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[原创] 常见音乐档案的差异简介

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发表于 2019-9-21 21:47:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
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常见音乐档案的差异简介


一直以来都有朋友在问:一般的MP3和CD音质有什么差别?耳机能不能听出MP3与无损格式的差别?音源档的好坏对听耳机时有什么影响?这次的「听.说音乐 - 生活音乐学」,我们就来谈谈这个问题吧。

我们先来认识一下现在常见的音频规格,CD、MP3、与无损格式;黑胶唱片与密纹唱片(LP)在现在已不算常见,这次先不讨论。

首先是现在录音的标准媒体规格 Compact Disc(CD)。

CD是种产生于1982年的储存数字数据的光学盘片,用一条或以上的立体声音轨(Track),以16位的PCM编码,采样率为44.1kHz。由荷兰的飞利浦公司与日本的Sony合作开发,之后再慢慢发展出一系列的光盘规格与产品。在这之前,音乐都是以模拟讯号来储存,如磁带录音带与黑胶唱片等。

标准CD的直径为一般为12公分,可储存约74分钟的音讯 (8公分可储存20分钟上下) 。附带一提,现今CD音轨制定74分钟,是因为这能装下当时最长的录音《快乐颂》。据说当初飞利浦与Sony一开始都使用较小的光盘,但当时的Sony副社长大贺典雄说:「不能让歌剧在幕中中断,需得纳入贝多芬第九交响曲。若不是用户能接受的媒体那就没意义。」当代已知最长演奏为德国作曲家Wilhelm Furtwängler(威廉·福特万格勒)在1951年指挥的74分钟版,最后唱片就定为能收纳74分42秒音乐的120公厘光盘。
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再来讲讲无损格式是什么。

顾名思义,无损一词即指非破坏性的压缩格式,使用无损压缩(Lossless)算法,能够将16位的PCM音频数据压缩到38%,且档案在压缩时不会有数据的遗失,现今无损格式最大宗以FLAC(Free Lossless Audio Codec)档案为主。另外还有:APE格式,为FLAC之前常见的无损格式,但是支持的播放器少;WAV格式,最常见的音讯文件,大多数的播放器皆可支持,但缺点是是档案巨大;其他比较少见的还有DTS、MLP、SONY的ATRAC、APPLE的AIFF等等;值得一提的是,早期被大家视如敝履的微软Windows Media的WMA音讯档案,在Windows Media 9以后有支持Lossless压缩运算,因此WMA的Lossless档也晋身成为无损格式的一员了。

最后我们来看现在最流通的音乐格式:MP3。
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MP3的全名是「Moving PictureExperts Group(MPEG) Audio Layer III(动态影像专家组音频层III)」,是在1991年,德国埃尔朗根研究组织的工程师们发明与制定。MP3从1995年开始在网络上旺盛的发展,主要是因为Nullsoft于1997年发行的Winamp,档案与程序相互促进发展,使普通的使用者容易地播放、制作、共享和收集MP3档案。

MP3提供了不同的「比特率(bit rate)」选项,就是用来表示每秒音频所需的编码数据位数。编码的比特率位速最高质量可达320Kbps,基本不损失原本音效质量。

但用这个算法来对照的是,CD上未经压缩的音讯,比特率则是1411.2 kbps。

简而言之,MP3就是破坏性的有损压缩格式,但可以大幅降低音源的信息量,以照片来说,就是像JPEG与RAW档案的差异,因此MP3的音源信息绝对会与原始录音档还差。

但为什么我们听起来确觉得没有差异? 因为使用了许多技术的MP3,其中有一项很重要的心理声学,以透过建立人类听觉总体特征模型的MP3算法,让丢弃的部分不会被人耳识别出来,确定音讯的哪一部分可以丢弃。

MP3将20Hz以下、20000Hz以上,人耳听不到的音频全数删除,以及相同频率的两条音频,将其中一条拿掉;透过以上采样演算后再重新编成一首歌。

既然人耳本来就听不到了,理论上对听感是没有影响的,但音频的质量是很主观判断,有时还会参杂很重的安慰效果(Placebo effect)在里面;另一点是,即使人耳听起来并没有差异,在精细的扬声系统之下,缺陷就会被放大。

测试:

Chord&Major选用了发烧友中的扬声系统标准测试曲,「Hotel California」的1994年演唱会版与1980年录音版,将CD转为FLAC与MP3,以Major8’13来测试。

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我们发现,在演唱会这样的收音模式之下,FLAC文件的空间感可以漂亮的呈现出来,比如说在最前面观众拍手的部分,MP3档中听起来是平面的,但在FLAC档中却可以听到观众错落位置的空间感。

而录音室版本,MP3与FLAC档案听起来的差异则在各个乐器的分离度,例如bass音的位置前后与大小声;但是这几首音乐,用喇叭放出后几乎没有差别。

结语:
MP3是一种破坏性压缩的音乐格式,就算是320kbps还是会与无损格式有所差异。若单纯以音质的好坏来比较,会是: CD>FLAC无损格式>MP3。

由于MP3所舍去的部分为20Hz以下,20000Hz以上,皆为一般人耳无法接收的部分,理论上320k bps的档案听起来会与flac、APE等无损格式无异。

但是实际上,人的听觉并非机械式的数据,我们可以在听感上感受到音场的延伸、空间感、声音的温湿圆扁等不同于数据的感受,当然这与每个人的感受度也有关系。

除了音乐的感受性,每个人的耳蜗与头骨构造不同,造成的讯息传导与共鸣也会不同;前端录音的部分也有关系,包括采用DSD或是PCM采样;再来是播放器的不同、声卡或音效处理器的功能强弱,这些都是影响听觉的因素。

好的耳机绝对可以听出192k与320k的差异,但320k以上,就得每个人亲自去试、比较,320k与无损格式的感受差异才会比较准确。

这边要注意,就如同JPEG无法转成RAW文件,较低的规格是无法转成比较高的规格的,把你手边的MP3档,转成FLAC或是烧成CD,他还是只有MP3文件的质量而已。而对于编辑、混音处理的音源,要使用无失真格式,否则有损压缩产生无法预测的误差,且多次编码产生的损失会混杂在一起,在处理完后将会变得更加明显。
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但是我们也没办法否认MP3的价值,虽然他冲击到唱片产业,但是他的便利性也让更多音乐可以广为流传。音乐和语言一样,必须要有共同性与流通性才会慢慢普及,进而探索其价值,除非之后会有无损格式播放器的普及、以及大众对音乐的感受有集体性的增加,不然也只是强调90%与95%的细微差而已。

再者,就是关于「音乐」定义的问题,并不是只有在好的扬声系统之下呈现的音乐才叫音乐,我们更应该去思考「音乐」在自己生活中扮演的角色是什么。


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