文件，是最原始的也是最好的。但是，这个东西占的空间有点大啊，现在还好点，大家的播放器都有64G，128G，但是即使是这种容量，也装不下多少歌啊，人类总是很贪婪的，希望自己的MP3或者电脑里可以装的下一辈子都听不完的歌，还有一点就是网络流媒体方面的应用，很多时候要的是更快而不是更好。而减小原始的声音的体积就成了工程师们的重任。那么，接下来要涉及到的就是两个概念，有损压缩和无损压缩。
什么是有损压缩呢，说句实话，很简单，就是在缩小了体积的同时也会损失音质，那就是有损了呗。而无损音乐，就是在缩小了体积的同时，并不损失音质。我来打个比方吧，假如说，一个原始的声音是3.3333333333333......，有损压缩就变成了3.33333333，而无损压缩可能就变成了10/3，恩，就这个道理，有损压缩是丢失了信息的，而无损压缩是通过其他的方式和算法，来让音频的格式变小。
不过这里要强调一个事情，音频的格式转换只能向下转换而不能向上转换，什么意思呢，也就是WAV转MP3可以，会降低音质减小体积，而MP3转WAV可不会，音质还是保持之前MP3的音质，但是体积会增大到WAV的体积了，丝毫意义都不会有的。原理很简单嘛，你有一根500px长的黄瓜，你用口（不管上面还是下面）咬掉了一半剩下250px，没问题，但是你要是想再接到500px，对不起，丢失的250px找不到了。当然，有些音效是可以通过泛音等一系列算法“猜测”出损失的部分，但是猜测出来的毕竟不是准确的，黄瓜上面加半根火腿肠和原始的黄瓜体验还是不一样嘛。
无损压缩的格式并不是太多，最出名的是APE和FLAC，不过事实上，APE被淘汰是迟早的事情，也就是中国这东西还比较火罢了，而FLAC应该是现在最火的无损压缩格式了。话说FLAC也不是真正百分百的无损，准确的定义应该是微损，不过影响非常小，基本上是可以忽略的节奏，大家也就认为他是无损了。苹果也出过无损的格式，叫Apple Lossless，微软也出过，叫WMALossless ，资源都很少。其他的格式还有一些，但是太少了，这里就不讨论了。无损的音质和WAV的音质是很接近的，只要不是闲着没事的人用有损的转上去的就没啥问题了。
有损压缩的格式就很多了，现在比较常见的是MP3和AAC，当然，在几年前WMA也是很火的，但是随着现在微软XP的死亡，微软也疲软了很多，当然大家的硬盘容量也大了，随之WMA也没几年前那么火了。而有损压缩，影响音质的主要有三个方面，一个是格式本身的算法，一个是有损压缩的比特率，还有一个就是编码器和解码器之间的区别。当然，还有一些什么固定编码可变码率编码之类乱七八糟的就先不管了，我们下面来看几张图，是不同码率的MP3的频谱。歌的源文件是我从CD上抓下来的《21 guns》，然后我通过向下转换格式，来看看不同比特率的MP3到底有多少的差别。

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210148228 · 发表于 2017-10-25 09:25:24

大家可以看到，第一张图是原始的WAV，然后接下来分别是128k，192k，320k的MP3的频谱图。这个图看起来其实很简单，越亮说明能量越大，越黑说明能量越小，大家可以看到，原始的WAV是顺滑的延展上去超过了20khz的，这也是人耳的听觉上限。然后128k的MP3，在15000HZ直接平平的切掉了，也就是说，15000hz上面直接就没有了。然后整体的颗粒也变得很粗糙，没有WAV那种顺滑。有损压缩的原理大部分都是基于心理声学，把人耳不容易听到的部分给去掉，这里面主要就是两方面，一个是频率上的，还有一个就是时间上的，举个最简单的例子，你在洗澡堂放了一个屁，屁的混响是很细腻的衰减下去的，这是原始文件，而有损压缩会做什么事情呢，第一，把你放完屁之后屁眼颤抖的声音和气流通过肠子的摩擦声给你砍掉去，然后2秒钟的混响，给分解成120段，然后把其中奇数段全部给你砍掉，OK了，虽然听起来还是一个持续两秒钟的屁，但是存储的空间是不是小了很多呢，就这么简单。
又低俗了一把，继续说，大家可以看到，192k的MP3就已经好了很多了，平平切掉的位置到了16000hz，然后在某些位置还会超过这个值，整体的频谱看起来也是顺滑了许多。而320k的MP3，延展已经超过20khz了，也平滑了很多，基本上已经达到一个比较不错的范围了。码率越低的格式，频响越不完整，然后时间上砍掉的东西也比较多，听起来是一个什么感觉呢，高频没延展，低频没下潜，然后空间感丢失很多，声音变得粗糙，恩，就是这样。所以大家还是选择码率高点的MP3歌曲来听吧。
已经火了好几年的AAC，大家都说这个格式要比MP3好，我也是同意的，大家看看，256k和320k AAC，和WAV还有多少区别呢。
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提示一下，256k的AAC要看亮度，渣浪把图片压缩的太厉害，大家估计要自己去转换一下看了，在我看来，跟256kAAC相比，WAV的相对亮一些，而320k的AAC，基本上已经看不出来了。从听感上来说，AAC也要全方面优于MP3，毕竟MP3技术和算法还是比较早的，而AAC会好很多。苹果官方卖的那些歌曲都是256k的AAC+，品质都还是有保证的。
当然，最近很火的DSD格式，这个已经和我们今天讲的东西不是一个类型的了，我在这里就简单说一句，如果整条链路都是DSD的，那出来的效果是非常好的，但是现在大部分都是把DSD解码成PCM来进行播放的，其实没什么用，只是噱头而已。 DSD设计出来最大的目的是减少抗混叠滤波器的设计难度，如果本来就是按照PCM的东西设置的，那DSD解码还会有太大的意义吗？就说这么多，不必迷信。
行了，总结一下，不同格式不同码率之间还是存在比较大的差异的，但是音乐的内容还是不咋变的，我个人的观点是，在想获得好的音质的时候，选择尽可能高的码率的歌曲来听，而在出门啊，公交车上，存手机里的歌，差不多就行，不低于192k的MP3，个人觉得是足够了，毕竟，听音乐，要的是精神享受，而带来享受的，更多的是旋律，配器，演唱，歌词，不是吗？
当然，还有一个轻松获得好音质的办法，打开你手机里的GEAK Audio配套APP，再打开你的果壳智能音响，躺在床上，感受来自声音世界的美好。

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