追本溯源 探究Hi-Fi和無損音樂之間關(guān)系

　　【手機(jī)中國 評(píng)測(cè)】一直以來，無損音樂和有損音樂的紛爭從未休止，前者是Hi-Fi發(fā)燒友告別黑膠唱片和CD唱片之后，在數(shù)碼時(shí)代的新寵，后者則是業(yè)余愛好者用來打發(fā)時(shí)間，陶冶性情的益友。無損音樂勝在壓縮率低，采用高碼率原汁原味地還原音源本身。有損音樂勝在壓縮率高，相比一首歌占用動(dòng)輒上百兆存儲(chǔ)空間的無損音樂，能夠把人耳不容易察覺的部分高頻和低頻聲音有所削弱，在文件體積和音質(zhì)中獲取平衡。

　　讀到這里，不少讀者可能開始犯困，對(duì)壓縮率、采樣率、解碼、編碼等專業(yè)術(shù)語和聲音傳播的各個(gè)環(huán)節(jié)并不是特別了解，小編推薦各位先回顧一下以下文章：

　　高保真還原 手機(jī)Hi-Fi芯片是噱頭還是干貨

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　　對(duì)音頻知識(shí)有所了解的讀者，可以跳過上述文章，直接看一下下面這張?jiān)韴D。

原理回顧（今天我們重點(diǎn)探討綠色框部分）

　　之前和各位讀者分別介紹過上述原理圖的一些重要環(huán)節(jié)，例如ADC、DAC和運(yùn)放芯片分別作用的環(huán)節(jié)。今天小編要探討的，正是對(duì)“好聲音”的生成有根本性影響的“壓縮”環(huán)節(jié)。當(dāng)然，編碼階段也很重要，以后有機(jī)會(huì)再展開，這也是之前的文章中和各位讀者承諾過的。

　　MM們偶爾就會(huì)發(fā)揮“宜家家居”的本色，在有限空間的衣櫥中找到一些僅存的位置，把上一季買的LV、Gucci、PRADA包包想方設(shè)法地塞進(jìn)去這些空間，這就是“壓縮”的最直觀體驗(yàn)。

　　人的欲望總是無限的，宅男們總喜歡無窮無盡的磁盤空間，把一部又一部精湛的歐美和日韓愛情片、動(dòng)作片、科幻片保存下來。對(duì)于企業(yè)同樣如此，高管們總是發(fā)現(xiàn)為什么幾臺(tái)服務(wù)器存儲(chǔ)陣列比一臺(tái)服務(wù)器還要昂貴，舊數(shù)據(jù)不能刪，新數(shù)據(jù)每天都在幾何級(jí)數(shù)地增長，技術(shù)部同事就得想辦法如何把數(shù)據(jù)壓縮之后再存進(jìn)去數(shù)據(jù)庫，壓榨出每一寸空間。

Windows文件和磁盤的壓縮方式

　　WinRAR、好壓這些常見文件壓縮軟件，Windows自帶磁盤清理功能，以及早年金士頓Hyper X系列SSD，價(jià)格昂貴而且容量比較少，但是支持將部分?jǐn)?shù)據(jù)先壓縮再存儲(chǔ)的技術(shù)來節(jié)省存儲(chǔ)空間，這些例子其實(shí)都在說明，即使是磁盤空間剩余幾十兆的余量，消費(fèi)者總是希望把它們的最大利用價(jià)值發(fā)揮出來。

蔡琴姐姐重新錄制的SACD專輯

　　以前買CD聽的讀者可能和我有相同的經(jīng)歷，一張CD大概能夠存儲(chǔ)20首歌左右，CD本身很薄，拆開包裝后統(tǒng)一塞進(jìn)去收納盒中，幾十乃至上百張唱片放在一個(gè)盒子中也不見得很占空間，而且存儲(chǔ)容量在這種情況下并不見得捉襟見肘，畢竟那個(gè)時(shí)代我們追求的是“品質(zhì)”，一位歌手和作曲家、作詞家等同伴，整個(gè)團(tuán)隊(duì)幾十人，一年只做一張專輯，雖然只有10首歌但是每一首都是精挑細(xì)選的曲目，所以那個(gè)時(shí)候我們頂多一年就買十幾張自己喜歡的專輯收藏。另一方面，由于一般的CD出廠之后不支持二次寫入的，所以CD光盤那700MB左右的空間如果告訴你只存放了十幾首歌曲，對(duì)于現(xiàn)在的你來說可能完全接受不了，這就是CD本身壓縮率并不高的表現(xiàn)，我們假設(shè)只存儲(chǔ)10首歌曲，每一首歌曲就已經(jīng)占用了70MB的空間，相比如今那些3~4MB一首歌曲的MP3格式文件，是不是瞬間覺得科技的進(jìn)步日新月異？

　　當(dāng)然，凡事都有雙面性，如今很多Hi-Fi發(fā)燒友即使賣掉了一整套家庭影音組合，賣掉了曾經(jīng)引以為豪的膽機(jī)，賣掉了那套金喇叭，賣掉了震懾心靈的低音炮，也難以接受和妥協(xié)數(shù)碼時(shí)代的MP3音質(zhì)。

膽機(jī)

惠威M50W低音炮

　　90年代末，CD開始逐步被互聯(lián)網(wǎng)音樂取締，MP3、OGG、AAC等高壓縮音頻格式開始唱起主角，畢竟生活壓力大、工作繁忙的現(xiàn)代都市人還有誰會(huì)幸福地戴上耳機(jī)，或者躲進(jìn)視聽室好好聽上半天音樂陶冶性情，有時(shí)間都為如何升職賺錢，如何讓孩子拼得起爹媽而努力?？觳臀幕娜肭郑觿×擞袚p音樂的傳播和流行，而且將3~4MB有損音樂下載到動(dòng)輒500GB、1TB的HDD或者SSD，消費(fèi)者仿佛擁有了用之不盡的存儲(chǔ)空間，單位尺寸存儲(chǔ)空間成本終于降下來，這也得益于半導(dǎo)體行業(yè)的急速發(fā)展，讓大容量的HDD和急速的SSD最終取替了容量少而且讀取速度慢的光盤，安裝電腦系統(tǒng)如今也用U盤或者移動(dòng)硬盤來替代光盤。

　　說完了MP3這些有損音樂的好處，接下來看看無損音樂為什么會(huì)在近幾年開始流行起來。當(dāng)部分耳朵比較“燒”的消費(fèi)者發(fā)現(xiàn)，在聽這些MP3格式的音樂時(shí)候，尤其是配合靈敏度高和解析力出眾的耳機(jī)，發(fā)現(xiàn)歌曲在高頻部分丟失了不少細(xì)節(jié)，這也正是上文提到Hi-Fi發(fā)燒友從專業(yè)音響轉(zhuǎn)變到互聯(lián)網(wǎng)音樂時(shí)代不適應(yīng)，對(duì)MP3文件嗤之以鼻的原因。壓縮率過高的有損音樂，往往讓三頻完全融為一體，根本分不出層次感。

和其它三幅相比，右下角的波形圖明顯在高頻上被削減了

　　“金耳朵”的Hi-Fi發(fā)燒友不僅僅對(duì)今天所說的“壓縮環(huán)節(jié)”有著極高的要求，對(duì)今后還會(huì)提及的“采樣率”同樣有著苛刻的要求，192kHz/24bit就是這樣誕生的。

　　回到壓縮環(huán)節(jié)，既然金耳朵的大神們無法接受有損音樂，那么我們就回到CD的要求，有沒有一種音頻格式能夠既保持著CD唱片那種高保真表現(xiàn)，又能夠稍作壓縮讓體積能夠“瘦”下來，700MB空間只能夠存放10首歌確實(shí)“于心不忍”。

　　無損音樂就在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生，無損音樂就像WinRAR和好壓這種無損壓縮的軟件，只是優(yōu)化數(shù)據(jù)的排列方式，而不像MP3那樣大刀闊斧砍掉部分細(xì)節(jié)。一首曲目下來大概就是幾十兆的空間，當(dāng)然這是采用44.1kHz/16bit那種CD采樣率下生成的，如果把采樣率提高，文件空間占用率會(huì)進(jìn)一步提高，想多聽細(xì)節(jié)嘛，必然需要付出代價(jià)。無損音樂終于能夠在互聯(lián)網(wǎng)音樂時(shí)代帶給發(fā)燒友CD般音質(zhì)了。

　　無損音樂除了音質(zhì)上持平乃至超越CD（提高采用率達(dá)到192kHz/24bit），同時(shí)保留了有損音樂那種輕便、易傳播、方便攜帶等特性。數(shù)字音樂（無損音樂和有損音樂）之所以能夠迅速取替CD機(jī)、MD機(jī)，關(guān)鍵原因還是便攜性，不知道和小編年紀(jì)一樣大的伙伴們有沒有這樣深刻的體會(huì)，當(dāng)年拿著輕便裝的CD唱機(jī)走在路上，聽著聽著音樂的時(shí)候突然心血來潮，想換一張唱片，這時(shí)候就要找個(gè)陰暗角落，然后停止CD唱機(jī)播放，打開收納盒，從幾十上百張唱片中挑選出那張專輯，然后換碟，關(guān)上蓋子，重新播放CD唱機(jī)。這種用戶體驗(yàn)在今天看來很落后，但是在當(dāng)時(shí)卻很時(shí)髦。

　　后來有了MP3播放器、iPod、功能手機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦等更多用于取替隨身聽的產(chǎn)品出現(xiàn)，消費(fèi)者能夠自由地從網(wǎng)絡(luò)下載到自己喜歡的音樂，而且還不是單一歌手的，你可以把陳奕迅、劉德華、GEM、孫楠、李健、韓紅等歌手的作品同時(shí)放在一個(gè)目錄下，建立屬于自己的VIP播放列表，這也是CD唱片在衰落時(shí)期引入了定制化業(yè)務(wù)的仿效對(duì)象，消費(fèi)者只需要提供一張大概20首歌的曲目表給賣家，賣家就能夠幫忙克隆一張只屬于你自己的私人定制CD光盤，窮則思變，CD唱片憑借“克隆”這項(xiàng)定制化業(yè)務(wù)能夠繼續(xù)活躍在80后以及老一輩的伙伴心目中。

　　接下來我們深入研究一下那些有損音樂和無損音樂格式。

　　先說說有損音樂，常見的格式有MP3、WMA、OGG、AAC，這四種格式都是經(jīng)過有損壓縮的，體積相比無損音樂比較小，在存儲(chǔ)設(shè)備比較昂貴的時(shí)代，micro-SD卡、播放器內(nèi)置ROM的單位面積價(jià)格依然“寸土尺金”的日子，聽這種有損音樂不失為一種權(quán)宜之計(jì)，畢竟能夠在便攜性和音質(zhì)上取得平衡。

　　MP3是非常常見的音頻格式，全稱為MPEG Audio Layer-3，根據(jù)版權(quán)規(guī)定，但凡使用這種格式壓縮音頻文件的用戶和機(jī)構(gòu)都需要向這種格式版權(quán)持有機(jī)構(gòu)Fraunhofer繳交專利費(fèi)。如今絕大部分的智能手機(jī)內(nèi)置播放器都原生支持這種格式的音頻文件，可見其流行程度非一般。在百度音樂、網(wǎng)易云音樂、蝦米音樂等手機(jī)客戶端下載到的音頻文件基本上都是這種格式的，以網(wǎng)易云音樂為例，在下載時(shí)候提供了三種音質(zhì)選擇（普通、較高、極高），也僅僅是在壓縮率上有所不同，本質(zhì)依然是MP3格式，只是閹割高、中、低頻的程度有所不同而已。從每首歌曲僅為3~10MB的空間占用來看也能夠想象音質(zhì)的優(yōu)劣程度，當(dāng)然，對(duì)于耳朵沒那么“燒”的業(yè)余人士，這是最劃算的選擇，免費(fèi)海量曲目任君選擇，沒必要開通那些無損音樂試聽和下載套餐。

網(wǎng)易云音樂為用戶提供“音質(zhì)選擇”

　　如果有留意小編之前寫的以下這篇文章：

　　實(shí)用還是雞肋 手機(jī)Hi-Fi音效剖析指南

　　//27045.cn/reviews/532430.html

　　也能夠看到即使是高碼率的MP3（壓縮率低）文件，相比WAV這些無損音樂來說，在Hi-Fi手機(jī)上的表現(xiàn)依然平庸，并沒有得到Hi-Fi芯片多大的幫助，這也正是本文的其中一個(gè)結(jié)論，追本溯源，音源文件本身如果壓縮率過高，變成低碼率的有損音源之后，即使后期用Hi-Fi芯片來調(diào)教，也是無補(bǔ)于事的，正如這件食材本身已經(jīng)變質(zhì)，再用上等藥材和調(diào)料烹調(diào)也終究藥石無靈。

　　WMA（Windows Media Audio），這是另一種有損音頻格式，是著名的Windows默認(rèn)內(nèi)置生成的音頻格式，例如用錄音機(jī)錄音之后自動(dòng)生成文件。這種格式壓縮率一般達(dá)到1：18，生成文件大小一般只有MP3的一半，但是由于解碼過程相比MP3復(fù)雜，所以并不是那么多廠商愿意在智能手機(jī)上原生支持這種格式，相反，在功能機(jī)時(shí)代，小編的一臺(tái)OPPO手機(jī)也能夠很好地支持這種音頻格式，畢竟主打音樂手機(jī)嘛。而不支持WMA格式的手機(jī)一般表現(xiàn)為，把WMA文件拷貝到ROM之后，在Windows上文件管理器可見，但是在手機(jī)上變成了無法播放或者無法識(shí)別，有時(shí)候直接就不顯示在手機(jī)的所有文件列表中。

　　OGG全稱是OGGVobis（oggVorbis），這種格式相比MP3最大的優(yōu)勢(shì)是免費(fèi)，這也是近年來很多廠商都支持這種音頻文件的原因。

　　AAC格式，小編第一次接觸這種音頻格式是在自己的索尼Xperia L這款入門機(jī)型上，行貨版索尼Xperia L內(nèi)置了定制版的百度音樂和多米音樂，主要還是行貨版內(nèi)置Walkman播放器能夠下載的資源實(shí)在太少，n年還是那些老掉牙的曲目，這是逼良為娼的節(jié)奏嗎？用索尼Xperia L定制版百度音樂和多米音樂下載曲目的時(shí)候，存儲(chǔ)格式為AAC。小編仔細(xì)對(duì)比了一下和MP3區(qū)別（分別用耳塞式耳機(jī)和入耳式耳機(jī)），真心沒發(fā)現(xiàn)區(qū)別，難道是采樣率不夠高拉不開差距？

無損音頻區(qū)貌似已經(jīng)很久沒更新了

索尼官網(wǎng)Hi-Res資源則還好，有定期更新

　　接著小編上網(wǎng)找了一下資料，根據(jù)百度百科的描述，AAC（Advanced Audio Coding）采用了全新算法進(jìn)行編碼，在1997年誕生，基于MPEG-2的音頻編碼技術(shù)。由Fraunhofer IIS、杜比實(shí)驗(yàn)室、AT&T、Sony等公司共同開發(fā)，目的是取代MP3格式。根據(jù)杜比實(shí)驗(yàn)室結(jié)論，碼率為128Kbps的AAC立體聲音樂被專家認(rèn)為不易察覺到與原來未壓縮音源的區(qū)別。AAC格式在96Kbps碼率的表現(xiàn)足以超越128Kbps的MP3格式。所以同樣為128Kbps的AAC格式的音質(zhì)明顯好于MP3。然并卵，很多耳朵并不是那么“燒”的消費(fèi)者覺得AAC格式和MP3并沒有什么區(qū)別，加上如今存儲(chǔ)設(shè)備開始逐步平民化，AAC相比MP3在體積上的優(yōu)勢(shì)也可以忽略不計(jì)了。這也是小編在平時(shí)各大手機(jī)廠商內(nèi)置播放器下載音樂時(shí)候，很少看到有AAC格式提供選擇的原因。喏，這是索尼支持的標(biāo)準(zhǔn)嘛，自然也不難理解在索尼Xperia手機(jī)上大力扶持一下。

　　聊完了有損壓縮，接下來我們聊聊無損壓縮。Hi-Fi是什么？相信看完了小編之前的一些Hi-Fi文章大概也有一定的共鳴了，簡而言之就是高保真，再膚淺和不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f，其實(shí)就是在智能手機(jī)上聽互聯(lián)網(wǎng)下載的音樂，也能夠還原當(dāng)年在唱碟機(jī)聽CD那種快感。無損音頻格式其實(shí)就是為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的而生的，配合之前討論的Hi-Fi芯片和Hi-Fi音質(zhì)，再結(jié)合整個(gè)聲音回放過程的每一步都進(jìn)行優(yōu)化，最終能夠達(dá)到高保真的目的。

　　無損音頻格式主要包括以下幾種：WAV、FLAC、APE、DSF（DFF/DIFF）、DST、AAL、ALAC。當(dāng)然還有其它的一些格式，這里就不一一列出了。用下面一張圖快速理清其中幾種格式關(guān)系：

各種格式間關(guān)聯(lián)

　　先來簡單回顧一下CD、MD、SACD的歷史，CD數(shù)字聲頻信號(hào)（CDDA）是由索尼和飛利浦在1980年期間作為音樂傳播的一個(gè)形式來介紹的。同樣，上面提及的AAC也是索尼主導(dǎo)的格式。CD存在的弊端，索尼也是知道的，早在1992年，MP3播放器（1998年誕生）還沒出現(xiàn)的年代，索尼已經(jīng)批量生產(chǎn)出MD（Mini Disc）這種音樂存儲(chǔ)介質(zhì)，預(yù)計(jì)在不久將來用于取替CD，相比CD，在外觀上體積進(jìn)一步縮小，不過容量上只能存儲(chǔ)140MB（數(shù)據(jù)模式）或者160MB（音頻模式）。相比CD那動(dòng)輒650~750MB的容量確實(shí)不夠看。而且拷貝1首MD曲目的時(shí)間等同于這首歌曲本身播放的時(shí)間長短，這是什么概念呢？一首長度為3分鐘的歌曲，你把它拷進(jìn)去MD的時(shí)間也是3分鐘，積小成多，十幾二十首歌曲加起來就有一個(gè)多小時(shí)了，拷貝的過程和你享受歌曲的過程竟然是1：1時(shí)間花費(fèi)，這也是MD最大的硬傷。MD終究沒有解決CD的根本性問題——不夠便攜和難以傳播。

MD播放器

　　SACD則是在MP3干掉MD和CD之后，索尼和飛利浦再度聯(lián)手推出的一種數(shù)字音頻格式。SACD（Super Audio CD）類似DVD光盤，播放時(shí)需使用SACD專用播放設(shè)備，才能夠凸顯SACD的獨(dú)特音質(zhì)。黑膠唱片是使用模擬信號(hào)進(jìn)行記錄的，CD和SACD都是使用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行記錄的，所以我們不妨對(duì)比一下CD和SACD在參數(shù)上區(qū)別。根據(jù)百度百科的資料：

SACD和CD參數(shù)對(duì)比

　　從上圖可以看出，SACD相比CD除了在音質(zhì)上（信噪比、采樣率）更上一層樓，在光盤單碟存儲(chǔ)量也翻了幾倍。接下來讓我們回到無損音樂格式的探討中來。CD在電腦上顯示的文件后綴名為.cda，相應(yīng)地，SACD在電腦上顯示的文件后綴名為.DIFF/.DFF/.DSF，區(qū)別只是飛利浦和索尼官方稱呼不同，而DST格式則是在DFF/DSF基礎(chǔ)上進(jìn)一步輕度壓縮得到的。類似的還有WAV輕度壓縮得到了FLAC和APE文件。

　　WAV和WMA很容易混淆，不僅僅名字長得像，連爸爸也是同一個(gè)——Windows，不過WAV是無損音頻格式。Hi-Fi手機(jī)是不能夠直接播放.cda格式的文件，必須使用抓取音軌的方式，將CD文件轉(zhuǎn)成電腦能夠識(shí)別的WAV格式。重點(diǎn)來了，WAV文件既然是直接在CD文件上抓取音軌，按道理可以看作是將CD介質(zhì)上音頻文件以另一種形態(tài)保存下來，這種形態(tài)更適合傳播和分享到互聯(lián)網(wǎng)。

　　以vivo Xshot為例，小編將上述幾種無損音頻文件拷貝到手機(jī)中，發(fā)現(xiàn)SACD的文件能夠顯示，但是無法播放，而WAV、FLAC和APE則全部能夠播放，這也是如今一眾Hi-Fi手機(jī)必備的硬實(shí)力。

各種音頻文件在Hi-Fi手機(jī)識(shí)別率

　　根據(jù)維基百科的定義，AAL（ATRAC Advanced Lossless）是索尼在2005年9月發(fā)布的，ATRAC家族中唯一的無損壓縮規(guī)格。AAL壓縮率約為CD的30%~80%，索尼在06年發(fā)布的NW-S700F和NW-S600兩臺(tái)Walkman MP3隨身聽設(shè)備開始支持這種格式音頻。

　　至此，就剩下ALAC（Apple lossless audio codec）這種蘋果定義的無損格式?jīng)]有介紹了。根據(jù)百度百科資料，2004年4月，蘋果將其作為iTunes4.5和QuickTime6.5.1其中一部分進(jìn)行公布，當(dāng)時(shí)便攜式數(shù)字多媒體播放器僅有iPod能夠播放這種音頻格式，2011年11月，蘋果宣布這種格式支持開源，ALAC格式在當(dāng)時(shí)只支持iPhone、iPad、iPod、Mac等蘋果設(shè)備。

ALAC格式

　　總結(jié)：通過回顧了音頻界（Hi-Fi界）那么多文件格式，我們不難發(fā)現(xiàn)，無損音頻在近幾年迅速搶占市場(chǎng)。而且像WAV、FLAC、APE的無損音頻格式在Hi-Fi手機(jī)上已經(jīng)能夠用內(nèi)置播放器直接播放，即使是DFF這類來自索尼和飛利浦的無損音頻格式，由于采用了另一種編碼方式（DSD），內(nèi)置音樂播放器無法直接解碼，但是能夠借助第三方音樂播放器通過軟解方式（又扔給萬能但可憐的CPU）進(jìn)行播放。所以智能手機(jī)如今能夠播放的無損音頻格式已經(jīng)有很多，廠商們對(duì)于Hi-Fi音質(zhì)的源頭——音源文件（壓縮率和采用率）十分重視，間接也體現(xiàn)了Hi-Fi和無損音樂間的密切關(guān)系。

SACD采用了全新編碼技術(shù)

　　另一方面，小編在本文簡單回顧了從CD、MD、MP3等有損音頻、SACD、WAV等無損音頻的發(fā)展歷程，無損音樂在Hi-Fi界的地位舉足輕重，從1980年CD誕生開始，經(jīng)過36年時(shí)間直到今天，無損音樂依然還是主流發(fā)展趨勢(shì)，MP3等有損音樂只是在CD/MD過渡到SACD介質(zhì)，以及WAV、FLAC、APE等無損音樂出現(xiàn)之前充當(dāng)了過渡角色。無損音頻出現(xiàn)也告別了CD時(shí)代不便攜和不易傳播的缺點(diǎn)。

　　最后也是前幾期文章小編和各位分享過的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即使是320Kbps碼率的MP3文件，相比WAV格式無損音樂，在手機(jī)開啟Hi-Fi模式后，在聽感上，后者帶來的音質(zhì)提升還是比較可觀的，而MP3文件幾乎沒有什么明顯的改善。

　　綜上所述，Hi-Fi回放除了要有Hi-Fi芯片加入、Hi-Fi音效（特指還原性音效）的加持，還需要追本溯源，在音源文件挑選上下功夫，否則只會(huì)徒勞無功，輸在起跑線上。

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