这个指南将涵盖一些最流行的格式,今天使用音频流媒体服务,并解释它们的区别。
什么是音频文件格式?
数字音频文件是记录在计算机、媒体播放器、智能手机或其他设备上存储内容的方式。在最基本的层面上，数字音频是一系列数字,设备可以使用以复制一个声音波。完成这项行动有几种方法,然后压缩(或不压缩)结果数据。我们知道，通过从模型转换为44.Acoustic波的样品至少每1kHz16位,我们可以在以后再完全复制被捕获的信号.这要归功于称为Nyquist-Shannon 采样定理的一些数学运算。我们能够达到更高的比特率和频率范围,但谁能听到这些差异 — — 甚至最好的耳机 — — 是值得怀疑的。
如果我们只是保存数据(称为脉冲编码调制或PCM),该文件将占用大量的空间。这就是开发损坏和未损坏的音频压缩格式的原因。损坏的音频会把我们的耳朵无法听到的频率抛出。并且没有损坏的音频将保留它们。损坏的音频格式也可以使用其他技术进一步压缩音频,我们稍后会介绍。
因为大多数人现在通过流媒体服务来获取他们的音乐,所以压缩损坏的文件格式是分发内容的主要方法。随便听也没关系，但有些要求最高质量。因此，越来越多的高质量,甚至非破坏性,媒体选项现在是可用的。但是，如下图所示，损坏的格式占用较少的空间,移动数据的消耗也较低,这是无法回避的事实。
MP3
在下载音乐时，MP3的音频文件格式以前是最高的。事实上，这个格式是移动音乐解决方案的昵称,至于MP3播放器,它现在是音频播放器的通用格式。但是，由于各种原因，现在它并不那么突出。不过，它仍在继续。理解MP3文件也可以帮助我们更容易理解其他格式。我们从这里开始吧。
MP3文件是损坏的音频文件,这意味着它将丢弃我们的耳朵不能听到的数据。几乎每个人的听力范围在2oHz到20kHz之间。实际上,天花板随着年龄的增长而减少,但一般来说，它是在你所听到的每一个噪音范围内的谎言。因为我们知道其他频率是不必要的,所以MP3将所有频率排除在这一范围之外。
为了节省更多的空间,MP3文件使用更多的技术。音频工程师使用基于人类耳朵和大脑心理声学效应的噪声塑性算法去除我们不应该听到的音乐部分。例如，大脑不能区分两个相邻的频率.此外，成人耳朵很难识别高频声音的方向。它在16kHz或更高时也开始失去灵敏度。另外，大声的声音可以隐藏更安静的声音.所有这些都可以删除,最后,观众之间几乎没有什么明显的区别。
基本上,MP3文件除去我们不能听到的频率和我们单独听到的频率,但不是因为它们在特定歌曲中结合在一起。
MP3将歌曲分成576个样本帧,通过快速傅里叶变换(FFT)从这些帧中获取频率数据。然后对频率数据进行分析,看看是否有可能根据人听力应用上述压缩规则。如果是这样，然后这些部分被分割(定量化)以降低比特率,这有助于节省空间。如何将每个帧恢复到完全的音波表示的数据将存储在32位头条中。
比特率决定每个帧允许的最大文件大小。压缩越激进，算法越有可能消除可听的东西.此外，这种过滤和切削方式并不完美,量化可能留下一些人能听到的阴影.这种受损的心理声学压缩类似于.zip文件的 harmlessuffman编码压缩,以节省更多空间。
如果听起来太复杂的话,所以MP3文件可以把我们听不见的频率和理论上听见的频率分别删除。但由于听觉掩盖,他们不能在特定歌曲中听到。这可能会导致文件非常小。但是，如果太激进,或者利率太低,质量可能会受到影响。因此，MP3不再像流媒体那样流行。
AAC、M4A和OGG Vorbis音频格式
音频压缩可以采取多种形式,其他格式已经开发出来,它们使用不同的算法和技术来完成任务,所以我们不能仅仅根据比特率来比较它们。
OGG Vorbis是MP3的开放源代码替代品。它仍然使用FFT和类似的方法来分析和定量屏蔽频率信息,但不同的算法已经被采用。Vorbis还考虑了潜在的噪音来提高低位率的性能。Spotify使用这个格式在320kbps。
还有 AAC，它由Apple Music、Tidal、Pandora和YouTube Music使用。它是MP3格式的进化,最高采样率为96kHz。此外，它可以在1024/960或128/120样品之间动态改变帧长度,如果需要更好的分辨率。与 MP3 相比，在较小的文件大小下,它性能更好,以启动。
另一个可能遇到的文件类型是M4A文件。这些文件以AAC格式编码,然后存储在MPEG-4容器中,因此,文件扩展名是.m4a。苹果在MP3中创建了这种类型。虽然 没有 普遍 支持,但无论如何,还有许多事情要看。
由于这些原因，例如，您不能直接比较比特率并声称更高的比特率将是 AAC 和 MP3 之间听起来更好的文件。较低比特率的 AAC 和 M4A 文件在占用较少空间的同时听起来仍然不错。
这使得OGG Vorbis和AAC媒体服务等格式具有吸引力,它们可以提供高质量的声音,同时消耗较少的移动数据。
FLAC
如果你不想失去任何频率,但是还是想要一个比原始数据更小的文件,这是FLAC使用的地方。FLAC不会丢弃录音的任何部分,因此它被称为无损。苹果的无损编码版本叫做ALAC。这两个编码器的功能类似.zip文件。如果你曾经压缩过,然后解压缩过文件,你会理解基本的观念。什么都没有被删除，FLAC文件只是寻找如何结合重复模式和数据的方法,然后在玩的时候再构造它们。
尽管如此，FLAC文件永远不会像MP3或AAC文件一样小。但随着宽带变得更便宜、更易获得,越来越多的流媒体服务提供使用FLAC流媒体的能力。这些通常是“高清晰度”,“超高清晰度”或“高安全性”的订阅。Amazon Music Unlimited 、 Tidal HiFi 和 HiFi Plus 、 Deezer Premium 和 Qobuz 都提供 FLAC 流媒体。
请注意,FLAC文件比损坏的格式大,占用大量数据。 如果您将它们保存到您的设备,它们很快就会占用存储空间。
WAV和AIFF音频格式
记录只能保存到设备上的纯PCM,本质上就是 WAV（在 Windows 上）和 AIFF（在 Mac 上）。它们代表了最早的数字音乐存储格式。这些文件不会压缩或应用其他任何东西。事实上，使用下列方程,你很容易找到它们的文件大小:
PCM大小 = 采样率 X ( 每样本/8) X 时间 ( 秒内 ) X 通道数
因此，这些格式可能会导致文件非常大。这意味着它们很少用于流媒体和下载,虽然像HDtracks这样的服务确实提供它们。这些文件对于音频混合和编辑是非常有用的。因为没有转换、压缩或其他操作,所以你可以轻松快速地编辑歌曲并保存它们,然后根据需要再编辑它们。