FLAC格式與MP3格式有什麼區別?

FLAC格式與MP3格式有什麼區別?
7 個回答
浅阁流年
2017-06-20

MP3與無損(flac.APE)的本質區別和音質差異…

大家現在最常聽的格式應該就是MP3了吧(據調查百分之九十的機油在聽MP3.這其中包括使用專業播放器,手機,電腦等聽歌的機油。而百分之七的機油會聽ogg,aac等小格式音樂,而只有百分之三的機油會聽flac,APE等無損音樂),很少有人會聽無損音樂,很大一部分原因是因為是目前的便攜式播放器對無損格式支持的太少,即使有這樣的產品也常常價格不菲,讓人望而生畏。

有很多機油到現在都還對無損音樂不瞭解,甚至有點都還沒聽過(我有好多朋友都這樣),今天我就簡單的對現在的主流音樂格式介紹一下吧。

當人們把歌手的歌聲錄製成數字音樂的原文件時,那麼此時的音樂文件是非常大的,這樣不便於儲存,於是人們便把它進行壓縮,現在流行的幾乎所有數字音樂格式都是經過壓縮的,就像MP3.aac.ogg.包括flac.APE等,只是他們各自的壓縮編碼方式不一樣而已,我們常說的無損(flac.APE)那是無損壓縮,而前面的那些MP3等小格式是有損壓縮。

無損壓縮就好像是把一塊麵包把它壓扁,體積變小了,可是質量不變。我們所錄下來的聲音中,其實大部分因為頻率太高或太低,是我們人耳聽不見的(某些動物如蝙蝠,狗等能聽見一部分),既然聽不見那我們還留著幹什麼?於是我們就把這一部分聽不見的聲音數據刪調,而留下的那一部分人耳能聽見的音樂數據就會變得很小,便於儲存,這種壓縮方式我們叫做有損壓縮(如MP3) 。

那麼無損和有損得音質差異在哪呢?

機油們是否有過這樣的經歷,同樣的歌曲我們下一首MP3和一首flac,然後戴上耳機一聽,卻無論如何也找不到音質上的區別!可是如果你聽一整天的MP3和聽一整天的無損,那將是不同的感受!聽一整天的MP3耳朵容易疲勞,而聽無損則沒多大問題(只要你不睡著了,呵呵)!

這是什麼原因造成的呢?這就是我今天所說的無損跟有損的音質差異了!我們知道,音樂是有節奏的,節奏與節奏是有差異的,如高音和低音之間無論這首歌有多麼急驟或緩慢,它總會有個過度的,無損音樂的特點就是無論在節奏之間有沒有聲音(無論我們能不能聽見),它的數據總是平穩流動,讓你耳機裡的磁快震動平穩,發出的聲音自然而真實;而MP3等有損格式由於捨去了人耳聽不見部分的數據,所以你耳機裡的磁塊震動不自然,導致有聲音的時候震動,無聲音的時候不震動,這樣磁塊震動過度不平穩,會產生毛刺的雜音,也許你聽不見,但這樣長時間聽歌耳朵就會不爽啦(當然,有的好耳機也能避免這種毛刺音,可大部分機油買不起)!

常常有人去嘲笑那些音樂發燒友,須知,聽歌無罪,發燒有理!聽無損的不一定發燒,但發燒的一定會聽無損!

1.wav音頻格式的三大參數,及各參數對於音頻文件的含義

wav文件有4個參數,分別是採樣頻率,聲道數,量化位數,以及碼率共4個

而這4個參數裡最好理解的就是聲道數,所以不對此參數進行介紹

那麼我將要介紹的參數就是採樣頻率F,量化位數B,和碼率R

採樣頻率

在三個參數裡面最重要的是採樣頻率,後面兩個參數都是基於在傳輸存儲過程中根據要求而得到的,唯獨採樣頻率,它是把模擬世界的信號帶到數字世界的橋樑。

在講採樣頻率前,我們可以先回憶一下我們初中時學拋物線時的情景。

在初中時,老師教我們畫拋物線時,是用什麼方法畫的??

如果大家回想起來的話,就應該記得,是5點法。

是的,用5個點就可以近似的把拋物線給畫出來。

音頻信號是啥米,其實是餘弦波,只是這個餘弦波的頻率和幅值都是隨時間的變量而已。

我們要對這個音頻信號進行記錄,不可能把每一時刻的值都記錄,但是,我們可以參考畫拋物線的方法,用盡量少的點去精確的描繪這個音頻信號。

而採樣頻率,它乾的就是這個活,也就是一秒內我們要記錄這個音頻信號多少個點,就能近似精確的表達這個音頻信號。

在信號處理,有這麼一個定理,叫奈奎斯特定理。

這個定理怎麼得來,你們不用知道,這個是信號處理專業的人才需要知道,例如我。undefined

我們只需瞭解的是,這個定理它告訴我們,如果我們要精確的記錄一個信號,我們的採樣頻率必須大於等於音頻信號的最大頻率的兩倍,記住,是最大頻率。

也就是

F>=2*fmax。

而在wav格式裡,F=44.1kHz。

我們知道,人耳的聽音頻率範圍是20-20kHz,也就是說,如果我們要精確記錄這個音頻信號,採樣頻率最低起碼是40kHz。

至於為啥是44.1kHz而不是其他的頻率,對不起,我也不知道。undefined

不過,起碼我們能確定的是44.1kHz這個採樣頻率,可以精確記錄小於22.05kHz的音頻信號,這個是足夠了。

量化位數

雖然有了採樣頻率,我們可以精確記錄音頻信號,然而,這些記錄過的音頻信號是模擬量,對於計算機而言,是無法處理的。

講到這裡,我們會出現一個新的概念,模擬量和數字量。

模擬量和數字量是有區別的,我簡單的介紹一下。

例如0-1這個範圍。

一個線段內我們可以任意的取一個點,這個點的值可以確定,這個點的取值範圍可以確定,唯獨這個點的可取值的個數無法確定,這就是模擬量。

一個可能取值個數無法確定的量,計算機是無法處理的。

而數字量則是其餘一樣,第三點不一樣,可取值的個數是可以確定的,這樣,計算機可以處理了。

0-1這個範圍,根據精度要求,我們可以確定需要取值的個數。

而量化位數,這是幹這活,確定音頻信號的一個記錄點,它的取值的可能個數。

我們知道,wav的量化位數B是16,這個是一個2進制的位數。

他告訴我們,一個記錄點可以取值的個數是2的16次方,也就是65536。

0-1-平分65536次,我想,這個精度也是夠了。undefined

碼率

現在,採樣頻率和量化精度都講了,輪到碼率,先喝口水先。undefined

碼率是怎麼得來的?非常簡單,就是採樣頻率X量化位數X聲道數,也就是R=F*B*2。

R=44.1kHz*16b*2=1411.2kbps~=1411kbps。

碼率1411就是這麼得來的,雖然碼率是通過計算得到,但是,他卻有一個確切的含義,就是一秒內它能存儲的信息量,記住是信息量。

講到這裡,大家可能會聯想到,MP3的320kbps,aac的512kbps,無損壓縮格式的700+kbps。

然後有人疑惑,是不是,碼率越大就越好??

對於有損格式而言,那麼,碼率越大是越好

然而,這裡有一個前提,被轉換的歌必須是從正版cd刻錄下來的無損格式,並且轉換是同一種有損格式,例如都是MP3。

不然,你用一個128kbs的MP3的歌轉成320kbps碼率的MP3,音質是不會有改善的。

對於無損壓縮格式而言,碼率的大小比較將沒有意義。碼率的大小隻是告訴你,他的壓縮算法是否足夠好而已。

不過,我得提醒一句,這個碼率的意義也就這樣,他不能告訴你,這些保存的信息是好是壞,他只能告訴你,他存了這麼多信息而已。

是的,他其實是一個倉庫,他不管倉庫裡放的啥,他只管放滿沒。undefined

好了,到此,wav格式的三大參數都講完了,也許會有很多人疑惑,為啥我先講wav這個這麼古董的格式,而不是MP3啊aac啦這些有損格式,或者flac、ape這些無損壓縮格式。理由很簡單,因為wav是最接近模擬量的數字量,是最原始的數據,後面的格式都是基於wav根據自己的特色進行處理而已。而且,上面講到的三個參數,後面的格式依然用到。自然,先把wav這個老大先介紹咯undefined

2.有損格式的壓縮原理

在這部分裡以及後面的無損格式壓縮原理,我不專門對某個格式講行介紹,而是介紹,這些格式是基於什麼理念得到。

當我們瞭解wav格式三大參數的含義後,可能有人會疑惑,既然wav是最接近模擬量的數字格式,為啥還整來後面的有損格式和無損格式呢,直接wav多好啊。

是的,直接wav很好,然而,他的碼率太大了。1411kbps,啥米概念,就是說一個10秒的音頻,居然要用到3.36MB去存儲!!!、

在過去存儲技術不發達的年代,這個量太大了,讓人無法接收。

因此,必須壓縮,必須把沒用或者不重要的信息給去掉減少存儲量。

因此,有損格式誕生了。undefined

那麼,有損格式又是基於什麼原理得到的,接下來就是我將要講的內容。

對於一個音頻信號而言,他是一個時間相關的信號,也就是說,前後兩個記錄點,他們有時間上的順序。

然而,對於計算機而言,處理與時間相關的信息,這個不是強項。因此,必須對這個兩個記錄點的信息進行變換,變換成對時間順序無關,彼此是獨立的一個信息。

在這裡,感謝早期那些數字信號處理的科學家,他們提供了這麼個方法,就是快速傅里葉變換,簡稱FFT。

我們不需知道FFT是怎麼來的,我們只需知道,一個信號經過FFT變換後,這個信號變成與頻率相關的信息,而頻率相關的信息,是可以被計算機處理。

我們可以回想一下,音頻信號是一個個餘弦波,處理一個餘弦波無非是處理頻率、幅值,初相角。

初相角我們不管,幅值和頻率這個在經過FFT變換之後,就可以處理了。

經過FFT變換之後,如果用圖來表示,就是頻譜圖。

我就來一張頻譜圖吧

這個頻譜圖的橫座標就是頻率,縱座標是對應頻率的增益,或者理解成強度也行。

對於人耳而言,我們接受的音頻信號大部分都集中在中低頻部分,高頻部分我們相對不是那麼敏感。

既然這樣,我們就可以把不敏感的高頻部分,直接去掉,這樣,就減少了信息量,這是方法之一。

還有另一個,對於音頻信號而言,相鄰的幾個記錄點,他們的取值範圍是非常接近的。

既然非常接近,我們可以用一個平均值,以及取這個平均值的點的個數來記錄。

舉個例子,有5個記錄點,0.45 0.446 0.461 0.45 0.447,我們可以用0.45(5)來記錄。

這樣,記錄的信息量同樣少了,其實還有其他壓縮方法,但是,大概的意思是和上面兩種方法差不多,就不介紹了。undefined

通過各種手法,我們把不需要的信息去掉,把不重要的信息用近似值代替,從而達到有損壓縮。、

同樣用碼率這個參數做對比。

同樣一個10秒音頻,經過有損壓縮後,其碼率值為320kbp,則大小才787KB!!!為wav格式的五分之一!!!

用盡量少的數據,存儲儘量多有用的信息,有損格式做到了!!!這也是為啥有損格式流行起來的原因。undefined

3.無損壓縮格式的壓縮原理

隨著存儲技術的發展,我們可以存儲的信息量變得越來越大,存儲wav格式變得毫無鴨梨了。

既然毫無鴨梨,為啥要推出無損壓縮格式?

理由很簡單,既然我40MB可以存儲2首無損壓縮格式,為啥我還存儲1首wav格式,這不是跟自己過不去嘛。

所以,無損壓縮格式發展起來了。

無損壓縮格式和有損格式有個共同點,就是壓縮。不同點是,無損。

那麼,要怎麼才能做到無損壓縮呢,我們可以參考有損壓縮的第二個方法。

舉個例子,同樣是5個記錄點,0.4 0.4 0.5 0.5 0.3,如果要無損壓縮,我們只需這樣記錄0.4(2),0.5(2),0.3(1)。

這樣,我們只需用三個記錄點,就能記錄原來需要5個記錄點,同樣壓縮了。

而且,做到無損壓縮。這是其中一種思路,但是,他告訴我們,無損壓縮對於信息處理而言,是可以做到的。

要完整記錄一個音頻,不需用到wav格式,無損壓縮就行了。

同樣用碼率這個參數做比較,一個10秒音頻,經過無損壓縮後,碼率值為727kbps,大小為1.73MB。大概為wav的一半。

大容量播放器支持無損壓縮格式,小容量播放器則玩轉有損格式,各有各的位置,技術發展確實是一件好事啊undefined

經常見到有人問wav、flac和ape是不是有區別,那麼我就在這裡做個總結。

經過上面的算法原理介紹,我們可以瞭解到,如果單純從文件本身,wav和其他所有無損壓縮格式在保存的信息上是無區別的。

在論壇上,經常會看到有人問無損格式相關的兩個問題:無損壓縮格式之間有沒有區別和無損壓縮格式與wav有沒有區別。

第一個問題,我現在就可以回答,有。

但,區別不是在信息記錄的完整程,而是其壓縮算法以及算法所採用的格式的區別。

這也是為啥,同一首歌,ape格式比flac小,因為算法不同。

至於音質表現將會和第二個問題一起,在第五部分講到

4.音頻文件頻譜分析

這一部分是對不同的音頻格式以及同一音頻格式不同的碼率進行分析。

專門為那些選擇哪種音頻格式而煩惱的人提供參考的。

待分析的音頻格式有MP3,aac三種格式,無損格式作為參考格式。

由於本人用fb轉換,MP3格式只有vbr模式和最高的cbr320。所以,可能與大家熟悉的碼率有所不同。

不過,我用括號標明瞭其對應的碼率值,是個大概值,不一定準,不過可以參考。

MP3的碼率有VBR的V5(~130kbps)V2(~190kbps)V0(~245kbps)和CBR的320kbps。

為了對應MP3的VBR模式,aac同樣採用VBR模式

aac的碼率有,q04(125kbps)q05(175kbps)q06(225kbps)q08(325kbps)q10(400bps)

之所以這麼選擇,是因為大家習慣的碼率值有128kbps 196kbps 256kbps 和320kbps。

在選擇MP3的轉換模式時其參考碼率儘量靠近習慣碼率值。

因為aac在編碼上比MP3優秀得多,所以aac的轉換模

式是轉換後的文件體積大小盡量接近MP3大小。

至於來個q10模式,則是與無損壓縮格式做對比的。

先來張各音頻格式與對應碼率的文件體積對比圖

[attach]76054[/attach]

事先說明,該音頻文件截取的是eason的十年(40s-60s)這段範圍,用的是網上下載的無損,截取軟件用goldwave。

先來個體積分析。

顯然,這裡體積最小的是V5MP3(130kbps),對應是的q04aac(125kbps)。

第二檔次是V2MP3(~192kbps)對應q05aac(175kbps)。

第三檔次是V0MP3(245kbps)對應q08aac(225kbps)。

第四檔次是cbrMP3(320kbps)與對應的q08aac(325kbps)。

最後是q10aac(400kbps)與對應的flac。

假設原盤是正版的,則其對應的音質檔次是低級、初級、中級、高級、以及最高。

先上最高級別的聲譜圖

無損聲譜圖

q10aac聲譜圖

先說明一下,橫座標是時間,縱座標是頻率,點的白色度程度是對應時間與頻率的聲音強度。所以叫聲譜圖。

通過對比,我們發現,q10aac在聲音的頻率再現範圍與無損無差別,幹到22kHz無壓力。

但是聲音的頻率再現強度則有缺陷,在一些時間段的頻率聲音強度缺失

上圖

q10aac缺陷

紅色圈住部分則是缺失的部分。

可以看出,q10aac在細節部分依然無法完美記錄(畢竟是有損),但是,從整體而言,其保留的信息已經非常接近無損。個人認為,作為高保真的格式,高碼率aac是合格的。

然後是高級檔次的聲譜對比圖

q08aac

320MP3

通過對比,我們可以發現,320MP3的聲譜就是一刀切,把高於20kHz的頻率都去掉,而q08aac則是幹到22khz無鴨梨,在細節上,兩者都差不多,我就不上圖了,所以,這回合aac贏了。

中級檔次聲譜對比圖

q06aac

v0mp3

到了中級檔次,MP3格式在頻譜再現範圍達到19kHz,而aac則是18kHz。在聲音細節方面,兩者基本差不多,這回合,是MP3格式勝了。

初級檔次聲譜圖

q05aac

v2mp3

在初級檔次,MP3格式的頻率平均在16kHz,不少能上到18kHz,而aac格式,同樣如此。但是,在細節呈現方面,aac超過16kHz的聲音比MP3多得多。

而低於16kHz部分,兩者差不多。所以說,這回合aac贏了。

低級檔次

q04aac

v5mp3

在低級檔次,MP3是一刀切的到16kHz,而aac則是平均16kHz下不少能幹到17kHz。

低於16kHz部分,aac記錄的反而沒有MP3完整。個人認為,這回合打和。

通過這次對比,我們可以發現MP3與aac在有損壓縮的理念區別,MP3是在他能記錄的頻率範圍內,儘量保留。

而aac則是犧牲低頻部分細節

去換取高頻部分的保留,在低碼率下,誰好誰不好看個人選擇。

到了高碼率下,aac則明顯優於MP3,無論在低頻部分還是高頻部分,aac都能儘量保留,而MP3則對高頻部分依然無能為力。

5.音頻格式選擇的個人推薦

在第三部分,我曾經提了兩個問題,無損壓縮格式之間的音質區別以及wav與無損壓縮格式的區別,在這裡我將解答

在第四部分,我們通過聲譜圖對比了解到有損音頻格式的優缺點,為下面的有損格式選擇做下鋪墊

不過,在對第三部分的解答和做格式推薦前,我想先介紹一下音頻在播放時的流程圖

wav格式:wav數據流——》DAC——》濾波電路——》放大電路——》輸出

有損格式:有損數據流——》解碼——》DAC——》濾波電路——》放大電路——》輸出

無損壓縮格式:無損壓縮數據流——》解壓縮——》DAC——》濾波電路——》放大電路——》輸出

說明:DAC的作用是把數字信號變成模擬信號,濾波電路是把無用的頻率成分去掉,放大電路這是對模擬信號進行放大,以便於輸出

通過播放流程圖,我們可以看到,wav格式的播放是最簡單的,而有損格式和無損壓縮格式都多了一個步驟。

在信號處理裡面,有這麼一句話“誤差無處不在”。

這一句話的含義是,每多一步的處理,誤差產生的可能性會越大以及誤差的積累可能會越多。

對於有損格式而言,在格式上本來對於無損格式唯一的優點就是壓縮率足夠大,而這個壓縮率是以犧牲音質為前提,音質不如無損,正常。

那些提問“ape和flac是否有區別,wav是不是比無損壓縮格式更好”的人,我現在一一做出解答

在回答前,我們先對比無損壓縮格式和wav的播放流程,可以看到,無損壓縮格式比wav多了一個“解壓縮”這個步驟。

對於不同的無損壓縮格式而言,解壓縮的算法也是不同的。

那些說wav比無損壓縮格式好的人,他們的看法有合理之處。

為啥我會這麼說,不是說無損壓縮嘛,既然無損,就應該無區別。

是的,在文件的信息完整度上而言,沒錯,wav和其他無損壓縮格式都沒有任何區別!!!

有區別不是在文件本身,而是播放過程!!!

因為無損壓縮格式在播放的過程中走的步驟比wav格式多了一個!!!

那就是解壓縮!!!!

假設我們可以保證後面的DAC、濾波電路、放大電路兩者是一樣的,然而,多瞭解壓縮的這個步驟,則可能對音質產生影響。

為啥我要這麼說,解壓縮可能會對音質產生影響。

產生影響的原理我不清楚,不過,可以參照之前說的,誤差無處不在。

意味著,解壓縮這個步驟,其產生的誤差有可能對整體的音質造成影響。

至於這個影響是否能忽略,就看生產商的功力了。

同樣,那些無損壓縮格式在最終的音質區別看的也不是格式本身,而是這個“解壓縮”做的是否足夠好,好到忽視誤差的影響。

有了上面播放的流程的介紹,還有第四部分的聲譜分析,我們就可以根據使用的環境,進行格式推薦。

不在乎音頻文件體積大小的,追求音質的,首選當然是無損格式。

如果你的前端能支持無損壓縮格式,而你的播放系統能聽出wav和無損壓縮格式的差距(就是說解壓縮的誤差你能聽出來),上wav。

不然,上無損壓縮格式。

在乎音頻文件體積大小的,又追求音質的,上高碼率aac。

不過,這裡有個前提,你的播放系統得能聽出高碼率aac與320MP3的區別,不然,還是乖乖的上MP3,別折騰。

不在意音質的,上MP3就行了。

這裡都有一個大前提,這些音頻文件都是由真無損轉的,而不是假無損轉的。不然,換個大倉庫,裡面存的東西依然垃圾

帆乁俗子
2017-06-16

感謝邀請

這個問題對我來說比較難,對我是未知領域,雖然我歌唱的很好,但對這個格式問題還真需要度娘幫忙。

FLAC格式就是我與張學友同臺唱一首錄歌後,直接壓縮後的文件格式就叫FLAC,也就是說原始的演唱,錄製成的音樂文件格式。

MP3是大家通用的聽音樂的格式,也是用途最為廣泛的格式,是FLAC原聲音樂後期製作轉化成MP3,FLAC格式的文件太大對播放的硬件也有一定的要求,對音質要求非常高,我懷疑只有音樂專業人士和音樂發燒友使用比較多。

改天興致來了,嚎一嗓子,讓大家聽聽FLAC格式滴。

每日最科技
2017-06-17

flac格式更清晰,少壓縮。具體的說,FLACFreeLosslessAudioCodec)無損音頻壓縮編碼的簡稱。無損失壓縮:被編碼的音頻(PCM)數據沒有任何信息損失,解碼輸出的音頻與編碼器的輸入的每一個字節都是一樣的。

稷栋
2017-06-17

區別有五點:

1.壓縮格式不同:前者為無損壓縮,後者為有損壓縮。

2.音質不同:前者高保真,後者有失真。

3.文件大小不同:前者約為後者的10倍大。

4.播放器的選擇範圍大小不同:前者可用的播放器少,後者可用的多。

5.用戶範圍不同:前者多為音樂發燒友採用,後者為大眾使用。

眯眼旁观
2017-06-17

無損音質和壓縮音質的區別。

Flac格式不破壞任何原有音頻信息,原來的聲音是什麼樣就是什麼樣。mp3壓縮的層級不同,音質有不同程度的損失。最好的mp3是320k壓縮的,與flac還是有區別。

乐fun享
2017-06-17

謝謝頭條邀請!

首先,FLAC音質要遠遠好於MP3

Flac是一種著名的音頻壓縮編碼,它最大的特點就是無損壓縮,不會破壞任何原有的音頻質量,甚至可以還原音樂光盤音質。所以你看到很多flac的文件都特別的大,這個是聽音樂的發燒友最喜歡的。

MP3是另一種音頻壓縮編碼,它被設計用來大幅度地降低音頻數據量。利用 MPEG Audio Layer 3 的技術,將音樂以1:10 甚至 1:12 的壓縮率,所以我們日常的mp3文件總是比Flac的小得多。

拍在路上
2017-06-17

前者為無損音質文件格式,音質好,但文件體積也大,一首歌少則幾十兆、多則一百多兆。後者為通用格式,文件體積較小,音質方便也不如前者。如果沒有追求音質感,後者可以滿足

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