追本溯源 探究Hi-Fi和无损音乐之间关系

一直以来，无损音乐和有损音乐的纷争从未休止，前者是Hi-Fi发烧友告别黑胶唱片和CD唱片之后，在数码时代的新宠，后者则是业余爱好者用来打发时间，陶冶性情的益友。无损音乐胜在压缩率低，采用高码率原汁原味地还原音源本身。有损音乐胜在压缩率高，相比一首歌占用动辄上百兆存储空间的无损音乐，能够把人耳不容易察觉的部分高频和低频声音有所削弱，在文件体积和音质中获取平衡。

读到这里，不少读者可能开始犯困，对压缩率、采样率、解码、编码等专业术语和声音传播的各个环节并不是特别了解，小编推荐各位先回顾一下以下文章：

高保真还原 手机Hi-Fi芯片是噱头还是干货

对音频知识有所了解的读者，可以跳过上述文章，直接看一下下面这张原理图。

原理回顾（今天我们重点探讨绿色框部分）

之前和各位读者分别介绍过上述原理图的一些重要环节，例如ADC、DAC和运放芯片分别作用的环节。今天小编要探讨的，正是对“好声音”的生成有根本性影响的“压缩”环节。当然，编码阶段也很重要，以后有机会再展开，这也是之前的文章中和各位读者承诺过的。

MM们偶尔就会发挥“宜家家居”的本色，在有限空间的衣橱中找到一些仅存的位置，把上一季买的LV、Gucci、PRADA包包想方设法地塞进去这些空间，这就是“压缩”的最直观体验。

人的欲望总是无限的，宅男们总喜欢无穷无尽的磁盘空间，把一部又一部精湛的欧美和日韩爱情片、动作片、科幻片保存下来。对于企业同样如此，高管们总是发现为什么几台服务器存储阵列比一台服务器还要昂贵，旧数据不能删，新数据每天都在几何级数地增长，技术部同事就得想办法如何把数据压缩之后再存进去数据库，压榨出每一寸空间。

Windows文件和磁盘的压缩方式

WinRAR、好压这些常见文件压缩软件，Windows自带磁盘清理功能，以及早年金士顿Hyper X系列SSD，价格昂贵而且容量比较少，但是支持将部分数据先压缩再存储的技术来节省存储空间，这些例子其实都在说明，即使是磁盘空间剩余几十兆的余量，消费者总是希望把它们的最大利用价值发挥出来。

蔡琴姐姐重新录制的SACD专辑

以前买CD听的读者可能和我有相同的经历，一张CD大概能够存储20首歌左右，CD本身很薄，拆开包装后统一塞进去收纳盒中，几十乃至上百张唱片放在一个盒子中也不见得很占空间，而且存储容量在这种情况下并不见得捉襟见肘，毕竟那个时代我们追求的是“品质”，一位歌手和作曲家、作词家等同伴，整个团队几十人，一年只做一张专辑，虽然只有10首歌但是每一首都是精挑细选的曲目，所以那个时候我们顶多一年就买十几张自己喜欢的专辑收藏。另一方面，由于一般的CD出厂之后不支持二次写入的，所以CD光盘那700MB左右的空间如果告诉你只存放了十几首歌曲，对于现在的你来说可能完全接受不了，这就是CD本身压缩率并不高的表现，我们假设只存储10首歌曲，每一首歌曲就已经占用了70MB的空间，相比如今那些3~4MB一首歌曲的MP3格式文件，是不是瞬间觉得科技的进步日新月异？

当然，凡事都有双面性，如今很多Hi-Fi发烧友即使卖掉了一整套家庭影音组合，卖掉了曾经引以为豪的胆机，卖掉了那套金喇叭，卖掉了震慑心灵的低音炮，也难以接受和妥协数码时代的MP3音质。

追本溯源 探究Hi-Fi和无损音乐之间关系

胆机

惠威M50W低音炮

90年代末，CD开始逐步被互联网音乐取缔，MP3、OGG、AAC等高压缩音频格式开始唱起主角，毕竟生活压力大、工作繁忙的现代都市人还有谁会幸福地戴上耳机，或者躲进视听室好好听上半天音乐陶冶性情，有时间都为如何升职赚钱，如何让孩子拼得起爹妈而努力。快餐文化的入侵，加剧了有损音乐的传播和流行，而且将3~4MB有损音乐下载到动辄500GB、1TB的HDD或者SSD，消费者仿佛拥有了用之不尽的存储空间，单位尺寸存储空间成本终于降下来，这也得益于半导体行业的急速发展，让大容量的HDD和急速的SSD最终取替了容量少而且读取速度慢的光盘，安装电脑系统如今也用U盘或者移动硬盘来替代光盘。

说完了MP3这些有损音乐的好处，接下来看看无损音乐为什么会在近几年开始流行起来。当部分耳朵比较“烧”的消费者发现，在听这些MP3格式的音乐时候，尤其是配合灵敏度高和解析力出众的耳机，发现歌曲在高频部分丢失了不少细节，这也正是上文提到Hi-Fi发烧友从专业音响转变到互联网音乐时代不适应，对MP3文件嗤之以鼻的原因。压缩率过高的有损音乐，往往让三频完全融为一体，根本分不出层次感。

和其它三幅相比，右下角的波形图明显在高频上被削减了

“金耳朵”的Hi-Fi发烧友不仅仅对今天所说的“压缩环节”有着极高的要求，对今后还会提及的“采样率”同样有着苛刻的要求，192kHz/24bit就是这样诞生的。

回到压缩环节，既然金耳朵的大神们无法接受有损音乐，那么我们就回到CD的要求，有没有一种音频格式能够既保持着CD唱片那种高保真表现，又能够稍作压缩让体积能够“瘦”下来，700MB空间只能够存放10首歌确实“于心不忍”。

无损音乐就在这种情况下应运而生，无损音乐就像WinRAR和好压这种无损压缩的软件，只是优化数据的排列方式，而不像MP3那样大刀阔斧砍掉部分细节。一首曲目下来大概就是几十兆的空间，当然这是采用44.1kHz/16bit那种CD采样率下生成的，如果把采样率提高，文件空间占用率会进一步提高，想多听细节嘛，必然需要付出代价。无损音乐终于能够在互联网音乐时代带给发烧友CD般音质了。

无损音乐除了音质上持平乃至超越CD（提高采用率达到192kHz/24bit），同时保留了有损音乐那种轻便、易传播、方便携带等特性。数字音乐（无损音乐和有损音乐）之所以能够迅速取替CD机、MD机，关键原因还是便携性，不知道和小编年纪一样大的伙伴们有没有这样深刻的体会，当年拿着轻便装的CD唱机走在路上，听着听着音乐的时候突然心血来潮，想换一张唱片，这时候就要找个阴暗角落，然后停止CD唱机播放，打开收纳盒，从几十上百张唱片中挑选出那张专辑，然后换碟，关上盖子，重新播放CD唱机。这种用户体验在今天看来很落后，但是在当时却很时髦。

后来有了MP3播放器、iPod、功能手机、智能手机、平板电脑等更多用于取替随身听的产品出现，消费者能够自由地从网络下载到自己喜欢的音乐，而且还不是单一歌手的，你可以把陈奕迅、刘德华、GEM、孙楠、李健、韩红等歌手的作品同时放在一个目录下，建立属于自己的VIP播放列表，这也是CD唱片在衰落时期引入了定制化业务的仿效对象，消费者只需要提供一张大概20首歌的曲目表给卖家，卖家就能够帮忙克隆一张只属于你自己的私人定制CD光盘，穷则思变，CD唱片凭借“克隆”这项定制化业务能够继续活跃在80后以及老一辈的伙伴心目中。

接下来我们深入研究一下那些有损音乐和无损音乐格式。

先说说有损音乐，常见的格式有MP3、WMA、OGG、AAC，这四种格式都是经过有损压缩的，体积相比无损音乐比较小，在存储设备比较昂贵的时代，micro-SD卡、播放器内置ROM的单位面积价格依然“寸土尺金”的日子，听这种有损音乐不失为一种权宜之计，毕竟能够在便携性和音质上取得平衡。

MP3是非常常见的音频格式，全称为MPEG Audio Layer-3，根据版权规定，但凡使用这种格式压缩音频文件的用户和机构都需要向这种格式版权持有机构Fraunhofer缴交专利费。如今绝大部分的智能手机内置播放器都原生支持这种格式的音频文件，可见其流行程度非一般。在百度音乐、网易云音乐、虾米音乐等手机客户端下载到的音频文件基本上都是这种格式的，以网易云音乐为例，在下载时候提供了三种音质选择（普通、较高、极高），也仅仅是在压缩率上有所不同，本质依然是MP3格式，只是阉割高、中、低频的程度有所不同而已。从每首歌曲仅为3~10MB的空间占用来看也能够想象音质的优劣程度，当然，对于耳朵没那么“烧”的业余人士，这是最划算的选择，免费海量曲目任君选择，没必要开通那些无损音乐试听和下载套餐。

网易云音乐为用户提供“音质选择”

如果有留意小编之前写的以下这篇文章：

实用还是鸡肋 手机Hi-Fi音效剖析指南

也能够看到即使是高码率的MP3（压缩率低）文件，相比WAV这些无损音乐来说，在Hi-Fi手机上的表现依然平庸，并没有得到Hi-Fi芯片多大的帮助，这也正是本文的其中一个结论，追本溯源，音源文件本身如果压缩率过高，变成低码率的有损音源之后，即使后期用Hi-Fi芯片来调教，也是无补于事的，正如这件食材本身已经变质，再用上等药材和调料烹调也终究药石无灵。

WMA（Windows Media Audio），这是另一种有损音频格式，是著名的Windows默认内置生成的音频格式，例如用录音机录音之后自动生成文件。这种格式压缩率一般达到1：18，生成文件大小一般只有MP3的一半，但是由于解码过程相比MP3复杂，所以并不是那么多厂商愿意在智能手机上原生支持这种格式，相反，在功能机时代，小编的一台OPPO手机也能够很好地支持这种音频格式，毕竟主打音乐手机嘛。而不支持WMA格式的手机一般表现为，把WMA文件拷贝到ROM之后，在Windows上文件管理器可见，但是在手机上变成了无法播放或者无法识别，有时候直接就不显示在手机的所有文件列表中。

OGG全称是OGGVobis（oggVorbis），这种格式相比MP3最大的优势是免费，这也是近年来很多厂商都支持这种音频文件的原因。

AAC格式，小编第一次接触这种音频格式是在自己的索尼Xperia L这款入门机型上，行货版索尼Xperia L内置了定制版的百度音乐和多米音乐，主要还是行货版内置Walkman播放器能够下载的资源实在太少，n年还是那些老掉牙的曲目，这是逼良为娼的节奏吗？用索尼Xperia L定制版百度音乐和多米音乐下载曲目的时候，存储格式为AAC。小编仔细对比了一下和MP3区别（分别用耳塞式耳机和入耳式耳机），真心没发现区别，难道是采样率不够高拉不开差距？

追本溯源 探究Hi-Fi和无损音乐之间关系

无损音频区貌似已经很久没更新了

索尼官网Hi-Res资源则还好，有定期更新

接着小编上网找了一下资料，根据百度百科的描述，AAC（Advanced Audio Coding）采用了全新算法进行编码，在1997年诞生，基于MPEG-2的音频编码技术。由Fraunhofer IIS、杜比实验室、AT&T、Sony等公司共同开发，目的是取代MP3格式。根据杜比实验室结论，码率为128Kbps的AAC立体声音乐被专家认为不易察觉到与原来未压缩音源的区别。AAC格式在96Kbps码率的表现足以超越128Kbps的MP3格式。所以同样为128Kbps的AAC格式的音质明显好于MP3。然并卵，很多耳朵并不是那么“烧”的消费者觉得AAC格式和MP3并没有什么区别，加上如今存储设备开始逐步平民化，AAC相比MP3在体积上的优势也可以忽略不计了。这也是小编在平时各大手机厂商内置播放器下载音乐时候，很少看到有AAC格式提供选择的原因。喏，这是索尼支持的标准嘛，自然也不难理解在索尼Xperia手机上大力扶持一下。

聊完了有损压缩，接下来我们聊聊无损压缩。Hi-Fi是什么？相信看完了小编之前的一些Hi-Fi文章大概也有一定的共鸣了，简而言之就是高保真，再肤浅和不严谨地说，其实就是在智能手机上听互联网下载的音乐，也能够还原当年在唱碟机听CD那种快感。无损音频格式其实就是为了实现这个目的而生的，配合之前讨论的Hi-Fi芯片和Hi-Fi音质，再结合整个声音回放过程的每一步都进行优化，最终能够达到高保真的目的。

无损音频格式主要包括以下几种：WAV、FLAC、APE、DSF（DFF/DIFF）、DST、AAL、ALAC。当然还有其它的一些格式，这里就不一一列出了。用下面一张图快速理清其中几种格式关系：

各种格式间关联

先来简单回顾一下CD、MD、SACD的历史，CD数字声频信号（CDDA）是由索尼和飞利浦在1980年期间作为音乐传播的一个形式来介绍的。同样，上面提及的AAC也是索尼主导的格式。CD存在的弊端，索尼也是知道的，早在1992年，MP3播放器（1998年诞生）还没出现的年代，索尼已经批量生产出MD（Mini Disc）这种音乐存储介质，预计在不久将来用于取替CD，相比CD，在外观上体积进一步缩小，不过容量上只能存储140MB（数据模式）或者160MB（音频模式）。相比CD那动辄650~750MB的容量确实不够看。而且拷贝1首MD曲目的时间等同于这首歌曲本身播放的时间长短，这是什么概念呢？一首长度为3分钟的歌曲，你把它拷进去MD的时间也是3分钟，积小成多，十几二十首歌曲加起来就有一个多小时了，拷贝的过程和你享受歌曲的过程竟然是1：1时间花费，这也是MD最大的硬伤。MD终究没有解决CD的根本性问题??不够便携和难以传播。

MD播放器

SACD则是在MP3干掉MD和CD之后，索尼和飞利浦再度联手推出的一种数字音频格式。SACD（Super Audio CD）类似DVD光盘，播放时需使用SACD专用播放设备，才能够凸显SACD的独特音质。黑胶唱片是使用模拟信号进行记录的，CD和SACD都是使用数字信号进行记录的，所以我们不妨对比一下CD和SACD在参数上区别。根据百度百科的资料：

SACD和CD参数对比

从上图可以看出，SACD相比CD除了在音质上（信噪比、采样率）更上一层楼，在光盘单碟存储量也翻了几倍。接下来让我们回到无损音乐格式的探讨中来。CD在电脑上显示的文件后缀名为.cda，相应地，SACD在电脑上显示的文件后缀名为.DIFF/.DFF/.DSF，区别只是飞利浦和索尼官方称呼不同，而DST格式则是在DFF/DSF基础上进一步轻度压缩得到的。类似的还有WAV轻度压缩得到了FLAC和APE文件。

WAV和WMA很容易混淆，不仅仅名字长得像，连爸爸也是同一个??Windows，不过WAV是无损音频格式。Hi-Fi手机是不能够直接播放.cda格式的文件，必须使用抓取音轨的方式，将CD文件转成电脑能够识别的WAV格式。重点来了，WAV文件既然是直接在CD文件上抓取音轨，按道理可以看作是将CD介质上音频文件以另一种形态保存下来，这种形态更适合传播和互联网。

以vivo Xshot为例，小编将上述几种无损音频文件拷贝到手机中，发现SACD的文件能够显示，但是无法播放，而WAV、FLAC和APE则全部能够播放，这也是如今一众Hi-Fi手机必备的硬实力。

各种音频文件在Hi-Fi手机识别率

根据维基百科的定义，AAL（ATRAC Advanced Lossless）是索尼在2005年9月发布的，ATRAC家族中唯一的无损压缩规格。AAL压缩率约为CD的30%~80%，索尼在06年发布的NW-S700F和NW-S600两台Walkman MP3随身听设备开始支持这种格式音频。

至此，就剩下ALAC（Apple lossless audio codec）这种苹果定义的无损格式没有介绍了。根据百度百科资料，2004年4月，苹果将其作为iTunes4.5和QuickTime6.5.1其中一部分进行公布，当时便携式数字多媒体播放器仅有iPod能够播放这种音频格式，2011年11月，苹果宣布这种格式支持开源，ALAC格式在当时只支持iPhone、iPad、iPod、Mac等苹果设备。

ALAC格式

总结：通过回顾了音频界（Hi-Fi界）那么多文件格式，我们不难发现，无损音频在近几年迅速抢占市场。而且像WAV、FLAC、APE的无损音频格式在Hi-Fi手机上已经能够用内置播放器直接播放，即使是DFF这类来自索尼和飞利浦的无损音频格式，由于采用了另一种编码方式（DSD），内置音乐播放器无法直接解码，但是能够借助第三方音乐播放器通过软解方式（又扔给万能但可怜的CPU）进行播放。所以智能手机如今能够播放的无损音频格式已经有很多，厂商们对于Hi-Fi音质的源头??音源文件（压缩率和采用率）十分重视，间接也体现了Hi-Fi和无损音乐间的密切关系。

SACD采用了全新编码技术

另一方面，小编在本文简单回顾了从CD、MD、MP3等有损音频、SACD、WAV等无损音频的发展历程，无损音乐在Hi-Fi界的地位举足轻重，从1980年CD诞生开始，经过36年时间直到今天，无损音乐依然还是主流发展趋势，MP3等有损音乐只是在CD/MD过渡到SACD介质，以及WAV、FLAC、APE等无损音乐出现之前充当了过渡角色。无损音频出现也告别了CD时代不便携和不易传播的缺点。

最后也是前几期文章小编和各位分享过的实验数据，即使是320Kbps码率的MP3文件，相比WAV格式无损音乐，在手机开启Hi-Fi模式后，在听感上，后者带来的音质提升还是比较可观的，而MP3文件几乎没有什么明显的改善。

综上所述，Hi-Fi回放除了要有Hi-Fi芯片加入、Hi-Fi音效（特指还原性音效）的加持，还需要追本溯源，在音源文件挑选上下功夫，否则只会徒劳无功，输在起跑线上。

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