音频居然有这么多格式

whyy001 · 发表于 2007-10-2 11:07:00

音频居然有这么多格式！
我们经常会遇到下载到播放器中的音乐文件显示出“格式不支持”的情况，这是源于每款播放器所采用的解码芯片不同，所支持的音频格式也不尽相同。那么我们经常见到的这些音频格式究竟是什么意思呢？他们各自又有着怎样的优缺点呢？都说无损音乐的音质最好，但哪些格式是无损的呢？
我们经常会遇到下载到播放器中的音乐文件显示出“格式不支持”的情况，这是源于每款播放器所采用的解码芯片不同，所支持的音频格式也不尽相同。那么我们经常见到的这些音频格式究竟是什么意思呢？他们各自又有着怎样的优缺点呢？都说无损音乐的音质最好，但哪些格式是无损的呢？

今天，小编就总结一下音频格式方面的基础知识，以便我们更轻松地驾驭自己手中的播放器，也可以更好地领略不同音乐格式所呈现出的不同特色。

音频文件格式专指存放音频数据的文件的格式，这些格式主要是因为音频文件存储、传输及制作的需求不同而产生的。主体可分为无损和有损两类音频文件格式：
无损的音频格式解压时不会产生数据和质量上的损失，解压产生的数据与未压缩的数据完全相同。例如：CD、WAV、FLAC、AIFF、AU、APE、TTA，无损无压缩的LPCM，无损压缩的Dolby TrueHD和DTS-HD Master Audio等。

有损文件格式有着很高的压缩率，是基于声学心理学的模型，除去人类很难或根本听不到的声音，例如删除一个音量很高的声音后面紧跟着的一个音量很低的声音。其中包括：MP3、Windows Media Audio（WMA）、VQF、Ogg Vorbis（OGG）、AAC、m4a等格式。
一、无损格式
CD格式（正统血脉）

CD格式的音质是一种比较高的音频格式。因此要讲音频格式，自然要先讲CD。标准CD格式也就是44.1KHz的采样频率，速率88K/秒，16bit，它的声音基本上是忠于原声的。因此如果你如果是一个音响发烧友的话，CD是你的首选，它会让你感受到天籁之音。CD光盘可以在CD唱机中播放，也能用电脑里的各种播放软件来重放。一个CD音频文件是一个cda文件，这只是一个索引信息，并不是真正的包含声音信息，所以不论CD音乐的长短，在电脑上看到的“cda文件”都是44字节长。注意：不能直接的复制CD格式的cda文件到硬盘上播放，需要使用象EAC这样的抓音轨软件把CD格式的文件转换成WAV，这个转换过程如果光盘驱动器质量过关而且EAC的参数设置得当的话，可以说是基本上无损抓音频。
特点：历史悠久，忠于原声，发烧友最爱。
SACD格式（高质量音频光盘）

SACD是Sony与Philips合力研发的音乐碟片规格，是继CD的发明之后，成功超越CD声音质量的新产品。SACD是一种新型的光盘，它不是CD格式，播放时需使用SACD专用的播放设备。SACD的采样率高达2822.4kHz，是一般CD 44.1KHz取样的64倍，而且SACD频率范围更是高达100KHz以上；也因此使得SACD改善了原来音乐CD音质给人冷硬的刻板印象，而以更细腻、更多细节、更柔软的声音呈现。
SACD的录音方式是用Direct Stream Digital（DSD，即直流数字技术）方式录音，摒除传统的PCM录音方式，将所有信号以每秒280万次直接把模拟音乐信号波形转变为数字信号，也就是所谓的‘直接比特流数字’，因此取样波形非常接近原来的模拟波形。目前SACD有多种格式，必需注明“Hybrid”的SACD，才有CD层，可以在普通CD Player播放聆听，否则只能在SACD机上播放！
特点：高取样率赋予声音更多细节，更加接近模拟信号。
WAV格式（音乐创作首选）

微软很早以前开发的音频格式，符合 PIFF Resource Interchange File Format文件规范。WAV对音频流的编码没有硬性规定，可以使用多种音频编码来压缩其音频流，不过我们常见的都是音频流被PCM编码处理的WAV，但这不表示WAV只能使用PCM编码，MP3编码同样也可以运用在WAV中，和AVI一样，只要安装好了相应的Decode，就可以欣赏这些WAV了。在Windows平台下，基于PCM编码的WAV是被支持得最好的音频格式，所有音频软件都能完美支持，由于本身可以达到高音质的要求，因此，WAV也是音乐编辑创作的首选格式，适合保存音乐素材。标准格式的WAV文件和CD格式一样，也是44.1K的采样频率，速率88K/秒，16bit，高质量的WAV格式声音文件质量和CD相差无几，也是目前PC机上广为流行的声音文件格式，几乎所有的音频编辑软件都“认识”WAV格式，但缺点是体型过于“巨大”。
特点：易用于编辑制作，被大量软件所支持。适用于多媒体开发、保存音乐和音效素材。
APE格式（高品质音乐典范）

APE是Monkey's Audio提供的一种无损压缩格式。Monkey'sAudio提供了Winamp的插件支持，因此这就意味着压缩后的文件不再是单纯的压缩格式，而是和MP3一样可以播放的音频文件格式。
这种格式的压缩比远低于其他格式，能够做到真正无损，因此获得了不少发烧用户的青睐。在现有不少无损压缩方案种，APE是一种有着突出性能的格式，令人满意的压缩比以及飞快的压缩速度，成为了不少朋友私下交流发烧音乐的一个选择。
特点：音质非常好，适用于最高品质的音乐欣赏及收藏。
FLAC格式（原音重现）

FLAC即是Free Lossless AudioCodec的缩写，中文可解为无损音频压缩编码。FLAC是一套著名的自由音频压缩编码，其特点是无损压缩。不同于其他有损压缩编码如MP3 及 AAC，它不会破任何原有的音频资讯，所以可以还原音乐光盘音质。现在它已被很多软件及硬件音频产品所支持。
简而言之，FLAC与MP3相仿，但是是无损压缩的，也就是说音频以FLAC方式压缩不会丢失任何信息。这种压缩与Zip的方式类似，但是FLAC将给你更大的压缩比率，因为FLAC是专门针对音频的特点设计的压缩方式。
特点：信息无损失，但体积相对较大，具有快速解码、是目前唯一获得硬件支持的格式。LAC支持快速采样精确定位。这不仅对于播放有益，更使得FLAC文件便于编辑。
AIFF与AU

这里顺便提一下由苹果公司开发的AIFF（Audio Interchange File Format）格式和为UNIX系统开发的AU格式。AIFF是Apple苹果电脑上面的标准音频格式，属于QuickTime技术的一部分。这一格式的特点就是格式本身与数据的意义无关，因此受到了Microsoft的青睐，并据此搞出来WAV格式。AIFF虽然是一种很优秀的文件格式，但由于它是苹果电脑上的格式，因此在PC平台上并没有得到很大的流行。不过由于Apple电脑多用于多媒体制作出版行业，因此几乎所有的音频编辑软件和播放软件都或多或少地支持AIFF格式。
TTA格式

True Audio（缩写TTA）是一种自由又简单的实时无损音频编解码器。TTA是一种基于自适应预测过滤的无损音频压缩，与目前主要的其他格式相比，能有相同或更好的压缩效果。TTA是用于对多声道的无损压缩，压缩的大小范围是原文件大小的30%—70%。TTA格式主要目标不是追求最大的压缩率，而是对于硬件执行的编码算法最优化，同时支持ID3v1和ID3v2两种标签信息。TTA编码，可以将20张收藏的音频CD存储到一张DVD-R盘上并播放。还能用流行的ID3标签存储所有曲目的信息。
次时代高清音频中主要有三种无损格式：无损无压缩的LPCM，无损压缩的Dolby TrueHD和DTS-HD Master Audio
LPCM

无损音轨原始存在格式，概念上等效于wave文件，并不需要运算解码，可直接输入功放进行DA转换，LPCM音轨由于码率和体积较大，在DVD时代通常用在两声道音乐碟的音轨，到了蓝光影碟上，传输速率和容量都大幅增加，给了多声道LPCM音轨表现的机会。描述LPCM音轨规格，包括采样频率、采样精度和声道数，采样频率包含48Khz、96Khz和192Khz，频率越高，还原高频信号和丰富谐波的能力就越强，采样精度包括16bit和24bit，精度越高保真和信噪比度越高，动态范围也更宽。不过，像96K24bit 7.1声道的LPCM码率约为恒定18Mbps，会大大挤占视频传输带宽，所以高规格无损音轨仍然需要无损压缩编码的帮助。
DolbyTrueHD

DolbyTrueHD是新一代的音频编码技术，它可以提供纯净、无损的多声道音频。在Dolby TrueHD中拓展了元数据支持的范围，使内容制作商可以对音频播放过程进行更高级的控制，保证各种聆听环境都能有出色的音效。Dolby TrueHD技术可以提供质朴的录音棚母带品质的声音，使其更接近原始录制的音效。
DTS-HD Master Audio

DTS-HD Master Audio 是 DTS公司针对新一代高分辨率影音光碟所研发的高分辨率音效格式，采用无损压缩方式纪录，是BD选用音效格式之一，在BD上最高可支持 7.1 声道 96KHz 24bit 取样的音效输出，数据流量最高 24.5Mbps，与消费电子领域的所有音频技术一样基于相干声学数字编码，能实现bit-to-bit的精确传输，不会损失任何音频细节。在大多数玩家心中，其声音品质优于DolbyTrueHD。
二、有损格式
MP3格式（人气之王）

MP3格式全称是Moving PictureExperts Group Audio Layer III。距今已有30年历史，诞生于德国，MP3是指MPEG标准中的音频部分压缩方式，简称为MP3。MPEG音频文件的压缩是一种有损压缩，将音乐以10：1甚至12：1的压缩率，压缩成较小文件。基本保持低音频部分不失真，但是丢失了了声音文件中12KHz到16KHz高音频这部分的质量，相同长度的音乐文件，用MP3格式来储存，一般只有wav文件的1/10，而音质要次于CD格式或WAV格式的声音文件。由于其文件尺寸小，音质也较好，所以在它问世之初还没有什么别的音频格式可以与之匹敌，因而为MP3格式的发展提供了良好的条件。MP3问世不久，就凭这较高的压缩比和较好的音质创造了一个全新的音乐领域，然而MP3的开放性却最终不可避免的导致了版权之争，在这样的背景之下，文件更小，音质更佳，同时还能有效保护版权的MP4就应运而生了。MP3和MP4之间其实并没有必然的联系，首先MP3是一种音频压缩的国际技术标准，而MP4却是一个商标的名称。

特点：音质一般，压缩率比较高，被大量软件和硬件支持，应用广泛，绝对是目前的主流。
WMA格式（绝对的实力派）

WMA就是Windows Media Audio编码后的文件格式，由微软开发，音质要强于MP3格式，更远胜于RA格式，它和YAMAHA公司开发的VQF格式一样，在保持音质的情况下达到了比MP3压缩率更高的目的，WMA的压缩率一般都可以达到1：18左右。WMA针对的不是单机市场，是网络！竞争对手就是网络媒体市场中著名的Real Networks。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。和以往的编码不同，WMA支持防复制功能，支持通过Windows Media Rights Manager 加入保护，可以限制播放时间和播放次数甚至于播放的机器等等。WMA支持流技术，即一边读一边播放，因此WMA可以很轻松的实现在线广播，由于是微软的杰作，因此，微软在Windows中加入了对WMA的支持，WMA有着优秀的技术特征，在微软的大力推广下，这种格式被越来越多的人所接受。

特点：低码率下（192kbps）的音质表现难有对手。适用于数字电台架设、在线试听、低要求下的音乐欣赏。
ACC格式（大体积高音质）

AAC（高级音频编码技术，AdvancedAudio Coding）是Dolby实验室为音乐社区提供的技术。AAC号称“最大能容纳48通道的音轨，采样率达96 KHz，并且在320Kbps的数据速率下能为5.1声道音乐节目提供相当于ITU-R广播的品质”。和MP3比起来，它的音质比较好，也能够节省大约30%的储存空间与带宽。它是遵循MPEG-2的规格所开发的技术。

特点：音质好，但支持的播放器比较少，而且体积比较大。
RealAudio（流动的旋律）

RealAudio主要适用于在网络上的在线音乐欣赏，现在大多数的用户仍然在使用56Kbps或更低速率的Modem，所以典型的回放并非最好的音质。有的下载站点会提示你根据你的Modem速率选择最佳的Real文件。现在real的的文件格式主要有这么几种：有RA（RealAudio）、RM（RealMedia，RealAudioG2）、RMX（RealAudioSecured），还有更多。这些格式的特点是可以随网络带宽的不同而改变声音的质量，在保证大多数人听到流畅声音的前提下，令带宽较富裕的听众获得较好的音质。

特点：充分利用宽带资源发挥音质潜力，适用于在线收听。
VQF（小众实力派）

由YAMAHA公司开发的vqf，它的核心是减少数据流量但保持音质从而达到更高的压缩比，VQF的音频压缩率比标准的MPEG音频压缩率高出近一倍，可以达到18:1左右甚至更高。也就是说把一首4分钟的歌曲（WAV文件）压成MP3，大约需要4MB左右的硬盘空间，而同一首歌曲，如果使用VQF音频压缩技术的话，那只需要2MB左右的硬盘空间。因此，在音频压缩率方面，MP3和RA都不是VQF的对手。相同情况下压缩后VQF的文件体积比MP3小30%～50%，更便利于网上传播，同时音质极佳，接近CD音质(16-bit 44.1kHz立体声)。可以说技术上也是很先进的，但是由于宣传不力，这种格式难有用武之地。vqf可以用雅马哈的播放器播放。同时雅马哈也提供从wav文件转换到vqf文件的软件。此文件缺少特点外加缺乏宣传。VQF即TwinVQ技术虽然是由NTT和YAMAHA开发的，它们的应用软件都是免费的。只是NTT和YAMAHA并没有公布VQF的源代码。

特点：技术先进，优于mp3，但未能流行开来，很可惜。
OGG格式（潜力特质突出）

Ogg是一种先进的有损的音频压缩技术，正式名称是OggVorbis，是一种完全免费、没有专利限制的开源音频格式。OGG编码格式远比90年代开发成功的MP3先进，它可以在相对较低的数据速率下实现比MP3更好的音质。此外，Ogg Vorbis支持VBR（可变比特率）和ABR（平均比特率）两种编码方式， Ogg还具有比特率缩放功能，可以不用重新编码便可调节文件的比特率。
OGG格式可以对所有声道进行编码，支持多声道模式，而不像MP3只能编码双声道。多声道音乐会带来更多临场感，欣赏电影和交响乐时更有优势，这场革命性的变化是MP3无法支持的。在而且未来人们对音质要求不断提高， Ogg的优势将更加明显。
特点：支持多声道，几乎得到所有的音频编辑器的支持。
m4a格式（始于苹果）

m4a是MPEG-4 音频标准的文件的扩展名。在MPEG4标准中提到，普通的MPEG4文件扩展名是“mp4”。自从Apple开始在它的iTunes以及 iPod中使用“m4a”以区别MPEG4的视频和音频文件以来，“.m4a”这个扩展名变得流行了。目前，几乎所有支持MPEG4音频的软件都支持“m4a”。
小结：无损无压缩格式的品质最好，对于声音的还原要远远优于有损音乐，听无损音乐不光可以听到真实的声音，对于听力也是一种保护。

当然无损和有损各有利弊，无损的当然好但是文件大，需要很大的空间来存储。并且由于对声音的抽样和量化精度高，对音频编码、解码能力要求也会增高，这就对播放设备的CPU、内存和硬盘有一定要求。所以，各类有损压缩音频格式因为其容量小，传输方便，播放设备小巧而成为了市场的主流。随着储存、播放及传输技术的不断进步，未来，高品质的音乐将离我们越来越近。

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