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硬盤|音頻格式指南：MP3、M4A、AAC、FLAC 是什么？

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硬盤|音頻格式指南：MP3、M4A、AAC、FLAC 是什么？

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【硬盤|音頻格式指南：MP3、M4A、AAC、FLAC 是什么？】硬盤|音頻格式指南：MP3、M4A、AAC、FLAC 是什么？

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本指南將涵蓋當今音頻流服務使用的一些最流行的格式 ， 并解釋它們的區別 。
什么是音頻文件格式？
數字音頻文件是記錄內容如何保存在計算機、媒體播放器、智能手機或其他設備上的方式 。 在最基本的層面上 ， 數字音頻是設備可以用來重現聲波的一系列數字 。 有多種方法可以完成此操作 ， 然后壓縮（或不壓縮）結果數據 。 我們知道 ， 通過在從模數轉換到 44.1kHz 的至少 16 位的過程中對聲波進行采樣 ， 我們可以在以后再次完美地再現捕獲的信號 。 這要歸功于稱為Nyquist-Shannon 采樣定理的一些數學運算 。 我們可以實現更高的比特率和頻率范圍 ， 但是否有人能聽到差異——即使是最好的耳機——充其量也是值得商榷的 。

如果我們只是按原樣保存該數據（稱為脈沖編碼調制或 PCM） ， 則該文件會占用大量空間 。 這就是開發有損和無損音頻壓縮形式的原因 。 有損音頻會拋出我們耳朵聽不到的音頻頻率 ， 而無損音頻則會保留它們 。 有損音頻格式還可以使用其他技巧來進一步壓縮音頻 ， 我們稍后會介紹 。
因為如今大多數人通過流媒體服務訪問他們的音樂 ， 所以壓縮的有損文件格式是分發內容的主要方式 。 隨便聽也沒關系 ， 但有些人要求最高質量 。 因此 ， 現在可以使用越來越多的高質量甚至無損流媒體選項 。 但是 ， 如下圖所示 ， 有損格式占用的空間更少 ， 消耗的移動數據也更少 ， 這是無法回避的事實 。
MP3
在下載音樂時 ， MP3 音頻文件格式曾經是至高無上的 。 事實上 ， 這種格式是移動音樂解決方案的代名詞 ， 以至于“MP3 播放器”現在是音頻播放設備的通用格式 。 但是 ， 由于各種原因 ， 如今它已不那么突出了 。 不過 ， 它仍在繼續 。 了解 MP3 文件也可以幫助我們更輕松地了解其他格式 ， 所以我們將從這里開始 。
MP3 文件是有損音頻文件 ， 這意味著它會丟棄我們耳朵聽不到的數據 。 幾乎每個人的聽力范圍都在 2oHz 到 20kHz 之間 。 上限實際上隨著年齡的增長而降低 ， 但一般來說 ， 這是你聽到的每一種噪音的范圍內的謊言 。 因為我們知道其他頻率因此是多余的 ， 所以 MP3 會丟棄此范圍之外的所有頻率 。

為了進一步節省一些空間 ， MP3 文件使用了更多的技巧 。 音頻工程師使用基于人耳和大腦心理聲學效應的噪聲整形算法來去除我們不應該聽到的部分音樂 。 例如 ， 大腦無法區分相鄰的兩個頻率 。 此外 ， 成年人的耳朵很難識別高頻聲音的方向 。 它在 16kHz 以上也開始失去靈敏度 。 另外 ， 響亮的聲音可以掩蓋更安靜的聲音 。 所有這些都可以刪除 ， 最終聽眾幾乎沒有明顯的區別 。
基本上 ， MP3 文件會刪除我們聽不到的頻率和我們可以單獨聽到的頻率 ， 但不能因為它們在特定歌曲中的組合方式 。
MP3 將軌道分成 576 個樣本幀 ， 并使用快速傅里葉變換 (FFT)從這些幀中獲取頻率數據 。 然后分析頻率數據以查看是否存在任何機會來應用如上所述的基于人類聽力的壓縮規則 。 如果是這樣 ， 則將這些部分向下舍入（量化）以降低比特率 ， 這有助于節省空間 。 有關如何將每個幀恢復為其完整聲波表示的數據將保存到 32 位標頭中 。

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