隨著個人電腦的發(fā)明，標志著人類的信息接收從模擬變成數(shù)字化，盡管數(shù)字信號并不能被人類直接感受，但通過計算機設備接收和轉(zhuǎn)譯后傳播，讓人們清晰接收到和原始信息一模一樣的信號，備受震撼。 同樣，聲音的存儲方式也從愛迪生發(fā)明的模擬記錄，進化成只有“1和0”的數(shù)字符號，通過機器的轉(zhuǎn)譯，卻能完汁完味記錄和重放，而且隨著當年帝盟公司把MP3格式的音頻格式發(fā)揚光大，人們頓時對數(shù)字音頻的需求日益強烈。

　　隨著計算機處理能力和網(wǎng)絡傳播速度的幾何級發(fā)展，“無損 ”音頻也被一眾音響發(fā)燒友所熱捧，其優(yōu)秀的編碼格式和完整被保留的豐富數(shù)據(jù)，被強大運算能力的計算機轉(zhuǎn)譯還原出“絲毫不差”的原生聲音。今天小靈和大家聊聊目前我們經(jīng)常接觸到的無損音頻格式到底有哪些，以及他們自身又具備怎樣的優(yōu)缺點而被追捧或者被嫌棄。

　　一、音頻基礎概念

　　1、聲音 ：聲音是由物體振動產(chǎn)生的聲波，通過介質(zhì)(空氣或固體、液體)傳播并能被人或動物聽覺器官所感知的波動現(xiàn)象。最初發(fā)出振動(震動)的物體叫聲源。聲音是聲波通過任何物質(zhì)傳播形成的運動。作為一種波，頻率在20 Hz~20 kHz之間的聲波是可以被人耳識別的。

　　2、采樣頻率 ：采樣頻率定義每秒從連續(xù)信號中提取并組成離散信號的采樣個數(shù)，它用赫茲(Hz)來表示。通俗的講采樣頻率是指計算機每秒鐘采集多少個聲音樣本。自然界的聲音是模擬信號，這種模擬信號被相關設備通過“采樣”、“量化”后，以數(shù)字的方式存放在計算機中。根據(jù)奈奎斯特采樣理論：只要采樣頻率不低于聲音信號最高頻率的兩倍，采樣得到的數(shù)字信號就能保真地記錄、還原聲音。既然人耳能聽到音頻信號頻率大約在20Hz-20KHz之間，根據(jù)奈奎斯特采樣理論，如果采樣頻率大于40KHz，那么得到的數(shù)字信號就可以高保真的記錄模擬信號，就能“HiFi”了。

　　常見音頻格式采樣率

　　3、量化精度 ：樣本大小是用每個聲音樣本的位數(shù)bit/s表示，反映度量聲波幅度的精度。樣本位數(shù)的大小影響到聲音的質(zhì)量，位數(shù)越多，則精度越高，聲音的質(zhì)量越高，而需要的存儲空間也越多。

　　4、編碼 ：編碼是指用二進制數(shù)來表示每個采樣的量化值。如果量化是均勻的， 又采用自然二進制數(shù)表示， 這種編碼方法就是脈沖編碼調(diào)制（PCM） ， 這是一種最簡單粗暴卻效率最高的編碼方法。

　　常見編碼技術

　　二、無損 壓縮 格式 VS 有損 壓縮 格式

　　1、無損壓縮和有損壓縮的定義與區(qū)別

　　相對自然界的聲音，任何數(shù)字音頻編碼方案都是有損的，因為用什么方法都無法還原無法完全還原。 能夠達到最高保真水平的就是PCM編碼，CD中采用的就是這種編碼格式。因此，PCM約定俗成了無損編碼 ，因為PCM代表了數(shù)字音頻中最佳的保真水準，并不意味著PCM就能夠確保信號絕對保真，PCM也只能做到最大程度的無限接近。

　　簡單來說，有損壓縮就是為了獲得更小的體積，刪除一些不太重要的數(shù)據(jù)來壓縮文件； 無損壓縮就是通過優(yōu)化排列方式來達到壓縮目的。 有人這樣舉例子：有一篇文章，3000字，有損壓縮就是刪除1000個不太重要的詞和句子，意思不變，無論如何已刪除的都系都無法恢復;無損則是通過文章排版，優(yōu)化篇幅，解壓縮之后，還能獲得完整的WAV數(shù)據(jù)。

　　2、有損音樂格式及優(yōu)缺點分析

　　有損音樂格式主要有：MP3 、WMA、AAC等等，都是為了更小的體積對文件進行了不可恢復的壓縮，看頻譜就可以知道，上半部分都被切掉了。

　　320bpsMP3的頻譜

　　3、無損音樂格式 ：WAV、AIFF、FLAC、APE、ALAC等等，詳細介紹及理由見下文

　　三、幾種無損音樂格式 詳細介紹及優(yōu)缺點分析

　　首先說一下，WAV和AIFF本質(zhì)上是一個東西 ，兩者只是封裝工藝不同。WAV、AIFF是CD的數(shù)字記錄，基本上是由CD轉(zhuǎn)成數(shù)字形式所得到的文件； 而APE、FLAC等是對WAV文件進行無損壓縮后得到的，即再加工得到。 所以，wav是無損音樂文件，而APE、FLAC等則是無損壓縮音樂文件。WAV可以直接播放，APE、FIAC等其他壓縮格式則需要經(jīng)過解壓(解碼)還原成WAV才能播放。

　　1、WAV ：WAV是微軟研究出來的一種無損音樂格式，被Windows廣泛應用。標準格式化的WAV文件和CD格式一樣，也是44.1kHz取樣頻率，16bit/s量化，聲音質(zhì)量和CD是相同的。

　　WAV的優(yōu)點就是聲音還原比較真實 ，由于是微軟WINDIOS的原生音頻格式，因此播放起來不用還原。缺點主要有兩個，第一是文件很大， 相無損壓縮格式大了差不多一倍，第二是不能寫入標簽和封面 ，雖然可以強制寫入，但是換了播放器就什么都沒了。

　　2、AIFF ：AIFF也是一種文件格式存儲的數(shù)字音頻(波形)格式。本質(zhì)上和WAV是一個東西，AIFF出來的還更早點，兩者只是封裝工藝不同，WAV是微軟的，AIFF是蘋果的 ，僅此而已。

　　但AIFF的優(yōu)點好像更加明顯，第一，聲音還原比較真實，播放起來不用加壓縮；第二是最重要的，AIFF可以方便快捷的添加標簽、封面等信息，在任何播放設備上都可以通用 ，最關鍵的是可以通過MatriTunes軟件配合itunes 批量添加AIFF文件的標簽和封面。

　　3、APE ：APE是通過Monkey’s Audio 這個軟件將無損音頻文件壓縮后的產(chǎn)物，體積變小了很多。

　　APE的優(yōu)點就是文件格式小，開源，資源比較豐富，壓縮比55%左右，標簽、封面可以完美寫入 。缺點就是APE文件的容錯性較差，和有損格式一樣，存在爆音現(xiàn)象，沒有多聲道支持，沒有增益。

　　4、FLAC ：也是一種完全開放的無損壓縮格式，和APE相比，FLAC的編碼和解碼復雜程度要較低（解碼運算量小、只需要整數(shù)運算），解碼速度奇快，通常FLAC的解碼速度比APE快30% ，標簽和封面也可以完美寫入。

　　5、ALAC ：即Apple lossless audiocodec的縮寫，是蘋果公司開發(fā)的一種無損音頻格式，是對AIFF的壓縮，類似于FLAC是對WAV的壓縮一樣，自然文件小。ALAC同AAC一樣是MPEG-4封裝，擴展名是m4a 。

　　6、DSD ：是Direct Stream Digital的縮寫(《敢向PCM格式叫板？——聊聊風頭正經(jīng)的DSD編碼格式 》)，表示直接比特流數(shù)字編碼，是SACD的編碼模式，由Sony與Philips在1996年共同發(fā)展的，用1bit比特流的方式取樣，采樣率2.4MHz(CD 44.1kHz取樣的64倍)的高取樣方式。DSD的優(yōu)缺點都很突出 ，相比WAV，音質(zhì)確實好多了 ，當然，前提是你有能夠硬解DSD文件的設備，缺點也是，文件太大太大，能硬解DSD的芯片還是少數(shù)。

　　四、無損音樂格式的鑒別方法

　　無損音樂格式這么好，網(wǎng)上資源這么多，哪些是真的，哪些是假的呢，為什么優(yōu)點ape文件聽起來也就這樣呢?這就得好好鑒別了，常見的鑒別方法有以下幾種：

　　1、用耳朵聽 ：好多人都會說，你這是猴子派來的逗比嘛，用耳朵聽這不坑爹嘛，要我說對于大部分不是木耳的人來說，用耳朵聽真是比較好的方法，當然，前提是你有這個耐心....

　　2、看頻譜 ：推薦軟件-spek 聲學頻譜分析器。無損音樂的頻譜比較飽滿，上下頻段沒有空域，最起碼不是劣質(zhì)音源轉(zhuǎn)制的。如下圖：

　　真無損音樂的頻譜上下段沒有空白

　　而假的無損最頂端肯定都是一刀切的，因為假無損大多數(shù)是由320kbps的mp3轉(zhuǎn)來的，顯示的光譜最高只能去到20000Hz，即使將MP3格式再轉(zhuǎn)換為無損格式，光譜也是不會改變的，如下圖：

　　mp3轉(zhuǎn)為wav的假無損頻譜

　　3、傻瓜式 ：用Loseless Audio Validation Helper(無損音樂驗證助手)等等軟件傻瓜式校驗，如下圖：

　　傻瓜式校驗

　　五、無損音樂格式之間的相互轉(zhuǎn)換（DSD除外）

　　最后，小靈跟大家分享一下各種音頻格式之間的互相轉(zhuǎn)換(PS：如果是有損壓縮轉(zhuǎn)換成“無損格式”結(jié)果音頻也不是無損音源，而是被壓縮過后的“無損封裝” )，音樂格式之間轉(zhuǎn)換的軟件很多，這里小靈推薦一個最實用的而且是免費的音樂播放器軟件foobar2000 ，這也是整個音頻播放領域最強大(沒有之一 )的軟件，沒有之一。操作也很簡單，打開foobar2000，添加需要轉(zhuǎn)換的歌曲，全選或單獨選中，鼠標右擊，選擇轉(zhuǎn)換--快捷轉(zhuǎn)換，如下圖：

　　foobar2000轉(zhuǎn)換方法

　　快捷轉(zhuǎn)換里有各種音頻格式可供轉(zhuǎn)換，好多可以編輯具體信息，比如flac可以調(diào)整壓縮級別，aac、mp3等有損可以選擇比特率等等。如下圖：

　　快捷轉(zhuǎn)換里的音頻格式

　　好多人說ALAC格式比較難轉(zhuǎn)換，這里附送ALAC格式的foobar2000設置圖：

　　ALAC格式設置圖