隨著個(gè)人電腦的發(fā)明，標(biāo)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(hào)并不能被人類直接感受，但通過計(jì)算機(jī)設(shè)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(hào)，備受震撼。同樣，聲音的存儲(chǔ)方式也從愛迪生發(fā)明的模擬記錄，進(jìn)化成只有“1和0”的數(shù)字符號(hào)，通過機(jī)器的轉(zhuǎn)譯，卻能完汁完味記錄和重放，而且隨著當(dāng)年帝盟公司把MP3格式的音頻格式發(fā)揚(yáng)光大，人們頓時(shí)對(duì)數(shù)字音頻的需求日益強(qiáng)烈。
隨著計(jì)算機(jī)處理能力和網(wǎng)絡(luò)傳播速度的幾何級(jí)發(fā)展，“無(wú)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(qiáng)大運(yùn)算能力的計(jì)算機(jī)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(wú)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(diǎn)而被追捧或者被嫌棄。
一、音頻基礎(chǔ)概念
1、聲音：聲音是由物體振動(dòng)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(dòng)物聽覺器官所感知的波動(dòng)現(xiàn)象。最初發(fā)出振動(dòng)（震動(dòng)）的物體叫聲源。聲音是聲波通過任何物質(zhì)傳播形成的運(yùn)動(dòng)。作為一種波，頻率在20 Hz~20 kHz之間的聲波是可以被人耳識(shí)別的。
2、采樣頻率：采樣頻率定義每秒從連續(xù)信號(hào)中提取并組成離散信號(hào)的采樣個(gè)數(shù)，它用赫茲（Hz）來表示。通俗的講采樣頻率是指計(jì)算機(jī)每秒鐘采集多少個(gè)聲音樣本。自然界的聲音是模擬信號(hào)，這種模擬信號(hào)被相關(guān)設(shè)備通過“采樣”、“量化”后，以數(shù)字的方式存放在計(jì)算機(jī)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(hào)最高頻率的兩倍，采樣得到的數(shù)字信號(hào)就能保真地記錄、還原聲音。既然人耳能聽到音頻信號(hào)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(hào)就可以高保真的記錄模擬信號(hào)，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(gè)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(chǔ)空間也越多。
4、編碼：編碼是指用二進(jìn)制數(shù)來表示每個(gè)采樣的量化值。如果量化是均勻的， 又采用自然二進(jìn)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(jiǎn)單粗暴卻效率最高的編碼方法。
常見編碼技術(shù)
二、無(wú)損壓縮格式 VS 有損壓縮格式
1、無(wú)損壓縮和有損壓縮的定義與區(qū)別
相對(duì)自然界的聲音，任何數(shù)字音頻編碼方案都是有損的，因?yàn)橛檬裁捶椒ǘ紵o(wú)法還原無(wú)法完全還原。能夠達(dá)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(wú)損編碼，因?yàn)镻CM代表了數(shù)字音頻中最佳的保真水準(zhǔn)，并不意味著PCM就能夠確保信號(hào)絕對(duì)保真，PCM也只能做到最大程度的無(wú)限接近。
簡(jiǎn)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(wú)損壓縮就是通過優(yōu)化排列方式來達(dá)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(gè)不太重要的詞和句子，意思不變，無(wú)論如何已刪除的都系都無(wú)法恢復(fù)；無(wú)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(diǎn)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(duì)文件進(jìn)行了不可恢復(fù)的壓縮，看頻譜就可以知道，上半部分都被切掉了。
320bps MP3的頻譜
3、無(wú)損音樂格式：WAV、AIFF、FLAC、APE、ALAC等等，詳細(xì)介紹及理由見下文
三、幾種無(wú)損音樂格式 詳細(xì)介紹及優(yōu)缺點(diǎn)分析
首先說一下，WAV和AIFF本質(zhì)上是一個(gè)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(duì)WAV文件進(jìn)行無(wú)損壓縮后得到的，即再加工得到。所以，wav是無(wú)損音樂文件，而APE、FLAC等則是無(wú)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(wú)損音樂格式，被Windows廣泛應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)就是聲音還原比較真實(shí)，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(diǎn)主要有兩個(gè)，第一是文件很大，相無(wú)損壓縮格式大了差不多一倍，第二是不能寫入標(biāo)簽和封面，雖然可以強(qiáng)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(chǔ)的數(shù)字音頻（波形）格式。本質(zhì)上和WAV是一個(gè)東西，AIFF出來的還更早點(diǎn)，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(diǎn)好像更加明顯，第一，聲音還原比較真實(shí)，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(biāo)簽、封面等信息，在任何播放設(shè)備上都可以通用，最關(guān)鍵的是可以通過MatriTunes軟件配合itunes 批量添加AIFF文件的標(biāo)簽和封面。
3、APE：APE是通過Monkey’s Audio這個(gè)軟件將無(wú)損音頻文件壓縮后的產(chǎn)物，體積變小了很多。
APE的優(yōu)點(diǎn)就是文件格式小，開源，資源比較豐富，壓縮比55%左右，標(biāo)簽、封面可以完美寫入。缺點(diǎn)就是APE文件的容錯(cuò)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(wú)損壓縮格式，和APE相比，FLAC的編碼和解碼復(fù)雜程度要較低（解碼運(yùn)算量小、只需要整數(shù)運(yùn)算），解碼速度奇快，通常FLAC的解碼速度比APE快30%，標(biāo)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(wú)損音頻格式，是對(duì)AIFF的壓縮，類似于FLAC是對(duì)WAV的壓縮一樣，自然文件小。ALAC同AAC一樣是MPEG-4封裝，擴(kuò)展名是m4a。
6、DSD：是Direct Stream Digital的縮寫（《敢向PCM格式叫板？——聊聊風(fēng)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(diǎn)都很突出，相比WAV，音質(zhì)確實(shí)好多了，當(dāng)然，前提是你有能夠硬解DSD文件的設(shè)備，缺點(diǎn)也是，文件太大太大，能硬解DSD的芯片還是少數(shù)。
四、無(wú)損音樂格式的鑒別方法
無(wú)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(diǎn)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(huì)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(duì)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(dāng)然，前提是你有這個(gè)耐心....
2、看頻譜：推薦軟件-spek 聲學(xué)頻譜分析器。無(wú)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(wú)損音樂的頻譜 上下段沒有空白
而假的無(wú)損最頂端肯定都是一刀切的，因?yàn)榧贌o(wú)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(wú)損格式，光譜也是不會(huì)改變的，如下圖：
mp3轉(zhuǎn)為wav的假無(wú)損頻譜
3、傻瓜式：用Loseless Audio Validation Helper(無(wú)損音樂驗(yàn)證助手)等等軟件傻瓜式校驗(yàn)，如下圖：
傻瓜式校驗(yàn)
五、無(wú)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(wú)損格式”結(jié)果音頻也不是無(wú)損音源，而是被壓縮過后的“無(wú)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(gè)最實(shí)用的而且是免費(fèi)的音樂播放器軟件foobar2000，這也是整個(gè)音頻播放領(lǐng)域最強(qiáng)大（沒有之一）的軟件，沒有之一。操作也很簡(jiǎn)單，打開foobar2000，添加需要轉(zhuǎn)換的歌曲，全選或單獨(dú)選中，鼠標(biāo)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(jí)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(shè)置圖：
ALAC格式設(shè)置圖
本篇文章寫到這里暫時(shí)告一段落，本篇介紹的是常見無(wú)損音頻格式的相關(guān)知識(shí)，提及不到之處，歡迎指正。
