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有损音乐到底损失了什么? 巫的声音图书馆

WU巫2020-07-10 06:03:49

享受音乐的每时每刻

我们都在为我们的耳朵做选择

我们想要获得最佳的听觉体验

那么

看到【有损音乐】和【无损音乐】字眼的第一刻

大家会选择 无损音乐 吧

于是

我们有了另一个问题

【有损音乐】与【无损音乐】的差别

到底在哪里?





今天这篇就合知乎“无损压缩和有损压缩音乐有何区别?”与“耳机吧”《有损音乐究竟“损失”了什么》,为大家整理并通俗地聊一聊有损音乐与无损音乐的相关知识——



PART ONE:有损和无损是什么


有损压缩:顾名思义就是降低音频采样频率与比特率,输出的音频文件会比原文件小。

常见格式:MP3、WMA、OGG


无损压缩:能够在100%保存原文件的所有数据的前提下,将音频文件的体积压缩的更小,而将压缩后的音频文件还原后,能够实现与源文件相同的大小、相同的码率。

常见格式:APE、FLAC、TTA、TAK。


╮(╯_╰)╭

然而严格地说,数字音乐都是有损的,真无损请听黑胶唱片。



PART TWO:有损音乐到底损失了什么


先把答案放出

有损音频主要是损失了

【理论上】人耳听不见的信号




【理论上】之一:消失的高频


简单来说,人耳的听觉范围是有限的,20-20kHZ。人们对高频率的声音不敏感,到一定频率后就完全听不到了,所以有损音频为了保证较高的压缩率,减少了高频的分量。但是由于人耳的特性,听起来未必能听出来区别。看完下面这两个直观的频谱图就懂啦:



上面这张图是一个无损音频的频谱图

这张则是知乎答主“陈晚枫”自行转换的320k mp3的频谱图



【理论上】之二:掩蔽效应


掩蔽效应可以归类为三种:绝对掩蔽、时域掩蔽、频域掩蔽


绝对掩蔽:人的听觉系统对于声音频率信号的感知范围从20Hz~20kHz,在此频率范围内的声音信号,只要能量足够大,就能被人的听觉系统捕获——就是声音必须达到了某一个最小强度,才能够被人听到。然而不同频率的声音的最小强度不同。请看下面这张【人耳可听最小响度曲线





???

看不懂没关系(*^__^*)

我们只要知道,我们在听一首曲子的时候音量是统一的,但是有很多频率是声音,要达到比较高的响度才能听到。所以这些声音播放的时候在理论上人耳是不会听到的。所以【有损音乐】就聪明地把这一部分的音滤除掉。这也能解释所谓“消失的高频”。


时域掩蔽和频域掩蔽理解起来比较相近,这里小编就放在一起说。


时域掩蔽:指的是能量较强的声音信号可以掩蔽其前或其后或同时出现的能量较弱的音频信号的现象。对于其前的声音信号的掩蔽称为超前掩蔽,其后出现的信号的掩蔽称为滞后掩蔽,同时出现的信号的掩蔽称为即时掩蔽。超前掩蔽的作用时间一般很短,在20ms左右,而之后掩蔽的作用时间可以持续150ms。


频域掩蔽:一个强纯音会掩蔽其附近频率同时发声的弱纯音,这种特性称为频域掩蔽。频域掩蔽就是时域掩蔽中的即时掩蔽,只是它是在频域中之研究掩蔽效应。


???

看不懂没关系

通俗地说就像我们在聊天的时候突然有一个很大或者很尖锐的声音出现,我们就会听不到其前和其后的声音。所以【有损音乐】就聪明地把这一部分的音滤除掉。



PART TWO 总结


其实大家理解了概念以后,不难想象到有损音乐是如何对“无损”音乐进行缩减而又保持一定的音质的。

研究者们综合以上三个掩蔽效应,再加上一些其他因素,建立起了一个数学模型,人体听觉心理学模型(Perceptual Model)

在MP3的编码过程中,以CBR(固定码率)为例,规定一个数据流量(比如常见的320kbps),然后从最高精度的心理学模型开始试起,进行编码,得出一个结果,然后判断这个结果的数据流量是否超过了规定的流量,如果超过了,则换下一个模型进行编码,滤除更多的信号进行尝试,直到数据流量符合规定流量。


通过使用听觉心理学模型对原始无损信号进行计算,滤除掉理论上会因为掩蔽效应而听不见的信号,只留下那些会被听到的信号,这一过程就是“有损”的过程了。



PART THREE:实际听感上有损与无损有差别吗


  • 不同人对于声音的感知能力不同,听觉心理学模型不能满足所有人。如果某人对声音的感知能力超过了这个模型的预期,那么他就有可能听出“有损”和“无损”的差别来了。


  • 要区别出有损和无损的差别对回放设备也有要求,如果你的回放设备解码能力不佳,经过几层失真,无论原始信号是什么,等你听到都变成“有损”了。


  • 混音优秀、压制水平高的流行音乐320Kmp3和CD级无损,在使用绝大多数设备的情况下基本分别不出差距。但是mp3转码水平参差不齐,所以有些还是能听出来的。


  • 由于边际效应影响,320k的mp3实际上在人耳可闻范围内和CD级无损还是有区别的。


  • 古典乐和现场录音音频的无损和有损较为容易区分,因为信息量比棚子里撸+重口后期的大太多。


  • 母碟级别的高码率无损和CD级的不是一个等级,拿这个对比应该都能听出来。


  • 超过192码率的AAC确实非常难听出来和无损的区别。



逼逼叨了这么多

大家应给能大概了解有损音乐与无损音乐的区别了吧~


相关文章链接:

知乎问题“无损压缩和有损压缩有何区别”:https://www.zhihu.com/question/26348226

耳机吧《【扫盲向】有损音乐究竟“损失”了什么?》http://tieba.baidu.com/p/2689228993

《无损音乐和有损在什么情况下听起来有差别?小论发烧设备》https://www.chiphell.com/thread-1347053-1-1.html



-End-



“巫的声音图书馆”曾经聊过什么?

?


这些世界级耳机厂家你知道多少?

如果将音响性pk音乐性…?

难道耳机不是20世纪至今最伟大的发明吗?

十首< I love you >,每首都跟你说520

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