1.2.1 音频数据的编码、解码

音频数据的处理分为编码和解码两个过程：编码即把存放在波形文件中的数字音频数据转换为高度压缩的形式，即比特流形式；解码即把比特流重建为波形文件。

同一种音频文件可以支持很多种编码，例如AVI文件格式，但是多数音频文件仅仅支持一种音频编码。实际有如下两种常用的音频文件格式。

• 无损格式：常见的有WAV、PCM、APE、TTA、FLAC、AU等。

• 有损格式：常见的有MP3、OGG Vobis、WMA、AAC等。

1.无损压缩格式

所谓无损压缩格式，顾名思义，就是毫无损失地将声音信号进行压缩的音频格式。常见的像MP3、WMA等格式都是有损压缩格式，相比于作为源的WAV文件，它们都有相当大程度的信号丢失，这也是它们能达到10%的压缩率的根本原因。而无损压缩格式，就好比用Zip或RAR这样的压缩软件去压缩音频信号，得到的压缩格式还原成WAV文件和作为源的WAV文件是一模一样的。但是如果用Zip或RAR来压缩WAV文件，必须将压缩包解压后才能播放。而无损压缩格式则能直接通过播放软件实现实时播放，使用起来和MP3等有损格式一样。总而言之，无损压缩格式就是能在不牺牲任何音频信号的前提下，减少WAV文件体积的格式。

无损压缩的优势如下：

• 100%的保存、没有任何信号丢失。

• 音质高，不受信号源的影响。

• 转换方便。

无损压缩格式可以很方便地还原成WAV，还能直接转压缩成MP3、OGG等有损压缩格式，甚至可以在不同无损压缩格式之间互相转换，而不会丢失任何数据。这一点比起有损格式要强得多。因为有损压缩格式的二次编码（从一种有损格式转换成另一种有损格式，或者格式不变而调整比特率）意味着丢失更多的信号，带来更大的失真。

目前比较有名的无损压缩格式有如下4种。

• APE：无疑是目前最著名的无损压缩格式，在国内应用得比较广泛。它的压缩率相当优秀，而且效率高、速度快，综合能力绝对属于当今的佼佼者。通过BT（http://www.btchina.net/）或者电骡（www.verycd.com）能够下载到大量的APE格式音乐，而且广泛使用的Monkey'sAudio制作软件也大大推动了该格式的普及。但是APE也存在不少的缺点，它的解码速度不够理想，只能在Windows平台上使用，封闭的源码也影响了它的支持性。

• FLAC：非常成熟的无损压缩格式，名气不在APE之下。FLAC是FreeLosslessAudioCodec的简称，该格式的源码完全开放，而且兼容几乎所有的操作系统平台。它的编码算法相当成熟，已经通过了严格的测试，而且在文件点损坏的情况下依然能够正常播放（这一点我不曾试过）。该格式不仅有成熟的Windows制作程序，还得到了众多第三方软件的支持。此外该格式是唯一已经得到硬件支持的无损格式，Rio公司的硬盘随身听Karma、建伍的车载音响MusicKeg及PhatBox公司的数码播放机都能支持FLAC格式。

• WavPack：相当有特点的格式，非常值得一试。WavPack不仅仅是一个无损压缩格式，它还能同时作为有损压缩格式。在其独特的“hybrid”模式下，WavPack可以压缩成WV文件（有损压缩格式，大小一般相当于WAV文件的23%左右）+WVC文件（修正文件，大小一般相当于WAV文件的41%左右）的组合。有了对应的WVC文件，有损压缩格式的WV文件就变成了无损格式，播放时和普通的无损压缩格式完全一样。如果为了减少文件体积，可以去掉这个WVC文件，这时WV文件就变成了有损格式，播放起来和高比特率的MP3完全一样。WAVPack同时包容了无损格式和有损格式，通过WAVPackFrontend前台程序可以方便地使用WAVPack格式。

• LPAC：是一种中规中矩的无损格式，各项指标都比较平均。作者TilmanLiebchen也是不断地对其进行更新，还为它准备了不错的制作程序。

2.有损压缩格式

使用有损压缩，可以选择需要的采样频率和比特率对数字音频文件进行压缩编码，压缩后的音频文件将比原文件小很多，但品质也相应地有所降低，而且这种损失是无可挽回的，即使将其转换成压缩编码前的文件格式，损失掉的部分也不能恢复；而使用无损压缩编码的音频文件能够保持音质，解压缩后可以恢复到与压缩编码前一样的品质，但压缩的比率比较小。

基本上不需要将无损压缩和有损压缩进行比较，它们各有适用的场合。例如，当需要为随身数字音频设备选择压缩格式时，无疑有损压缩的大压缩比最具吸引力；而当希望将CD唱盘复制到硬盘上时，那么无损压缩是最好的选择。你需要清楚的只是无损压缩和有损压缩各自有哪些编码技术可以使用，同时了解这些压缩编码技术的优点与缺点，以便在需要的时候能够做出明智的选择。

数字音频文件的有损压缩已经发展多年，VQF等曾经流行一时的格式已经逐渐远离人们的视线，取而代之的是OGG、MPC、ACC、WMA格式，与一直保持活力的MP3格式一样受到了人们的欢迎。那么这些有损压缩编码技术中哪一种才是最好的呢？这需要从压缩率、压缩速度和压缩后的音质等各方面进行综合比较。考虑到各种压缩方式的技术特点，还需要分别比较在低比特率和高比特率下压缩的品质，才能得到具有参考价值的结果。下面是常见的音频有损压缩格式。

• MP3：在MPC和OGG的对比下，MP3的光环已不再如昔日般耀眼，但MP3无论在低比特率还是高比特率压缩下都能够获得比较好的效果，而且可以使用多种随身设备进行播放。对于大部分的数字音频爱好者而言，MP3仍然是最常用的音频文件有损压缩编码方式。

• MPC：在高比特率编码下品质最佳，是国外一致公认的高比特率压缩下的最佳有损压缩编码方式。但该编码方式在低比特率下品质不佳，而且支持的设备和软件数量相当少，虽然可以预期随着使用者的增加会有所改善，但就目前而言，仍然只适合在自己的计算机上存储和播放时使用。

• OGG：拥有最好的低比特率压缩品质，因此，将语音或者其他要求不高的音频文件编码为OGG格式是个不错的选择。但是，使用该格式应该慎重，目前虽然已经有厂家尝试生产支持OGG的随身音频播放器，但这毕竟不是主流。

在表1-1中列出了常用有损压缩编码的比较。