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跳动的音符——迈进数字音频的世界

收藏 分享 2011-5-21 08:01| 发布者: bbs01| 查看数: 141680| 评论数: 2

摘要: 魏晋时的名士嵇康嗜好琴曲,因得罪权贵而遭戮,临刑前还忘不了弹奏一曲《广陵散》,曲终时不禁喟叹道:“《广陵散》于今绝矣!” 古代音乐要想流传下来多数是靠口传心授,少部分是记录在曲谱当中,所以很多都随着历 ...

    [新型数字音频格式]

(1)MP3──当今的江湖老大

MP3的名声之响绝对超过其它任何一种音频格式,因为它的应用范围早已经不限于电脑了。MP3是MPEG-1/MPEG-2 Audio Layer 3的简称,属于MPEG-1/2的派生音频方案。MP3采用的是一种有损压缩方式,虽然并不是第一个进行有损压缩的音频编码,但它却是第一个实用的有损音频压缩方案。在MP3之前,一般的音频编码即使以有损方式进行压缩顶多达到4:1的压缩比例,而MP3可以实现12:1的压缩比。MP3使用的是知觉音频编码技术,它利用了人耳的特性,削减音频中人耳听不到的成分,同时尽可能地维持原来的声音质量,这是它实现高压缩比,保持较高音质的一个关键。事实上MP3在高码率时其音质与WMA这类音频格式相比,依然有着较明显的优势,这意味着MP3的日子还很长。目前公认最好的MP3编码器是LAME MP3 Encoder,很多音频软件都使用它作为MP3的编码内核,如著名的CDex(图3)。


 

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图3

(2)mp3Pro──技术先进的尴尬

2001年6月,法国汤姆森公司与Fraunhofer IIS发布了一种新的音乐格式──mp3PRO,这是一种基于MP3编码技术的改良方案。它能在64kbps码率下提供近似于CD的音质(mp3是128kbps)。mp3PRO采用了新的SBR(Spectral Band Replication 频段复制)音频编码增强算法,SBR最大的优势就是在低数据速率下实现非常高效的编码。mp3PRO其实是一种mp3信号流和SBR信号流的混合数据流编码。mp3PRO格式与mp3是兼容的,所以它的文件也使用mp3作为扩展名。mp3PRO官方播放器为THOMSON mp3PRO Audio Player(如图4),它同时也是编码工具,可以支持播放mp3PRO或者mp3编码的文件;另外Winamp也可以通过插件来支持mp3PRO。不过,虽然mp3PRO本身非常优秀,但它的专利费用高昂,所以一直没有流行起来。


 

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图4

(3)Ogg Vorbis──自由与开放的声音

差不多在mp3PRO出现的同时,网络上出现了一种叫Ogg Vorbis的音频编码,矛头直指收费的MP3。Ogg Vorbis用Ogg作为文件扩展名,它是一种免费的、开放源码的音频压缩编码(如图5)。Ogg Vorbis的出现一开始就是针对MP3的,这是因为MP3是受到专利保护的,拥有MP3专利权的Fraunhofer-IIS公司可以对于MP3编码器(无论商业或非商业性质)及用MP3格式发布的音乐作品的行为收取版税。事实上Fraunhofer-IIS也一直也没停止收费的努力,这使得我们所有的免费发布MP3作品的行为都变成了见不得阳光的侵权行为,这时出现一种免费的、开放源码的音频压缩技术变得非常有必要了。需要强调的是,Ogg Vorbis性能要强于MP3,但稍逊于mp3PRO,但它的多声道特性是这两者所不具备的。


 

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图5

(4)FLAC── 一切为了音质

和Ogg Vorbis一样,FLAC也属于OGG计划的一部分,它的全称是Free Lossless Audio Codec(如图6)。它使用的是无损压缩方式的,也就是说以FLAC方式压缩不会丢失PCM音频的任何信息。这种压缩与Zip的方式类似,但是FLAC有更大的压缩率,其压缩率接近2:1。

对于音乐发烧友来说,这种与CD质量相同的音乐格式在音质上是无可挑剔的;而且它解码速度快,解码只需要整数运算,对计算速度要求很低,在很普通的硬件上就可以轻松实现实时解码;FLAC是目前唯一获得硬件支持的无损压缩编码,现在已经有许多汽车播放器和家用音响设备支持FLAC格式了。FLAC官方编码器只是一个命令行程序,不过流行的音频播放软件Foobar2000可以透过官方插件实现对FLAC的编码(图7)。


 

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图6


 

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图7

(5)Monkey's Audio(APE)──音乐迷的新欢

Monkey's Audio也是一种无损压缩音频编码,它出现得比FLAC早,名气甚至比FLAC更大一些,支持它的音频软件要超过FLAC。它的压缩原理与FLAC类似,在它出现以前,对音乐迷来说,WAV文件一直是保存音频文件的最佳方式,但APE(Monkey's Audio文件的扩展名)的出现足可改变他们的这种看法了,因为它既可无损的保持WAV文件的音质,而大小仅有WAV的一半。Monkey's Audio官方的编码软件名称就叫Monkey's Audio(图8),CDex、Foobar2000等软件也可用来做APE编码用。


 

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图8

(6)MusePack(MPC)──低调的优质音乐

MPC以前被称作MP+,显然它是针对MP3的,MPC是一个比较低调的实力派选手,它也没有什么复杂的背景故事,它是为了追求更小的体积更好的音质而出现的。用过它的人无不对其出众的音质印象深刻。在较高比特率下(250kbps左右),MPC表现非常的出众,音质超过了MP3,很难分辨它和原始信号有多少区别,无论从频率保留还是细节保留,以及信号强度失真来说,MPC都堪称优秀。它的缺点是无法编码48KHz采样率的曲子。MPC官方编码器是一个名为MPPENC.EXE命令行程序,它也可以使用Easy CD-DA Extractor、CDex、Foobar2000、MPC Frontend 0.2.0 Beta等程序来进行编码(图9)。


 

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图9

(7)AAC──媒体巨头的新宠

AAC是高级音频编码(Advanced Audio Coding)的缩写,它属于MPEG-2国际标准的一部分(如图10)。AAC也是一种高压缩比的音频压缩算法,它的压缩比远远超过了AC-3、MP3等较老的音频压缩算法(可达20:1)。AAC使用了分辨率更高的滤波器组,因此它可以达到更高的压缩比。另外AAC还使用了临时噪声重整、后向自适应线性预测、联合立体声技术和量化哈夫曼编码等最新技术,这些新技术的使用都使压缩比得到进一步的提高。而且,AAC比AC-3更灵活,它支持更多种采样率和比特率、支持1个到48个音轨、支持多达15个低频音轨、具有多种语言的兼容能力、还有多达15个内嵌数据流。AAC主要有三种格式:主要Main(Main)、低复杂性LC(Low Complexity)和可变取样率SSR(Scaleable Sampling Rate)的AAC。


 

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图10

(8)Real Audio──流式音频的代表

Real Audio属于Real Media的音频部分,它是流媒体行业中的霸主RealNetworks的产品,它采用流式传输方式,可以在非常低的带宽下(低达28.8kbps)提供足够好的音质让用户能在线聆听。不过,由于Real Media是从极差的网络环境下发展过来的,所以Real Audio的音质并不怎样,在高码率时它要差于mp3。尽管后来RealNetworks通过与SONY公司合作,利用SONY的ATRAC技术实现高比特率的高保真压缩,但这些已经无法改变它用户心目中音质差的印象。这也是为什么许多音乐网站能够提供免费的RA音乐下载的一个重要原因,音质较差的音乐不用太多担心版权问题。而且RA音乐的主要用途是在线聆听,它不适于编辑,编辑处理软件非常少,其编码软件主要RealNetworks自己的Helix producer 9,最新的官方播放器是RealPlayer 10(图11)。


 

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图11

(9)Windows Media Audio(WMA)──微软野心的代表

为了挑战RealNetworks在流媒体领域的霸主地位,微软推出了Windows Media与其相抗衡,Windows Media Audio即Windows Media的音频部分。最初的Windows Media Audio并不比Real Audio强多少,但随着Windows Media 9技术的推出,Windows Media Audio已经可以令人刮目相看了。据微软声称,在只有64kbps的码率情况下,WMA可以达到接近CD的音质,Windows Media Audio的压缩技术中还拥有可变码率(VBR)、无损压缩技术(图12),并支持多声道编码。WMA还加入了DRM技术,可防止复制以保护版权。


 

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图12

由于微软的影响力,支持Windows Media的软件非常多。Windows Media官方的播放软件为Windows Media Player 9(图13),它同时提供了WMA编码功能,标准编码器为Windows Media Encoder 9,作为完整的流媒体解决方案的一部分,微软还提供了Windows Media Server流媒体服务器,而这一切都是免费的,这种举动的目的无疑是为了打压作为商业软件的Real Media,从这里我们不难感觉到微软的野心。


 

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图13


 

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引用 wangjian7777 2011-9-23 19:26
又改版了
引用 wqa1948 2011-5-31 11:06
改版改的看不懂,以后不来了

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