音频文件格式全介绍[1]
音频文件格式全介绍
作者：苏信东
时间：2003年7月
本文已经刊登于《新电脑》杂志2003年7月号，请勿转载。
  自从PC去皱眼霜排行榜支持多媒体以来，陆陆续续地出现了许多音频格式。这些格式既有流行的也有不那么流行的，关于它们的来龙去脉，本文向你一一道来。
主流
  目前的主流音频格式其实不少。不同的格式有自己的用途，比如大家都应该很熟悉的MP3格式就是用于聆听用途的。下面我们逐一介绍：
存在便是永恒 - WAV
  WAV是Microsoft Windows本身提供的音频格式，由于Windows本身的影响力，这个格式已
经成为了事实上的通用音频格式。不客气地说，它实际上是Apple电脑的AIFF格式的克隆。通常我们使用WAV血腥恐怖片格式都是用来保存一些没有压缩的音频，但实际上WAV格式的设计是非常灵活（非常复杂）的，该格式本身与任何媒体数据都不冲突，换句话说，只要有软件支持，你甚至可以在WAV格式里面存放图像。之所以能这样，是因为WAV文件里面存放的每一块数据都有自己独立的标识，通过这些标识可以告诉用户究竟这是什么数据。在WINDOWS平台上通过ACM（Audio Compression Manager）结构及相应的驱动程序（在这里通常称为CODEC，编码/解码器），可以在WAV文件中存放超过20种的压缩格式，比如ADPCM、GSM、CCITT G.711、G.723雪佛兰开拓者2020款等等，当然也包括MP3格式。
图表 - 使用音频编辑软件WaveCN（www.wavecn）列出Windows安装了的ACM驱动信息
  虽然WAV文件可以存放压缩音频甚至mp3，但由于它本身的结构注定了它的用途是存放音频数据并用作进一步的处理，而不是像mp3那样用于聆听。目前所有的音频播放软件和编辑软件都支持这一格式，并将该格式作为默认文件保存格式之一。这些软件包括：Sound Forge, Cool Edit Pro, WaveLab等等。由于WAV的支持实在是太广泛了，可以说，即使Windows退出历史舞台，WAV格式也不会消亡。
老当益壮 – mp3
笔记本外接显示器  第二个要提到的就是改变了世界的mp3了。这个比喻相信大家都会同意。mp3是Fraunhofer-IIS研究所（www.iis.fhg.de/）的研究成果。mp3是第一个实用的有损音频压缩编码。在mp3出现之前，一般的音频编码即使以有损方式进行压缩能达到4:1的压缩比例已经非常不错了。但是，mp3可以实现12:1的压缩比例，这使得mp3迅速地流行起来。mp3之所以能够达到如此高的压缩比例同时又能保持相当不错的音质是因为利用了知觉音
频编码技术，也就是利用了人耳的特性，削减音乐中人耳听不到的成分，同时尝试尽可能地维持原来的声音质量。
图表 - 人耳等响度曲线图，mp3的技术基础。
  衡量mp3文件的压缩比例通常使用比特率来表示。这个术语的英文是bps: bit per second，表示每1秒钟的音频可以用多少个二进制比特来表示。通常比特率越高，压缩文件就越大，但音乐中获得保留的成分就越多，音质就越好。由于比特率与文件大小音质的
关系，所以后来又出现了vbr（Variant Bitrate 可变比特率）方式编码的mp3，这种编码方式的特点是可以根据编码的内容动态地选择合适的比特率，因此编码的结果是在保证了音质的同时又照顾了文件的大小，结果大受欢迎。其实mp3的编码标准本来就支持这种压缩方式，但是第一个将此功能实现的反而是一个第三方工具：曾经非常有名的Xing Technology公司(www.xingtech，当年很多电脑上看VCD听mp3就靠这个公司的Xing Player)推出的Xing Encoder。
  由于mp3是世界上第一个有损压缩的编码方案，所以可以说所有的播放软件都支持它，否则就根本没有生命力。在制作方面，也曾经产生了许多第三方的编码工具。不过随着后来Fraunhofer-IIS宣布对编码器征收版税之后很多都消失了。目前属于开放源代码并且免费的编码器是LAME (Lame Ain't Mp3 Encoder，lame.sourceforge)。这个工具是公认的压缩音质最好的mp3压缩工具。另外，几乎所有的音频编辑工具都支持打开和保存mp3文件。最近，Fraunhofer-IIS对之前不收取版权费的mp3解码器也征收了版权费。此举大有Fraunhofer-IIS意识到mp3已经在没落，趁还能收到钱最后捞一把的意思。应该说，到了现在，MP3确实显现出疲态了。许多新一代的编码技术都已经能在相同的比特率下提供比MP3优越得多的音质。特别是音乐发烧友对mp3的音质更是嗤之以鼻。不过由于mp3的影
响力实在是太大了，支持mp3的软件多如牛毛，更别提众多支持mp3的硬件播放器，如MPMAN，DiscMan，CD/VCD/DVD机等等。一句话，它依然是世界上最流行的音频压缩技术，所以要它真正退出舞台相信还有好一段时间。
图表 - Lame的其中一个前端：RazorLame（www.dors.de/razorlame）
老树发新花 - mp3PRO
  为了使mp3能在未来仍然保持生命力，Fraunhofer-IIS研究所连同Coding Technologies 公司（dingtechnologies）还有法国的Thomson multimedia中秋感恩祝福客户的句子公司（www.thomson）共同推出了mp3PRO。这种格式与之前的mp3相比最大的特点是能在低达64kbps的比特率下仍然能提供近似CD的音质（mp3是128K）。该技术称为SBR(Spectral Band Replication)，它在原来mp3技术的基础上专门针对原来mp3技术中损失了的音频细节进行独立编码处理并捆绑在原来的mp3数据上，在播放的时候通过再合成而达到良好的音质效果。
图表 - SBR技术在音频编码/解码过程中的应用
  mp3PRO格式与mp3是兼容的，所以它的文件类型也是mp3。mp3PRO从回收站删除的文件怎么恢复播放器可以支持播放mp3PRO或者mp3编码的文件；普通的mp3播放器也可以支持播放mp3PRO编码的文
件，但只能播放出mp3的音质。但是，虽然mp3PRO是一种优秀的技术，由于技术专利费用的问题以及其他技术提供商比如Microsoft的竞争，mp3PRO并没有得到很大的流行。大家可以从Coding Technologies的网站下载Demo播放/压缩工具和Winamp的播放插件。目前也有许多专业音频编辑软件比如Cool Edit Pro 2.0支持mp3PRO格式，但播放器除了刚才说的和Music Match Juke Box就基本没有了。最关键的是由于Microsoft的媒体播放机不支持，使得mp3PRO失去了流行的机会。前段时间Coding Technologies推出了最新的MPEG-4 aacPlus，通过将SBR技术应用在AAC（Advanced Audio Codec）技术中而获得更卓越的音质。Coding Technologies并表示SBR将会成为MPEG-4的核心技术。但缺乏支持的技术到底能走多远，谁也不清楚。

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