有損音樂壓縮技術 v.s. 無損音樂壓縮技術

這篇文章看起來就是一篇大篇專題文章的樣子,其實我從半年前就已經接觸這方面了,寫這篇文章是告訴大家MP3的不足,而這篇文章音樂有許多細節且內容複雜,需要整理一堆資料

大家會不會有一種感覺,拿某些位元率較低的MP3燒成CD結果音質破破爛爛的,某些人會以為是喇叭的問題,可是就算把這首歌拿去車上的CD播放去進行播放,還是有同樣的情況,這到底是怎麼回事呢?其實跟音樂壓縮的方式有關,這牽扯到很多專業領域的東西,沒親自比較過還不知道這兩者的差異,我會盡量解釋的清楚一點,畢竟這種東西沒實際體驗過實在無法解釋的很清楚很仔細,有看不懂的地方記得回覆給我,我會盡我所能為你解答,假設有朋友是這方面的高手的話,也請留言協助我補充,謝謝!

2010/08/01 更新:移動本文&修正文章格式


什麼是無損音樂?


我想還是一次講清楚這些來龍去脈大家比較容易聽懂這些複雜的內容,當初製作CD是利用錄音室的器材將聲音製成個別的音樂檔,這種檔案是未經壓縮的檔案,經過後製將每首歌區分成音軌(也就是CD播放器可以給你選擇曲目的地方),之後專輯公司將這份音樂檔案交給工廠製成CD-ROM,這種CD-ROM一旦從工廠出來之後就無法再次燒錄(廢話!),因為這種音樂檔案沒有經過壓縮或第二次的處理,所以音質也最好(一般稱為”原版CD”),而販賣到海外的CD有可能經過二次處理(例如:日本的專輯公司交給台灣代理以後,台灣代理商經過二次壓制而成的”台壓版”),音質可能會差一點,不過比起我們自己壓縮的音樂來說,音質還是不會差太多的

之後我們買了CD,然後將CD放到電腦裡面,我們把音樂CD裡頭的檔案抓出來(導出音樂檔)就會發覺他們的音樂格式是WAV,但這種檔案格是很大,很佔硬碟空間,怎麼辦呢?這時候就會有人想要把它縮小,經過軟檔軟體轉成MP3音樂檔,但是MP3是破壞性音樂壓縮格式,這種格式就像網路上常常出現的Jpeg圖片檔一樣,壓縮程度越嚴重音質或畫質損失也越嚴重,我們以圖片來展示這種破壞的效果,需要注意的地方在於細節及顏色變化

補充:部分音樂不是以數位檔案呈現出來,可能使用磁帶或膠捲唱盤呈現出來,這種類比模式呈現出來的音樂的效果跟數位錄音效果不一樣


破壞性壓縮展示

連結相簿

因圖檔過大,所以只好請大家點連結了,相簿中最左邊是最少壓縮的圖片,細節清晰、中間這個是壓縮率50%的圖片,顏色沒那麼漂亮,且細節有點模糊,最右邊的圖片是壓縮過頭,壓縮率10%,你已 經可以看到很明顯的馬賽克圖樣,這是破壞性壓縮的指標,同時某些原始的顏色已經被顏色相近的其他顏色取代,所以才會造成你所看到的嚴重失真狀態

說明:真正的無損壓縮是TIFF及GIF,但由於GIF有限定256色儲存,所以不列為討論範圍(破壞方式跟有損壓縮不同),因此適合作為網頁動畫 使用(可放置影格);TIFF主要用於印刷業,採無損壓縮方式儲存,不過因為相機的圖片通常都經過處理(色彩、解析等等),檔案格式通常是JPEG


這道理也能適用在所有的影片及音樂壓縮上,MP3的壓縮率是以位元率做指標,去除掉人類聽不到的頻率(過高或過低的頻率)達成檔案縮小的過程,講白一點,既然都說是破壞性壓縮了,意思就像上面的圖片一樣,破壞或刪除一些細節讓音樂檔的大小能夠小一點,一旦遭到破壞,就算你將MP3轉成WAV燒成音樂CD,音質還是一樣破破爛爛的(就算是320Kbps的MP3還是一樣可以聽出來某些細節遭到破壞),雖然目前有比較先進的演算法(破壞方式),例如AAC或者OGG等格式,他們的壓縮方式不像MP3是固定式的,位元率會隨者音樂頻率的高低作起伏,音質會比MP3還好,某些甚至還支援環繞音效,但這些格式還是一樣會破壞掉原始音質,這幾點如果你有將MP3燒成音樂CD的習慣,那麼將這些MP3音樂檔案拿去手提音響或者車上CD播放機播播看就知道了,可惜某些人的喇叭很爛,某些人使用的電腦喇叭甚至比車上的喇叭來爛,所以很多人聽不出這些差別

想要聽出這些音樂的差異可能得要花錢買好一點的耳機(建議用耳罩式,聲音效果比較好),喇叭會比耳機燒錢,建議各位使用具有搖滾樂的歌做測試,請仔細聽爵士鼓的銅拔聲(或部分高音律的樂器),原版CD音樂光碟的聲音跟MP3的320Kbps壓縮方式相比,聲音方面可能會有一點差別,使用軟體模體聲音時,要注意部份這個音樂的聲音的前後音量是否一致,尤其是宣稱3D音效模擬的軟體可能會讓你覺得部份聲音的音量比平常小聲,在部分樂器的表現可能也不如預期(前面說的爵士鼓),不過如果你的本身的聽覺沒那麼敏感(這種情況稱為”木耳”,相反對聲音很靈敏的可以稱為”金耳朵”),可能就得請朋友幫忙了

因此就有人想出了一種壓縮方式,這種壓縮方式原本是應用在壓縮軟體上,壓縮檔案的壓縮率不會引響到檔案的品質,畢竟程式碼少了一行雖然不一定會無法執行,但有可能會發生程式錯誤,所以數據一定不能破損,這種壓縮方式稱為”非破壞性壓縮”,目前的RAR或ZIP、7-zip就是典型的代表了,經過某些團隊的實驗出來的無損音樂格式就是如今的APE、TAK、TTA、FLAC等格式,它們的檔案大小比CD小(通常這種格式大約300~400MB左右,一張CD最高是700MB,可錄製約70分鐘),可以透過某些特殊播放軟體(如:我目前使用Foobar2000聽無損音樂檔案)還原音樂檔以後播放音樂,跟MP3等有損音樂相比,這種音樂格式的失真程度比較小,幾乎跟原版CD音質一樣(目前的無損音樂通常都採用原版的CD錄製而成),因此受到許多音樂愛好者的喜愛

而CUE是還原無損音樂的一個重要文件,因為大部分的無損音樂檔都分成音源檔案(前面說過的APE、TAK等檔案,也有人拿WAV當成音源檔)及CUE兩種檔案,沒有CUE就無法順利分割音源檔案,你就無法選擇曲目了,而CUE是一種文件檔案,裡頭記載者關於這專輯的專輯名稱、每首歌的歌名、曲目、歌手等資訊,其中還包含起始及結束時間,播放軟體可以辨識這些資訊切割曲目

CUE檔如果是編碼錯誤,可以用編碼調整工具或瀏覽器設定並修正編碼,如果是附檔名或其他東西錯誤,就得要透過純文字編輯器修改了,通常一個CUE格式應該會像這樣

說明:CUE檔原本是映像檔,但在這裡卻變成對應音樂檔的紀錄,部分無損格式 (站長疑問:但為什麼可以當成這種用途呢?我打查一下資料再告訴大家),如Flac或部分TAK可能會將CUE檔合併在音樂檔案中,這種情況你可以直接開啟音樂檔案,不需要透過CUE就可以看到每首歌曲的曲目

如果你的音樂是CUE+WAV這種組合,可以將CUE匯入到燒錄軟體中,燒錄軟體可以透過CUE區分曲目變成每首歌的音軌,但Tag如果是外國文字就得自行輸入了


CATALOG 4988102347550
PERFORMER “專輯演唱者”
TITLE “‘專輯名稱”
FILE “檔案名稱.ape” WAVE
TRACK 01 AUDIO
TITLE “曲目1”
PERFORMER “曲目1演唱者”
ISRC JPPI00963400
INDEX 01 00:00:00
TRACK 02 AUDIO
TITLE “曲目2”
PERFORMER “曲目2演唱者”
ISRC JPPI00963680
INDEX 00 04:11:37
INDEX 01 04:17:07
TRACK 03 AUDIO
TITLE “曲目3”
PERFORMER “曲目3演唱者”
ISRC JPPI00963409
INDEX 00 10:22:69
INDEX 01 10:26:39
TRACK 04 AUDIO
TITLE “曲目4”
PERFORMER “曲目4演唱者”
ISRC JPPI00963689
INDEX 00 14:37:61
INDEX 01 14:43:31

[說明]
‧PERFORMER:專輯或該曲目的演唱者
‧TITLE:專輯或該曲目的標題
‧FILE:載入檔案名稱,通常會是”XXX.副檔名”
‧TRACK:曲目,以TRACK 01、TRACK 02格式區分
‧INDEX 00、INDEX 00:歌曲起始及結束時間,程式判讀用

※在這裡,CUE文件的性質跟程式碼有點類似,播放軟體必須能夠正確判讀這些資訊才能配合音樂檔案進行播放,通常無法順利播放無損音樂檔案的原因都跟CUE有關,因此公布此格式方便大家修改,如果整份文件因為語言的編碼不同導致亂碼,建議將這份文件的編碼格式改成當地語言,然後存成UTF-8,才不會出現亂碼



後記


這樣相信大家已經知道這些音樂檔案的差別在哪裡了,如果想要體驗我說的音質差異的話,還是要親自實驗才會有感覺,畢竟影片或音樂這種東西如果沒有親身經歷,很難講明白這些差別,那我們的講解就到此為止,可是全系列的文章還沒結束,接下來還要介紹如何利用Fooblr2000播放無損音樂,同時還要設定關連,可能又得花掉一個下午或晚上,最後得講解將無損音樂燒成CD的辦法,是目前我研究出來的最新結果,必需再介紹一款燒錄軟體才行,這下可辛苦了,我們下次見!

4 Replies to “有損音樂壓縮技術 v.s. 無損音樂壓縮技術”

    1. 收藏起來沒關係喔 ! 目前市面上的無損大半採用Exact Audio Copy (EAC) 這套軟體匯出CUE的,目前少數播放軟體可以閱讀這個無損規格,文章所說的foobar2000或千千靜聽可以用,不過建議使用foobar2000,配合解碼包能聽比較多種格式

      另外,一個完整的無損音樂包含了”CUE+音源檔”這種格式,如果你能透過foobar2000的轉換功能,可以將音源改成WAV的話,部分燒錄軟體能讀取CUE檔,你可以將無損燒回光碟給汽車或CD player使用

      祝你順利喔 ! XD

  1. 真是辛苦您了
    換作我一定打不出這麼詳細的文章
    不過有幾處是錯誤的
    恕在下留言糾正

    音樂要根據製作方式決定以什麼樣子出現
    所以不一定會變成檔案
    和類比與數位有關

    常見應該是說”木耳”,和”金耳朵”映襯

    程式碼少一行不一定不能執行
    比較多可能特定功能導致程式崩潰

    CUE的本意不是純文字檔
    他是光碟映像檔
    TAK和FLAC可以不用CUE
    如果內建

    接著幫您補充XD
    除了鈸
    只要有高音域的樂器在無損與MP3的差別都相對明顯
    但是有些不砍頻率的壓縮則不同
    像AAC
    普遍MP3的低音表現良好
    不過也有全頻的MP3,我沒見過,出現之後又被新版的編碼器禁用了

    然後阿
    買耳機遠比喇叭便宜!

    我也不是高手…
    總之,祝站長生意興隆

    1. 謝謝補充,其實我也沒研究那麼多,對這些細節不是很清楚,頂多知道壓縮技術不同,產生出來的音樂檔案呈現的效果可能也不一樣
      只是有一點比較奇怪,CUE明明是光碟映像檔,怎麼可以用存文字編輯器打開編輯曲目資料,還能對應到音樂檔的曲目呢?

      同時感謝你觀看這篇文章並提出糾正

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