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音訊檔案格式

音頻文件格式專指存放音頻數據的文件的格式。存在多種不同的格式。

一些音頻文件圖標

一般獲取音頻數據的方法是：採用固定的時間間隔，對音頻電壓採樣（量化），並將結果以某種分辨率（例如：CDDA每個採樣為16比特或2字節）存儲。採樣的時間間隔可以有不同的標準，如CDDA採用每秒44100次；DVD採用每秒48000或96000次。因此，採樣率，分辨率和聲道數目（例如立體聲為2聲道）是音頻文件格式的關鍵參數。

需要分清楚的是音頻文件和編解碼器不同。儘管一種音頻文件格式可以支持多種編碼，例如AVI文件格式，但多數的音頻文件僅支持一種音頻編碼。

有兩類主要的音頻文件格式：

有損文件格式是基於聲學心理學的模型，除去人類很難或根本聽不到的聲音，例如：一個音量很高的聲音後面緊跟着一個音量很低的聲音。MP3就屬於這一類文件。

無損的音頻格式（例如FLAC）壓縮比大約是2：1，解壓時不會產生數據/質量上的損失，解壓產生的數據與未壓縮的數據完全相同。如需要保證音樂的原始質量，應當選擇無損音頻編解碼器。例如，用免費的FLAC無損音頻編解碼器你可以在一張DVD-R碟上存儲相當於20張CD的音樂。

有損壓縮應用很多，但在專業領域使用不多。有損壓縮具有很大的壓縮比，提供相對不錯的聲音質量。

歷史

音頻CD格式於1980年由飛利浦公司和索尼公司開發，並於1982年公布，此後很少改動。這種格式定義一首歌存放在一個CDDA文件中，輸入採樣率為44100次/秒（即44.1kHz），每個採樣用16比特數據存儲。立體聲數據為1.4M比特/秒。

作為比較，MP3格式壓縮比可以為1:12（同樣是44.1k赫茲採樣率，MP3: 112k比特/秒,CDDA：1.4 M比特/秒）。MP3格式開發始於1987年在德國的Fraunhofer IIS，歷時4年，其間經歷了算法的改進和音質提高。但是由於硬盤的價格較高，這項技術當時應用很少。

1996年，Winamp1.0版的發布成為MP3格式流行的催化劑。Fraunhofer開始向採用他們的算法的公司索要許可證費用，因此其他替代的免費算法開始被研發。LAME發布於1998年，並於此後成為主要的MP3編碼器。最近以來，其它的MP3格式的挑戰者包括高級音頻編碼或者叫AAC（用於蘋果公司的iTunes）、Ogg Vorbis（一個無專利的自由編解碼器）、Opus（是開放格式，標準定義於IETF RFC 6716，有更低的延遲和更好的聲音壓縮率）。

非壓縮的數據格式

目前存在多種非壓縮數據格式，最流行的是WAV格式。WAV文件的格式靈活，可以儲存多種類型的音頻數據。對於保存原始的錄音數據是一個好的選擇。WAV格式是基於RIFF文件格式，RIFF格式與AIFF和IFF格式類似。

BWF（廣播聲波格式）作為WAV的後繼者，是由歐洲廣播聯盟創建的一種標準音頻格式。BWF文件中可以存放元數據。BWF文件也是也是基於RIFF文件格式的，擴展名是WAV。有關其信息參見：歐洲廣播聯盟：Specification of the Broadcast Wave Format - A format for audio data files in broadcasting（廣播聲波格式描述-一種廣播用音頻文件格式）。歐洲廣播聯盟技術文檔3285, 七月1997年。

無損壓縮的數據格式

  • APE（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 龐大的WAV音頻文件可以通過Monkey's Audio這個軟件進行壓縮為APE格式。被壓縮後的APE文件容量要比WAV源文件小一半多。[來源請求]通過Monkey's Audio解壓縮還原以後得到的WAV文件可以做到與壓縮前的源文件完全一致。
  • FLAC （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 格式的源碼完全開放，而且兼容幾乎所有的操作系統平台。它的編碼算法已經通過了嚴格的測試，而且在文件點損壞的情況下依然能夠正常播放。該格式不僅有成熟的Windows製作程序，還得到了眾多第三方軟件的支持。此外該格式是唯一的已經得到硬件支持的無損格式[來源請求]，Rio公司的硬盤隨身聽Karma，建伍的車載音響MusicKeg以及PhatBox公司的數碼播放機都能支持FLAC格式。
  • Apple Lossless （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 為蘋果的無損音頻壓縮編碼格式，可將非壓縮音頻格式（WAV、AIFF）壓縮至原先容量的40%至60%左右，編解碼速度很快。
  • WavPack （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 允許用戶壓縮、取消復原8、16、24、32位元整型以及32位元浮點表示的WAV格式音訊檔案，另外它還支援多聲道資料流以及非常高的取樣頻率。另外WavPack引入了一種獨特的「混合」模式，它使用一個附加的檔案從而也具有了失真壓縮的優點。

有損壓縮的數據格式

  • MP3，為ISO／IEC國際標準，是現在最普及的一種數位音訊編碼和有損壓縮格式，幾乎所有的終端和軟件都支援此格式。
  • AAC，為ISO／IEC國際標準，是MP3的下一代格式，壓縮比MP3更高音質更好的音訊壓縮演算法，因此得到了眾多公司的支持。
  • Vorbis，Xiph.Org基金會開發，自由軟件和沒有專利的編解碼器；能夠完整保留20kHz下音質細節，採用可變比特率（VBR），動態調整比特率達到最佳的編碼效果。
  • Opus，Xiph.Org基金會開發，IETF標準的開放格式，是Vorbis下一代格式，用單一格式包含聲音和語音，具有低延遲特性，適用於網路上的即時聲音傳輸。

多聲道格式

從九十年代起，影院開始將音響系統升級為環繞聲系統，它可容納2個以上的聲道。環繞聲系統中最流行的是杜比數字（Dolby Digital）系統（或稱AC-3）和 數位影院系統（Digital Theater Systems，DTS）。這兩種編解碼器都是受版權保護的，其編碼器和解碼器須支付許可證費用才能獲得。最流行的多通道格式叫做5.1，意思是5個環繞聲道（左前、前中、右前、左後和右後）和一個低重音聲道（因為人的耳朵無法區分低頻率聲音傳來的方向）。

參見

參考文獻

外部連結

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