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音訊檔案格式

音訊檔格式專指存放音訊資料的檔案的格式。存在多種不同的格式。

一些音訊檔圖示

一般取得音訊資料的方法是：採用固定的時間間隔，對音訊電壓採樣（量化），並將結果以某種解析度（例如：CDDA每個採樣為16位元或2位元組）儲存。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，取樣率，解析度和聲道數目（例如立體聲為2聲道）是音訊檔格式的關鍵參數。

需要分清楚的是音訊檔和編解碼器不同。儘管一種音訊檔格式可以支援多種編碼，例如AVI檔案格式，但多數的音訊檔僅支援一種音訊編碼。

有兩類主要的音訊檔格式：

有損檔案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著一個音量很低的聲音。MP3就屬於這一類檔案。

無失真的音訊格式（例如FLAC）壓縮比大約是2：1，解壓時不會產生資料/品質上的損失，解壓產生的資料與未壓縮的資料完全相同。如需要保證音樂的原始品質，應當選擇無失真音訊編解碼器。例如，用免費的FLAC無失真音訊編解碼器你可以在一張DVD-R碟上儲存相當於20張CD的音樂。

失真壓縮應用很多，但在專業領域使用不多。失真壓縮具有很大的壓縮比，提供相對不錯的聲音品質。

歷史

音訊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檔案中，輸入取樣率為44100次/秒（即44.1kHz），每個採樣用16位元資料儲存。立體聲資料為1.4M位元/秒。

作為比較，MP3格式壓縮比可以為1:12（同樣是44.1k赫茲取樣率，MP3: 112k位元/秒,CDDA：1.4 M位元/秒）。MP3格式開發始於1987年在德國的Fraunhofer IIS，歷時4年，其間經歷了演算法的改進和音質提高。但是由於硬碟的價格較高，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開始向採用他們的演算法的公司索要許可證費用，因此其他替代的免費演算法開始被研發。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格式的挑戰者包括進階音訊編碼或者叫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）。

非壓縮的資料格式

目前存在多種非壓縮資料格式，最流行的是WAV格式。WAV檔案的格式靈活，可以儲存多種類型的音訊資料。對於儲存原始的錄音資料是一個好的選擇。WAV格式是基於RIFF檔案格式，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，是由歐洲廣播聯盟建立的一種標準音訊格式。BWF檔案中可以存放元資料。BWF檔案也是也是基於RIFF檔案格式的，副檔名是WAV。有關其資訊參見：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-一種廣播用音訊檔格式）。歐洲廣播聯盟技術文件3285, 七月1997年。

無失真壓縮的資料格式

  • APE（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 龐大的WAV音訊檔可以通過Monkey's Audio這個軟體進行壓縮為APE格式。被壓縮後的APE檔案容量要比WAV原始檔小一半多。[來源請求]通過Monkey's Audio解壓縮還原以後得到的WAV檔案可以做到與壓縮前的原始檔完全一致。
  • FLAC （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 格式的原始碼完全開放，而且相容幾乎所有的作業系統平台。它的編碼演算法已經通過了嚴格的測試，而且在檔案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製作程式，還得到了眾多第三方軟體的支援。此外該格式是唯一的已經得到硬體支援的無失真格式[來源請求]，Rio公司的硬碟隨身聽Karma，建伍的車載音響MusicKeg以及PhatBox公司的數位播放機都能支援FLAC格式。
  • Apple Lossless （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 為蘋果的無失真音訊壓縮編碼格式，可將非壓縮音訊格式（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） 允許使用者壓縮、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。

失真壓縮的資料格式

  • 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體都支援此格式。
  • 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援。
  • Vorbis，Xiph.Org基金會開發，自由軟體和沒有專利的編解碼器；能夠完整保留20kHz下音質細節，採用可變位元速率（VBR），動態調整位元速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著作權保護的，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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