音頻無損否?
很多時候我都會想知道自己下載的音樂到底是不是無損的,偶然間我看到了某某網(wǎng)站,如下
模擬源
模擬源音樂必須要經(jīng)歷模數(shù)轉(zhuǎn)換,通過聲卡等設(shè)備將模擬信號轉(zhuǎn)換為電腦可以讀取的數(shù)字信號。模擬媒介是通過介質(zhì)本身的物理改變來存儲音樂的。
例如:
錄音機(jī)通過改變磁帶上的磁性強(qiáng)弱來記錄聲音。將錄音走帶裝置接入錄音設(shè)備,即可制作磁帶的數(shù)字副本。
唱片刻針在黑膠唱片上刻劃出凹槽,以物理形式表現(xiàn)聲音。通過前置放大器和聲卡即可翻錄黑膠唱片,制作其數(shù)字副本。
數(shù)字源
數(shù)字源音樂記錄的是已經(jīng)以電腦能夠讀取的格式編碼好的信號,因此無需經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換。數(shù)字媒介是存儲了數(shù)字音樂文件(一串二進(jìn)制數(shù)字)的物體。
例如:
CD
DVD
SACD(Super Audio CD)
WEB 商店下載(iTunes、Amazon、藝術(shù)家官網(wǎng)等)
請不要將下載所得的 WEB 資源和 WEB Rip 混淆起來。WEB Rip 指的是用音頻流制作的有損(劣質(zhì))轉(zhuǎn)碼,這種音頻流可能是 YouTube 或其他在線流服務(wù)。
數(shù)字音頻資源可以通過?頻譜分析?檢查其是否為劣質(zhì)轉(zhuǎn)碼。
模擬與數(shù)字之爭
關(guān)于兩者聽起來是否不同仍存有許多爭議。有些人喜歡黑膠的「感覺」,認(rèn)為其聽起來「溫暖」而「飽滿」。其他人則認(rèn)為數(shù)字資源提供了純凈而原始的聆聽體驗。
音頻格式
音頻格式就是一類能夠存儲音樂的電腦文件。它分為無壓縮、無損壓縮、有損壓縮三類。
比特率(Bitrates)
比特率?指的是單位時間傳輸或處理的比特數(shù),單位是千比特每秒(kbps)。在比較不同比特率的文件時(對于同一首歌),更高的比特率一般意味著更優(yōu)的質(zhì)量。比如,一個 MP3 320kbps (CBR) 文件每秒傳輸 320 千比特。
無壓縮(Uncompressed Lossless)
無壓縮格式存儲了原始錄音的所有數(shù)據(jù)。即使靜音部分也被一視同仁地賦予與有聲部分完全相同的比特率。無壓縮文件是很龐大的。主流的無壓縮格式采用脈沖編碼調(diào)制(PCM)。比如:
WAV (PCM)(用于 Windows)
AIFF (PCM)(用于 macOS)
無損壓縮(Compressed Lossless)
無損壓縮格式也存儲了原始錄音的所有數(shù)據(jù),但由于壓縮了數(shù)據(jù),它所占用的空間比之無壓縮格式要少。通過「剝奪」靜音部分的比特率「份額」以及壓縮有聲部分占用的比特率,對于同一首歌,無損壓縮文件通常是無壓縮文件的一半大小。
由于無壓縮和無損壓縮格式都保留了原始錄音的所有數(shù)據(jù),因此它們是可以互相轉(zhuǎn)換而沒有任何損耗的。比如:
Free Lossless Audio Codec (FLAC)
Apple Lossless Audio Codec (ALAC)
Monkey's Audio (APE)
有損壓縮(Lossy)
有損格式總是經(jīng)過壓縮的。有損格式的文件大小小于前兩者,因為它拋棄了一部分原始數(shù)據(jù)。通常被拋棄的數(shù)據(jù)處于人類無法察覺的高頻,但是,有損和無損格式之間是有可能存在明顯的可聽差異的。
由于有損格式在壓縮過程中損失了數(shù)據(jù)(及質(zhì)量),它就無法被無進(jìn)一步損失地轉(zhuǎn)碼到無損格式或其他有損格式。比如:
MPEG Layer 3 Audio (MP3)
Advanced Audio Encoding (AAC)
Windows Media Audio (WMA)
Dolby Digital Audio Codec 3 (AC3)
DTS Coherent Acoustics Codec (DTS)
AC3 (通常來自 DVD)
DTS (通常來自 DVD)
文件大小(File Size)
下面是一個例子,展示了同一首歌在無壓縮、無損壓縮、有損壓縮三種格式下得到的文件大小。示例是經(jīng)典的流行歌曲, Avril Lavigne 的 Sk8er Boi,長 3 分 24 秒。
無壓縮 — WAV (PCM):?34.3 MB
無損壓縮 — FLAC:?25.75 MB (25% 被壓縮)
有損壓縮 — MP3 320 (CBR):?7.78 MB (78% 被壓縮)
透明性(Transparency)
透明性用以描述有損音頻文件的可聽質(zhì)量。如果一個有損音頻文件聽起來和無損沒差,即普通人不能區(qū)分兩者,那么就可以認(rèn)為該文件是透明的。對于大多數(shù)人來說,192 kbps 的 MP3 文件是透明的。
LAME
是一款編碼器,它能夠?qū)⑷魏屋斎氲囊纛l文件轉(zhuǎn)換、壓縮,輸出為 MP3 文件。所得的 MP3 輸出文件其比特率可以是恒定的、可變的,抑或是平均比特率。
恒定比特率(CBR)
在編碼 CBR 文件時,你需要確認(rèn)一個預(yù)設(shè)碼率,而后編碼器將這個碼率貫穿輸出文件始終。這意味著輸出文件的每一秒都是等大的,不管所含有的聲音內(nèi)容復(fù)雜與否。CBR 文件的每一秒擁有相同的質(zhì)量,由于靜音部分和有聲部分碼率相同,在同等質(zhì)量條件下 CBR 文件比之 VBR 和 ABR 文件都要來得大。同時,這種特性也意味著 CBR 文件的大小是可以預(yù)期的。
可變比特率(VBR)
在編碼 VBR 文件時,你需要事先決定編碼質(zhì)量,而后編碼器將通過改變碼率來將這個質(zhì)量貫穿輸出文件始終。這意味著輸出文件的每一秒其大小都取決于其復(fù)雜程度,可在 0 到 320 kbps(MP3 的天花板)之間變化。由于 VBR 文件的目標(biāo)是恒定質(zhì)量而非恒定比特率,其大小便難以精確預(yù)測,它主要取決于兩點:預(yù)設(shè)質(zhì)量和音頻數(shù)據(jù)自身。預(yù)設(shè)質(zhì)量越高、音頻數(shù)據(jù)越多,VBR 結(jié)果文件就越大。當(dāng)我們談?wù)撘粋€ VBR 文件的碼率時,實際上往往指的是它碼率的平均值,即總大小除以總時長。
LAME 擁有從 V0 到 V9 的一系列 VBR 預(yù)設(shè)。V0 是質(zhì)量最高的 VBR 預(yù)設(shè),V9 最低。 V0通常其比特率最終會在 230 到 270 kbps 之間。V2 是通常其比特率最終會在 180 到 210 kbps 之間。
平均比特率(ABR)
在編碼 ABR 文件時,你需要確認(rèn)一個預(yù)設(shè)碼率,而后編碼器將允許碼率發(fā)生變動,但是輸出文件的碼率平均值一定會是你預(yù)設(shè)的碼率。這意味著 ABR 文件的大小像 CBR 一樣可以預(yù)測,但是它每秒的碼率又像 VBR 文件一樣可以變動,取決于每一秒內(nèi)音頻數(shù)據(jù)的復(fù)雜程度。
由于它是 CBR 和 VBR 的結(jié)合體,因此它在兩方面都做得不咋地,用俗話來說就是「門門通,樣樣松」。
轉(zhuǎn)碼
轉(zhuǎn)碼(動詞)的意思是將文件從一種格式轉(zhuǎn)換成另一種。轉(zhuǎn)碼(名詞)可以指任何轉(zhuǎn)碼后的文件,但它通常含貶義,為了區(qū)分,我們會特別用「劣質(zhì)轉(zhuǎn)碼」這個說法來指明。
正確轉(zhuǎn)碼(Good Transcodes)
正確轉(zhuǎn)碼的意思是,在轉(zhuǎn)碼過程中,文件全程都沒有被轉(zhuǎn)換成有損格式,或是僅僅在最后一步轉(zhuǎn)換成有損格式。
正確轉(zhuǎn)碼示例:
無壓縮 → 無損壓縮
無壓縮 → 有損壓縮
無損壓縮 → 無壓縮
無損壓縮 → 無損壓縮
無損壓縮 → 有損壓縮
劣質(zhì)轉(zhuǎn)碼(Bad Transcodes)
劣質(zhì)轉(zhuǎn)碼的意思是,在轉(zhuǎn)碼過程中,文件或是被不止一次地轉(zhuǎn)換成有損格式,或是從有損格式轉(zhuǎn)換到無損格式。
劣質(zhì)轉(zhuǎn)碼示例:
高比特率有損 → 低比特率有損
有損 → 同比特率有損
有損 → 無損
頻譜分析
頻譜分析是以可視的方式展現(xiàn)音頻文件的數(shù)據(jù)。每個音調(diào)都有其特定的頻率:低音頻率低,高音頻率高。所有的這些頻率都會被展現(xiàn)在頻譜圖(簡稱「spectral」)上,其縱軸是頻率,橫軸是曲目時長。頻率以赫茲(Hz)和千赫茲(kHz)為單位。人類的聽力范圍大約是從 20 Hz ~ 20 kHz。
由于頻譜圖展示了文件的所有數(shù)據(jù),因而它是你判斷音頻是否劣質(zhì)轉(zhuǎn)碼的好幫手。每個文件都有一個相對標(biāo)準(zhǔn)的截止頻率。
CD/無損
零售 CD 中的歌曲以及無損歌曲,其頻率應(yīng)全程沖到 22 kHz。由于無損格式之間的轉(zhuǎn)碼保留了所有的數(shù)據(jù),F(xiàn)LAC、WAV(PCM)、ALAC 等的頻譜看起來應(yīng)是完全相同的。

不過,不同的流派的頻譜看起來不盡相同。上例是一首流行歌曲,所以多數(shù)頻率表現(xiàn)都很明亮。但古典鋼琴曲的視覺表現(xiàn):

看起來差好多,是吧?但它仍然是無損的頻譜!注意「白噪音」(紫光)仍然延伸到 22 kHz,即使它們沒能派上用場。
MP3
不同類型的 MP3 其截斷頻率也不同。MP3 往往會在 16 kHz 的位置帶有一個「限閾」(你可以在頻譜中看到它)。
MP3 320kbps (CBR) 的頻率截斷在 20.5 kHz。

MP3 256kbps (CBR) 的頻率截斷在 20 kHz。

MP3 V0 的頻率截斷在 19.5 kHz。

MP3 192kbps (CBR) 的頻率截斷在 19 kHz。

MP3 V2 的頻率截斷在 18.5 kHz。

MP3 128kbps (CBR) 的頻率截斷在 16 kHz。

劣質(zhì)轉(zhuǎn)碼
在嘗試判別劣質(zhì)轉(zhuǎn)碼時頻譜是怎樣發(fā)揮作用的?比方說你從一個博主處下載了一首 FLAC 格式的歌。鑒定它是真無損而非劣質(zhì)轉(zhuǎn)碼文件的唯一辦法就是查看它的頻譜。(像 AudioIdentifier 這樣的程序在檢測劣質(zhì)轉(zhuǎn)碼時并不可靠。)
舉個例子,如下的頻譜來自一個 FLAC 文件:文件擴(kuò)展名是 .flac,大小 21.8 MB,且聽起來沒啥毛病。

但是……哇哦,它看起來像是正常的 FLAC 頻譜應(yīng)有的樣子嗎?顯然不是嘛!這個文件是從 MP3 192kbps (CBR) 轉(zhuǎn)碼成 FLAC 的。它是有損到無損的轉(zhuǎn)碼,即劣質(zhì)轉(zhuǎn)碼。
程序
對于頻譜分析,我們推薦 Adobe Audition (Windows 或 macOS)、Audacity (Windows、macOS、Linux) 或 SoX (Windows、macOS、Linux — 僅命令行) 中的任意一者。以上示例中的頻譜圖是使用 Adobe Audition CS 6 制作的。
雖然說你應(yīng)當(dāng)使用頻譜分析來判斷一個文件是否劣質(zhì)轉(zhuǎn)碼,但你首先需要采用另一類軟件來查看文件的比特率或編碼預(yù)設(shè)。要達(dá)到這個目的,我們推薦 Windows 用戶使用 Audio Identifier 或 dbPowerAmp dnuos 或 MediaInfo。

非壓縮
線性脈沖編碼調(diào)制(LPCM,通常僅稱為PCM)是媒體文件中未壓縮音頻的格式,也是CD-DA的標(biāo)準(zhǔn)。請注意,在計算機(jī)中,LPCM通常存儲在諸如WAV、AIFF或AU之類的容器格式中,或作為原始音頻格式,盡管技術(shù)上不是必需的。
FFmpeg
脈沖密度調(diào)制(PDM)
foobar2000 Super Audio CD解碼器(基于MPEG-4 DST參考解碼器)
FFmpeg(基于dsd2pcm)
Direct Stream Digital(DSD)是Super Audio CD的標(biāo)準(zhǔn)--是一項屬于Sony和飛利浦的專利,利用脈沖密度調(diào)制(pulse-density modulation)編碼將音頻信號存儲在數(shù)字媒體上的科技,這項技術(shù)的應(yīng)用對象是SACD。以下是DSD音源文件的種類: 無壓縮格式: 1. DSDIFF(Direct Stream Digital Interchange File Format): 主要用于業(yè)務(wù)領(lǐng)域的格式,擴(kuò)展名為“dff”。 2. DSF(DSD Stream File): 索尼為了讓PC能播放DSD而開發(fā)的格式,擴(kuò)展名為“dsf”。 DSD主要以DSF文件形式銷售。這是因為DSF原本就是為PC設(shè)計的格式,相較于DSDIFF,它在添加標(biāo)簽和管理方面更加容易且優(yōu)越。 3. WSD(Wideband Single-bit Data): 由1比特音頻聯(lián)盟開發(fā)的格式,擴(kuò)展名為“wsd”。 現(xiàn)在,能夠播放WSD格式的應(yīng)用程序大約只有AudioGate,基本上沒有被使用。
脈沖幅度調(diào)制(PAM)
無損壓縮
積極使用中
最熱門:
自由無損音頻編解碼器(FLAC)
libFLAC
FFmpeg
Apple 無損音頻編解碼器(ALAC)
Apple QuickTime
libalac
FFmpeg
Apple Music
Monkey's Audio(APE)
Monkey's Audio SDK
FFmpeg(僅解碼器)
OptimFROG(OFR)
Tom的無損音頻壓縮器(TAK)
TAK SDK
FFmpeg(僅解碼器)
WavPack(WV)
libwavpack
FFmpeg
True Audio(TTA)
libtta
FFmpeg
Windows Media Audio無損(WMAL)
Windows Media 編碼器
FFmpeg(僅解碼器)
其他
DTS-HD主音頻,又稱為DTS++ 和 DCA XLL
libdca(僅解碼器)
FFmpeg(僅解碼器)
Dolby TrueHD - Blu-ray 上的DVD-Audio標(biāo)準(zhǔn)(基于MLP數(shù)學(xué)模型)
FFmpeg
子午線無損打包(MLP),也稱為Packed PCM(PPCM) - DVD中的DVD-Audio標(biāo)準(zhǔn)
FFmpeg
MPEG-4音頻無損編碼(MPEG-4 ALS)
SSC、DST、ALS和SLS參考軟件(ISO/IEC 14496-5:2001/Amd.10:2007)
FFmpeg(僅解碼)
MPEG-4可擴(kuò)展無損編碼(MPEG-4 SLS) - HD-AAC中使用的部分。
SSC、DST、ALS和SLS參考軟件(ISO/IEC 14496-5:2001/Amd.10:2007)
RealAudio無損
RealPlayer
FFmpeg(僅解碼)
BFDLAC(BFD無損音頻壓縮)。正在開發(fā)中。
FXpansion的BFD3鼓軟件。(2013-2017)
特殊格式
ATRAC Advanced Lossless (AAL) - 極度不受歡迎
FFmpeg (僅有損解碼器)
Direct Stream Transfer (DST) - 僅用于Direct Stream Digital
SSC、DST、ALS和SLS參考軟件(ISO/IEC 14496-5:2001/Amd.10:2007)
FFmpeg(僅解碼器)
Original Sound Quality (OSQ) - 僅用于WaveLab
停產(chǎn)
Lossless Audio(LA)[4] - 10年以上未更新
Shorten(SHN)[5] - 正式停產(chǎn)
libshn
FFmpeg(僅解碼)
Lossless Predictive Audio Compression(LPAC) - MPEG-4 ALS的前身
Lossless Transform Audio Compression(LTAC) - LPAC的前身
MPEG-1音頻第三層 HD(mp3HD) - 官方停產(chǎn)
RK音頻(RKAU)[6] - 官方停產(chǎn)
不存在藍(lán)牙無損。

這里推薦 foobar2000 的音頻播放器軟件??梢赞D(zhuǎn)換各種音頻格式(如DST、DSF、DFF、APE等)到FLAC格式。你只需要安裝相應(yīng)的解碼器組件,就能實現(xiàn)格式轉(zhuǎn)換。
以下是你使用foobar2000將音頻轉(zhuǎn)換為FLAC格式的操作步驟:
首先,訪問 foobar2000 官網(wǎng) (https://www.foobar2000.org/) 并下載軟件,然后進(jìn)行安裝。
打開 foobar2000,然后將你需要轉(zhuǎn)換格式的音頻文件添加到程序的播放列表中。這可以通過拖放或者通過主菜單選擇“文件”>“添加文件”來實現(xiàn)。
選中需要轉(zhuǎn)換的音頻文件,然后右擊選擇“轉(zhuǎn)換”>“...”,打開轉(zhuǎn)換設(shè)置窗口。
從“輸出格式”下拉菜單中,選擇“FLAC”。你還可以配置其他參數(shù),例如壓縮級別。
設(shè)置輸出文件夾,以便知道轉(zhuǎn)換后的文件保存在哪里。?
確認(rèn)設(shè)置無誤后,點擊“轉(zhuǎn)換”按鈕開始轉(zhuǎn)換音頻文件。
注意:在進(jìn)行DST、DSF等格式的轉(zhuǎn)換時,你可能需要安裝相應(yīng)的解碼器組件。可以在 foobar2000 官網(wǎng)的Components頁面 (https://www.foobar2000.org/components) 查找并下載相應(yīng)的組件。安裝組件后,重啟 foobar2000,即可進(jìn)行所需格式的轉(zhuǎn)換。
不用梯子也可以就不放鏈接了