數位流
所謂的訊源,也就是音樂的儲存媒介或說形式
1.黑膠
2.CD/SACD
3.數位檔案
其中1.黑膠&2.CD/SACD對你好嗎來說,已經是非常陌生了,而3.數位檔案也就是所謂的數位流。
檔案格式?PCM?DSD?
在把一個類比訊號轉換成數位訊號,需要一個編碼的過程,而這個過程有兩種方法,一種叫PCM,另一種叫DSD。其中PCM就是CD的編碼格式,DSD就是SACD的編碼格式。
這邊你好嗎節取揭開 DSD 的神秘面紗:數位音訊編碼之爭 DSD vs. PCM部分,完整文章可以點進去看看
1.PCM
PCM編碼主要包含取樣Sampling、量化Quantization、編碼Coding三個過程,如下圖部所示,PCM也是在一個固定的間隔時間內,如CD是1/44100秒記錄下原始類比訊號的振幅。
| 16bit/44.1kHz | CD | 1.4Mbps |
| 16bit/48kHz | DVD | 1.4Mbps |
| 24bit/48kHz | 錄音室 | 2.3Mbps |
| 24bit/96kHz | 錄音室 | 4.6Mbps |
| 24bit/192kHz | 錄音室 | 9.2Mbps |
| 24bit/384kHz | 18.4Mbps |
2.DSD
DSD訊號是以ΔΣ調變後的PDM編碼形式儲存在儲存媒介上,DSD的內部記錄的是一個連續時間的單一位元序列,以固定的時間間隔來記錄,在標準的SACD規格下每個取樣間隔是1/2822400秒,取樣頻率為CD規格 44.1kHz 的64倍之高。
DSD每一次取樣會比對本次取樣和上一個樣本值的變動,接下來使用0和1來記錄振幅的變化,0代表比上一個訊號值來得低,1代表比上一個訊號值來格高,所以每一個取樣的訊號是和前一個訊號的相對值。DSD藉由非常高的取樣頻率,將以往量化不精準所造成的失真,下降到一個位元以內的誤差。
| DSD64 | SACD | 5.6Mbps |
| DSD128 | 11.2Mbps | |
| DSD256 | 22.4Mbps |
那常見的.wav .flac .mp3等等音樂檔案格式又是怎麼回事?
簡單解釋,就是不同的包裝PCM訊號的方式。因為不同的目的,所產生的不同的包裝方式,有想要解省儲存空間,所以盡可能容量小的壓縮方式;或是不破壞原始訊號,也不在乎檔案容量的包裝方式;當然也有想要盡量節省容量又不破壞原始訊號的包裝方法。
這邊節取MP3 不是最好的聲音壓縮格式!有損、無損數位音訊檔案格式大閱兵幾個常見的格式,原文有介紹幾十種格式,大家可以去認識認識
無壓縮
1.WAV (Waveform Audio Format)
WAV 是由微軟和 IBM 公司所開發的一種音訊編碼格式,是一種基於 RIFF 檔案格式,內部由使用小端序的多位元整數方式儲存,儲存的音訊未經過任何壓縮,為標準的線性 PCM,所以在聲音方面不會出現失真的情況。但檔案體積在眾多音訊格式中算得上是最大的,主要常見於 Windows 作業系統中,標準 WAV 副檔名是 .wav。
無失真壓縮:
2.FLAC(Free Lossless Audio Codec)
FLAC 就名稱上即可知道這格式是免費開放「Free」和無損音訊編碼「Lossless Audio Codec」,這個音樂壓縮格式的源碼是完全開放。也由於這個原因,FLAC 幾乎相容於所有作業系統平台,不僅在 Windows 下有非常成熟的音訊製作程式,同時也被多數第三方軟體所支援。部分公司出品的數位播放機甚至能夠支援硬體播放 FLAC,可以說是目前市面上支援度最廣泛的無損音訊壓縮格式。
FLAC 只支援定點取樣,這是為了確保沒有任何浮點運算帶來的約數錯誤而影響音質,也由於只需要整數運算,FLAC 相對於大多數編碼而言,對計算速度的要求並不會太高。同時 FLAC 具備 CRC 和 MD5 標記校驗機制,FLAC 的編碼演算法在少量檔案損壞下,依然能夠修復且正常播放。在壓縮的過程中還有 0〈最快〉至 8〈最小〉的壓縮選項,不同選項下只影響壓縮的速度和壓縮比,最終的檔案始終是無失真的音訊檔案,同時 FLAC 也支援 cue 表單和標籤;標準 FLAC 副檔名是 .flac。
失真壓縮:
3.MP3(MPEG-1 or MPEG-2 Audio Layer III )
有損音樂格式中最出名大概就非 MP3 莫屬,其原由是 1991 年德國 Fraunhofer-Gesellschaft 組織所發明和標準化的音樂格式,是現在最流行的有損音訊壓縮格式。起初的目的是為了大幅降低資料量,使用了大量音訊刪減技術,其中包含利用心理聲學原理來判斷哪一些音訊資料可以捨棄,將人耳不易察覺的聲音訊號移除,成功達成非常高的壓縮比例。MP3 可以依據不同位元率進行調整,讓使用者自由權衡音質和檔案容量。
MP3 是一種失真壓縮技術,利用多樣的技術將音質損失下降到最小,而在 1998 年 Mike Cheng 發表遵循 LGPL 的新編碼器 LAME 後,讓音質和編碼速度又有一次改善。但在低位元率的情況下,MP3 還是有著顯著的音質衰退,但 MP3 音質瑕疵在較吵雜的環境和低階揚聲器下並不明顯,所以廣泛的被一般使用者所接受。並且在早期數位音樂的發展過程中,由於當時的儲存媒介容量都較小,壓縮比非常大的 MP3 格式因此扮演了相當重要的角色。
雖然根據 MPEG 規範,MPEG-4 標準中的 AAC(Advanced Audio Coding)將接替 MP3 成為下一代標準。但由於 MP3 廣泛流通性和大量的軟、硬體支援,目前 MP3 格式似乎沒有衰退的現象,標準 MPEG-1 或 MPEG-2 Audio Layer III 的副檔名是 .mp3。
4.OGG(Ogg Vorbis)
Ogg Vorbis 也是一個自由且開放的音訊壓縮格式,目前由 Xiph.Org 基金會所維護,而且 Ogg 比較特別的一點是,Ogg 同時也是一個開放標準的容器格式,可以納入各式自由且開放原始碼的編解碼器,包含音效、視訊、文字和後設資料處理。在音訊儲存方面,Ogg 提供 Vorbis 編解碼器作為音效層面應用,同時推出針對語音設計的壓縮編解碼器 Speex,和無損音訊壓縮 OggPCM 等作為音效層面使用。
5.AAC(Advanced Audio Coding )
Advanced Audio Coding 主要是基於 MPEG-2 音訊編碼技術而開發出來,是由 Fraunhofer IIS、杜比實驗室、AT&T、Sony 等公司共同開發的音訊壓縮編碼格式。出現於 1997 年,目的是為了取代規格較舊的 MP3 格式,然後在 2000 年又整合入 MPEG-4 標準特性。目前 AAC 可以支援最多 48 個音軌,15 個低頻音軌和 5.1 多聲道,最高採樣頻率為 96kHz、8~32bit 精度,同時具有更高的壓縮比和優異解碼效率。
比較大的問題是 AAC 格式有多種規格,目前總共分為九種規格用來適應不同的場合需求,但也造成使用上容易混亂。同時文件的副檔名也有三種,分別為 .aac 使用 MPEG-2 Audio Transport Stream,為舊版本的 AAC 編碼、.mp4 使用簡化過的 MPEG-4 進行封裝 AAC 編碼、.m4a 用來封裝純音樂的 MP4 檔案的副檔名。
串流
這邊你好嗎整理了一些串流平台使用的格式
Spotify:ogg (失真壓縮)
音訊串流使用Ogg Vorbis格式有3個音質等級:Spotify Mobile Q3(96kbit/s)、Spotify Free Q5(160kbit/s)、Spotify Premium Q9(320kbit/s)。
目前尚在測試Spotify Hi-Fi,採用FLAC格式的CD音質音樂(16bit/44.1kHz)和高解析度音訊Hi-Res音樂(24bit/96kHz或24bit/192kHz)服務,每月需多付費 5 到 10 美金,目前僅在歐美地區提供服務。
-
Apple Music:256 kbps AAC (失真壓縮)
-
Youtube Music :低 48kbps AAC / 一般128kbps AAC / 高256kbps AAC (失真壓縮)
-
Tidal:Tidal Premium(有損品質)和Tidal HiFi(無損CD品質– FLAC-based 16-Bit/44.1 kHz – 與 MQA)
-
KKBOX:一般音質320kbps AAC (失真壓縮) / 最新KKBOX Hi-Fi (16bit/48kHz FLAC)
可以看到目前串流礙於網路環境的關係,普遍都是屬於失真壓縮的格式
而且從位元流也可以看到,最最基本CD每秒都有1.4Mbps,而各串流所使用格式的壓縮後最高僅有320Kbps,不難令人懷疑是否在節省容量的過程中,細節也被一併節省了。
當然你好嗎也不是說檔案容量越大越好,畢竟檔案格式之間可以互相轉檔,甚至升頻,我們只能基於假設音檔是一手的情況下,做討論分享。
你好嗎要說
在網路環境更優良,串流平台的音檔格式以CD最低門檻之前
我們應該將串流和數位流做一定程度上的區隔,
或是更直接的說串流≠數位流。
那最後大家可以聽聽看4個檔案的差別 (答案在文章下面)
D
C
B
A
To Be Continue.
防偷看
防偷看
防偷看
防偷看
防偷看
防偷看
防偷看
防偷看
防偷看
防偷看
防偷看
防偷看
防偷看
防偷看
防偷看
防偷看
A:VAS錄音檔
B:VAS錄音檔轉AAC
C:音樂原檔(CD)
D:音樂原檔轉AAC
2021/01/04 你好嗎
