音频压缩的工作原理,您能说出区别吗?

多年来,我们听音乐的方式已经发生了很大变化。物理格式的时代已经结束,数字文件现在占主导地位。

无论您是流媒体还是下载音乐,几乎可以肯定的是,其格式为MP3或AAC。这些文件被压缩成较小且方便的文件大小,并实现了从原始录音中删除声音的目的。

在本文中,我们将研究音乐压缩的工作原理以及是否具有任何压缩功能。

压缩的工作方式

数字音乐最常通过媒体存储和流媒体服务以使用有损压缩的格式提供给我们。为了压缩文件(使其更小),数据已从原始文件中删除,并且永远无法恢复。

此数据不会被随机删除。文件格式使用心理声学来解决人类听力的局限性,从而消除我们甚至不知道的东西。

人类听力的工作范围在20Hz至20kHz,因此从理论上讲,超出这个范围的任何信号都可以在不通知我们的情况下删除。随着年龄的增长,我们的听力范围也会逐渐缩小,因此无论如何也听不到相同的声音。

该视频可帮助您确定可以听到的频率。使用耳机尝试一下,但是请确保在逐步调节音量时将其调低,以免损害您的听力。

此外,如果声音较高,则更难以听到被更大的低频声音包围。例如,持续的鼓拍声可能会淹没录音中的某些细微之处。

压缩通过称为“遮罩"的方式利用了这种现象。在此,较高的较低频率掩盖了较高,较安静的频率的损失。可以在整个频率范围内完成此操作,但是15kHz以上的声音特别容易受到影响。

因此,显然有很多范围可以从音频记录中删除似乎无用的数据,尽管有些发烧友认为这消除了诸如环境和空间之类的较不明显的质量,并产生了更加二维的声音。最终,目标是在文件大小和质量之间找到平衡。

文件的大小取决于文件的比特率。许多人认为比特率是质量的指标,但事实并非如此简单。比特率确实告诉您使用的压缩级别,因此它给您带来了一个模糊的想法,但是还有许多其他影响质量的因素。

  • 不同的编解码器具有不同的效率级别,因此两种以相同比特率编码的文件格式的质量将明显不同。
  • 即使在同一格式内,用于压缩的软件也很重要。有些编码器比其他编码器要好,许多编码器甚至会以相同的比特率提供不同的质量设置。例如,更快的处理等于较低质量的输出。
  • 要压缩的音频类型至关重要。人声的频率范围在85Hz到300Hz之间,并且可以处理的压缩比管弦乐音乐所能承受的要多得多。
  • 比特率以千比特每秒(kbps)为单位。 CD音频的比特率为1411kbps,这意味着一首歌曲的每一秒都有1,411,000位数据。 MP3现在通常被压缩到320kbps,原始数据的60%被丢弃。以128kbps的速度,它是90%。

    决定我们能听到的不仅是我们的耳朵。我们使用的音频设备起着主要作用。

    在某些方面,一组廉价的耳塞更能容忍压缩的声音,因为它们无法处理未压缩音乐的全部动态范围。 。或者换种说法,不良的音频设备会使一切听起来都很糟糕。

    有时可能会针对特定频率(例如低音)调整更昂贵的耳机,这可以

    但是,最好的耳机和扬声器将能够按照原先的意图播放录音,并且能够显示出录音的细微差别。压缩音乐和未压缩音乐之间的区别。

    压缩消除了什么

    弗吉尼亚计算机音乐中心的Ryan Maguire进行的一项研究完美地说明了压缩的工作原理。

    以Suzanne Vega歌曲《 Tom's Diner》为例-在MP3格式开发过程中用于听力测试的歌曲-Maguire有效地从未压缩版本中减去了128kbps MP3歌曲,只剩下声音在压缩过程中被删除。

    s被删除的内容:

    它与压缩仅删除听不见的声音这一观念相矛盾。但是您实际上在多大程度上知道这些声音丢失了?

    同一研究中,这是未压缩的版本:

    和128kbps版本:

    现在您知道已删除的内容,您能分辨出什么吗?

    MP3,Ogg Vorbis和AAC

    MP3是最著名的数字音乐格式,被亚马逊等服务所使用MP3和Google Play受到几乎所有可以播放音乐的设备,应用程序或云服务的支持。

    Ogg Vorbis是MP3的开源竞争对手,并由Spotify以三种比特率使用:移动设备上“标准"质量为96kbps,台式机上“标准"质量和移动设备为“高"质量为160kbps,台式机“高"质量和移动电话为“极致"质量为320kbps。

    AAC是通过Apple在iTunes中使用它而变得流行的格式,现在也在Apple Music中使用。它还可用于其他潮汐服务,包括Tidal,Deezer和Pandora。 Apple Music使用256kbps的比特率,而其他服务则提供了高达320kbps的质量等级。

    这三种格式遵循相同的原理,但功能不同,并丢弃不同的数据。因此,您永远不要将文件从一种格式转码为另一种格式,因为这样会导致质量明显下降。

    MP3比其他格式早几年了,虽然这让它头上大了从数字音乐市场开始,这也意味着它的效率不如竞争对手。

    有很多技术上的原因。一个例子是,Ogg Vorbis和AAC都使用平均比特率而不是MP3的恒定比特率。这样一来,它们就可以在较小的文件大小下产生可比的质量。

    320kbps通常被称为行业标准。许多人还将其描述为具有CD品质,因此您无法再分辨压缩与未压缩之间的区别。

    音频压缩并不总是有损耗的。 FLAC-作为Tidal的独特卖点得到了大力推广-苹果无损提供无损压缩。这些格式的文件的质量与WAV文件的质量基本相同。文件大小也要小得多,尽管仍然是有损格式的两倍。

    这些格式在音乐上等同于ZIP文件。编码器消除了数据中的冗余,并且可以将原始文件缩小多达50%。因为它是无损的,所以在编码文件时没有质量设置,但是在播放时也需要对其进行解码。

    您能听到区别吗?

    无论使用哪种压缩格式,主要的问题是您是否还能注意到它与

    当然,在128kbps或更低的压缩率下,大多数格式中都会出现伪影(失真)。除此之外,您的体验可能取决于耳机或扬声器的质量。

    您可以通过各种在线盲测自己进行测试。在mp3ornot.com上,您可以比较以128kbps和320kbps编码的MP3。潮汐使您能够测试其无损音频(并将其作为对音频设备的测试,以防万一您无法分辨出差异)。 NPR Music还有另一个有趣的测试。

    或者,您可以使用适用于Windows,Mac或Linux的Lacinato AMX应用测试您自己的音乐。只需添加以不同格式或比特率编码的歌曲,然后查看您喜欢的歌曲即可。

    您能分辨出有损音乐和无损音乐之间的区别吗?您是否有喜欢的格式,是否有避免的格式?

    图片来源:通过乔纳森·格拉多(Jonathan Grado)制作的Grado耳机

    标签: 文件压缩 MP3