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有损与无损:如何选择音频格式

MP3、WAV、FLAC 和 AAC 在你不需要挑选的时候,都只是音频文件而已,但一旦需要做选择,真正的问题就不是文件扩展名,而是这个格式会不会丢弃声音数据。有损和无损描述的是两种根本不同的策略,为某个任务选错了格式,要么浪费磁盘空间,要么造成一种再也无法撤销的质量损失。

有损格式到底移除了什么

MP3 和 AAC 使用一种心理声学模型:它们会分析在同一时刻还有其他声音的情况下,人耳不太可能注意到哪些频率,然后直接丢弃这部分内容,而不是尝试更高效地存储它。这部分内容在编码之后是真的没有了,不是被隐藏起来或者可以恢复的,和 JPEG 照片保存时丢失细节是同一个原理。较高的比特率丢弃得更少,听起来更接近原始来源;较低的比特率丢弃得更多,以进一步缩小文件体积。

波形图对比:完整的音频波形,与经过心理声学有损裁剪后的同一波形,被丢弃的部分以阴影标出

无损格式能保证什么

WAV 按采集时的原样存储原始的、未压缩的 PCM 采样,因此不会丢弃任何东西,代价是文件体积很大:几分钟的 CD 音质立体声音频,体积很容易就达到几十兆字节。FLAC 保持了同样的保证,解码后的音频逐位完全相同,同时通过在波形中寻找冗余,把文件压缩到明显比 WAV 小,相当于无损 PNG 之于原始位图在音频领域的对应物。

什么时候有损是正确的选择

对于在手机上听歌、在有限的网络连接下流媒体播放,或者分享一段语音备忘录来说,一个编码良好的 MP3 或 AAC 文件体积更小,在合理的比特率下(音乐建议 192 kbps 或更高,语音 128 kbps 就足够),对大多数听众来说和原始音源几乎无法区分。如果一份文件之后只会被播放,而不会被编辑或再次重新编码,那么使用无损格式并没有什么好处。

什么时候无损格式的额外体积是值得的

只要一份文件之后可能会被编辑、混音或再次重新编码,就应该保留一份无损母版(WAV 或 FLAC):每多一次有损处理,都会在之前已经丢弃的数据基础上继续累积,这和反复重新保存的 JPEG 所遇到的世代损失问题是同一回事。存档一段录音、为进一步编辑准备多轨音频,或者从同一个源头转换出多种交付格式,都是应该从未压缩文件开始,以避免损失层层叠加的场景。

在不上传文件的情况下相互转换

我们的音频转换工具接受常见的音频和视频文件,输出 MP3、WAV 或 AAC,完全通过编译成 WebAssembly 的 ffmpeg 在你的浏览器中运行;extract-audio 工具则用同样的方式从视频中提取音轨。这里的无损选项是 WAV;FLAC 在整套音频工具中都可以作为输入格式接受,但目前还不是可选的输出格式之一,所以现阶段要得到一个更小的无损文件,意味着保留原始的 FLAC,而不是通过本站来回转换。

决策标签图:手机播放或流媒体对应 MP3 或 AAC,母版存档对应 WAV 或 FLAC

本文涉及的工具

常见问题

把有损的 MP3 转换成无损的 FLAC 或 WAV,能找回丢失的质量吗?

不能。一旦心理声学模型在 MP3 或 AAC 编码过程中丢弃了某些频率内容,之后任何转换都无法恢复它。把一份有损文件转换成无损容器,只会保留这份有损文件当时的音质,不会再让它变小或变好。

MP3 应该使用多高的比特率?

128 kbps 对语音和日常收听来说已经足够,192 kbps 是音乐的稳妥默认值,而 320 kbps 恒定比特率是这个格式实际的上限。如果可以选择可变比特率编码,通常在相同目标下能得到比固定比特率更好的质量体积比。

同样的音频,FLAC 会比 WAV 小吗?

会,通常根据素材不同能小大约 30% 到 50%,同时仍然保持逐位无损:解码一个 FLAC 文件,能精确复现和原始 WAV 完全相同的采样。体积的缩小来自在波形中找到统计上的冗余,而不是丢弃了任何内容。

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