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发表于 2004-12-9
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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 Furtwngler(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。
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。
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。 |
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