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解析聲音文件

云知道

大家在用WINAMP等軟件在播放聲音文件時(shí)，常常可以看到128kbps和44kHz等數(shù)字，這是什么意思呢？同時(shí)，因?yàn)镸P3隨聲聽(tīng)容量的限制，很多人都想將聲音文件壓縮到盡可能小，但又擔(dān)心影響音質(zhì)，如何在二者之間尋找一個(gè)平衡點(diǎn)呢？我想這都是大家所關(guān)心的問(wèn)題 。
聲音文件雖然不象圖像文件那么直觀，但二者影響文件大小的構(gòu)成要素卻有許多相似之處 。我們知道，一個(gè)圖象的顏色數(shù)越多、分辨率越高、尺寸越大，形成的文件就越大，此外圖象文件的大小還與存儲(chǔ)所用的圖象格式有很大關(guān)系 。類(lèi)似地，影響聲音文件大小的主要因素有：聲音頻率范圍、采樣時(shí)間間隔、歌曲時(shí)間長(zhǎng)度以及聲音文件格式 。下面，我們用公式來(lái)直觀地看一下，我想大小很容易理解：聲音文件大小S=每秒字節(jié)數(shù)B*歌曲總秒數(shù)T
由于歌曲長(zhǎng)度一般不能改變，所以我們重點(diǎn)研究“每秒字節(jié)數(shù)”這個(gè)指標(biāo)，文章開(kāi)頭提到的128kbps反映的就是這個(gè)指標(biāo)，只不過(guò)它反映的是每秒數(shù)據(jù)位數(shù)（和貓的56kbps是一個(gè)含義），轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)需要除以8，現(xiàn)在我們來(lái)計(jì)算一下MP3中常見(jiàn)的128kbps速率下，每分鐘產(chǎn)生的聲音文件有多大：（128K/8）*60秒=960K字節(jié)
由于聲音文件具有動(dòng)態(tài)波動(dòng)性，128kbps只是一個(gè)大概指標(biāo)，所以實(shí)際在128kbps速率下，聲音文件每分鐘形成的文件大小約為1M 。
那么影響每秒字節(jié)數(shù)的又有哪些指標(biāo)呢？我們可以用這個(gè)公式來(lái)表示：
每秒字節(jié)數(shù)B=（H*X）/Y
式中H表示記錄的聲音頻率范圍（類(lèi)似于圖像文件中的顏色數(shù)），聲音頻率范圍越廣，所形成的聲音文件越大 。一般MP3文件記錄的聲音范圍為44kHz，基本上將人耳所能感知的頻率范圍都記錄了下來(lái) 。顯然降低H的數(shù)值能減少聲音文件的大小，例如，在其它條件不變的情況下，如果將H的數(shù)值由44kHz降為22kHz，則形成的聲音文件減小一半 。但這是以損害音質(zhì)為代價(jià)的，只不過(guò)人耳的感知能力有限，根據(jù)我的感受，在22kHz至44kHz之間感覺(jué)不到明顯差別，一旦低于22kHz則能明顯感覺(jué)聲音失真，所以22kHz是一道分水嶺 。就象圖象的顏色在16位增強(qiáng)色和32位真彩色中肉眼難以感覺(jué)差別一樣，可一旦顏色降到了256色，就能明顯感覺(jué)到差別了 。
式中X表示每秒鐘的取樣數(shù)（類(lèi)似于圖象的分辨率），顯然取樣頻度越高，形成的聲音文件越大 。這是一個(gè)隱性指標(biāo)，播放軟件中反映不出來(lái)，但它又是確實(shí)存在的 。學(xué)過(guò)微積分的人都知道，用折線來(lái)逼近曲線，折線越多則逼近曲線的效果越好，同樣，X數(shù)值越大，聲音曲線就平滑，聲音失真也就越小 。在其它條件不變的情況下，X的大小與B成正比，與H成反比，或者可以說(shuō)：X=B/H 。我們可以做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將一個(gè)128kbps、44kHz的MP3文件用軟件轉(zhuǎn)化為64kbps的，一種方案是仍采用44kHz形成文件1，另一種方案是采用22kHz形成文件2，雖然文件1和文件2大小一樣（只有原文件的一半），但因?yàn)槲募?中的X只有文件2的一半大，所以聲音聽(tīng)起來(lái)明顯有不連續(xù)感，而文件2的聲音頻率雖然降低了，但因?yàn)槠鋁與原文件一樣大，所以聽(tīng)起來(lái)很流暢，與原文件沒(méi)有明顯差別 。所以，我們不能片面以為聲音頻率范圍越廣，音質(zhì)就越好 。
式中Y表示壓縮率，顯然壓縮率越大，聲音文件越小 。壓縮率主要由采用的聲音文件格式來(lái)決定的，目前MP3隨聲聽(tīng)和諾基亞手機(jī)5510、3300支持的主要是MP3格式和AAC格式，因?yàn)锳AC格式壓縮率比MP3要高，所以在同樣的數(shù)據(jù)速率下，采取AAC格式的聲音文件音質(zhì)要好于MP3格式 。例如，同樣在64kbps下，要想獲得流暢的音樂(lè)，MP3文件聲音頻率范圍只能達(dá)到22kHz，而AAC文件可以達(dá)到32kHz 。還有一種文件格式值得一提，那就是mp3pro格式，這是一種特殊的聲音格式，在64kbps和保證聲音流暢的情況下，聲音頻率范圍可以達(dá)到44kHz，可以說(shuō)是較好解決了文件大小和音質(zhì)的矛盾，遺憾的是，普通聲音播放器和隨身聽(tīng)，只能播放出22kHz的效果 。

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