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Audio Matrix
本文作者：辰谙
在学习音乐制作时，我们不可避免地会遇到很多不同的音频格式，如WAV、AIFF、MP3等等。
这些不同的音频格式都有什么区别，又该如何选择呢？
01
无压缩音频格式
目前，音频领域最为通用的一种无压缩音频格式就是我们熟知的Wave（.wav）格式。Wave格式一开始是专门为Windows系统设计的，支持各种不同的采样率和采样精度。
Wave格式采用 PCM（Pulse-Code Modulation，脉冲编码调制）对音频进行编码，而PCM遵循 RIFF（Resource Information File Format，资源信息文件格式）规格，允许把额外的用户信息（如时间码定位信息）嵌入并保存在其中。
这种格式作为数字音频创作领域普遍认可的首选格式，被美国国家录音艺术与科学学会制作人与录音师联盟所采用。
另外一种通用的无压缩音频格式则是一开始为苹果电脑系统设计的AIFF（.aif，Audio Interchange File，音频交换格式）。
与Wave类似，AIFF同样支持各种不同的采样率和采样精度，以及额外的用户信息的嵌入和保存。
02
感知编码和音频压缩
无压缩音频格式虽然能够最大程度地保存原始音频的数据，但也正因此，其体积往往是较大的。
为了在各种终端间快速地传输音频数据，一种可以压缩音频文件体积的编码方式——感知编码（Perceptual Coding）便出现了。
囿于掩蔽效应等各种听觉相关的现象的存在，人类并不是总能听见音频中的所有信息，而感知编码就利用了这一点，将某些不太会被人耳察觉到的声音信息排除在了编码之外。
由于会排除掉一些声音信息，所以感知编码的过程是有损的，这些被排除掉的声音信息是无法恢复的。为了保证音质，在筛选需要过滤掉的声音信息的过程中往往还会存在一些人为的干预。
压缩编码率的带宽越大，过滤掉的信息就越少，得到的文件的体积就越大；压缩编码率的带宽越小，过滤掉的信息就越多，得到的文件的体积就越小。
03
有损压缩音频格式
如今，常用的应用了感知编码压缩的有损音频格式有MP3、MP4、WMA、AAC、Real Audio、Ogg Vorbis、VQF和AMR等。
MPEG（Moving Picture Experts Group，动态图像专家组）是一种标准压缩编码格式，用于存储和传输音视频。目前其最常见的格式是ISO MPEG Audio Level-2 Layer-3，也就是我们常见的MP3。
MP3格式编码器由欧洲Fraunhofer研究所和Thomson多媒体公司共同研制，能够在对原音频进行十倍甚至更高的压缩之后仍保持一定的音质。当然，具体音质取决于压缩的码率。
MP3是如今应用得最为广泛和认可度最高的一种压缩音频格式。
和MP3一样，MP4（MPEG-4）编码如今也大量应用在网络数据流传播和各种终端之中。基于苹果公司的QuickTime "MOV"格式的MP4还拥有编码多声道（环绕声）的能力。
针对于MP3格式，微软公司推出了WMA（Windows Media Audio）格式。WMA可以在低比特率和小体积的情况下实现高质量的音频压缩编码。
相比MP3，WMA在一些版权市场更受欢迎，因为其支持数字版权编码管理（Digital Rights Management）编码。
AAC（Advanced Audio Coding）是由杜比实验室、Sony、ATT和Fraunhofer研究所共同研发的一种音频格式。
AAC不仅能对单声道、立体声和5.1环绕声编码，还能用96kHz/24bit的单比特流编码高达48声道的音频。AAC同样支持安全数字音乐协会（Secure Digital Music Initiative）的规范，对有版权的内容进行保护。
RealAudio主要适用于在网络上的在线音乐欣赏，其格式主要有这么几种：RA（RealAudio）、RM（RealMedia，RealAudio G2）和RMX（RealAudio Secured）等。
这些格式的特点是可以随网络带宽的不同而改变声音的质量，在多数听众能听到流畅声音的前提下，令带宽较富裕的听众获得较好的音质。
OGG(OggVorbis)是一种完全免费、开放且无专利限制的压缩音频格式，最适合一些无版权的内容的存储和传播。
目前几乎所有音频播放器都能打开ogg文件，包括Windows自带的播放器。
VQF是雅马哈公司开发一种压缩音频格式，其利用了一种减少数据流量但保持音质的方法来达到更高的压缩比。VQF的音频压缩率比标准的MPEG音频压缩率高出近一倍，可达18:1甚至更高。
一首4分钟的歌曲（WAV文件）压成MP3，大约需要4MB左右的硬盘空间，而同一首歌曲，如果使用VQF音频压缩技术的话，那只需要2MB左右的硬盘空间。
AMR（Adaptive Multi-Rate，自适应多速率编码）的音频格式主要用于移动设备，其压缩比较大，但相对其它的音频格式来说质量比较差。
AMR有两种主要的类型，分别是AMR-NB和AMR-WB，其支持的声音频率范围分别是300－3400Hz和 50－7000Hz。
由于其较窄的声音频率范围，AMR基本只在语音领域有较多的应用。
04
无损压缩音频格式
区别于有损压缩，目前有两种较为流行的无损压损音频格式，分别是APE和FLAC。
APE是与MP3这类有损压缩方式不同的一种无损压缩音频格式，即从音频原始数据文件压缩成APE格式后，还可以再将APE格式的文件完全还原成未压缩的状态。
不过，APE的压缩率并不高，一个34MB的WAV文件，压缩为APE格式后，仍有17MB左右。
FLAC也是一种和APE类似的无损压缩的音频格式，是一种专门针对PCM音频的特点来设计的压缩方式。
FLAC文件的每个数据帧都包含了解码所需的全部信息，并且中间帧的错误不会影响其它帧的正常播放。
目前在国内的无损音频的市场上，FLAC和APE都是比较受欢迎的格式，但是FLAC因其特殊的编码原理，已经显现出了超越APE成为最主流的无损音频格式的趋势。
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