了解无损音频的转换和（解）压缩

Question

我有几个关于无损音频的问题。我正在考虑将我的整个音乐收藏翻录到无损 .flac，但我想先了解一些关于它的事情。

如果我有一个 .flac 文件，我想把它变成 .wav 文件，我怎么做才能没有任何质量损失？如果我解压它，我知道我不会失去质量。将 .flac 转换为 .wav 是否与解压缩相同？

这也适用于 .ape 格式吗？我有一些以 .ape 格式下载的公共领域录音，但我想将其设为 .flac。.ape 到 .flac 是否可以不使用 .wav 作为中间人。我想确保不会以任何方式丢失一点。

另外，如果有任何指南可以完美地解释无损世界，有人愿意分享链接吗？:)

Answer 1

第一的：

了解编码和容器格式之间的区别。http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_container_format

容器格式是一种“封装”其他编码数据的数据格式。它通常包含关于编码数据的“元信息”，或者有一种方法来存储多个单独的编码数据流，或者类似的东西。

由编解码器产生的编码是数据流的实际“肉”。

我能想到的最常见的例子是“Ogg/Vorbis”格式。Ogg 是容器格式，Vorbis 是编码。所以你有一个 Ogg 格式的文件，里面有这些包含编码数据的小桶。在每个桶中是一个 Vorbis 编码的数据流，没有别的。例如，桶上可能印有艺术家的名字和歌曲名称。

所以回到技术：

1. 如果您已经有有损格式的音乐，例如 mp3 或 ogg/vorbis，将其转换为无损格式只会占用（大量）磁盘空间，并且不会——绝对不会——提高质量任何音频。一旦它已经丢失，你就无法创造保真度。除非您在名为 CSI 的热门电视节目中使用 Visual Basic 编写 GUI 界面，但那是幻想，而不是现实。

2. 如果您有其他无损格式的音乐，并且想将其转换为 FLAC，则可以这样做。

3. 小心抛出“WAV”这个词。Wav 不必是无损的；实际上，WAV 只是各种可能格式的容器。从这个意义上说，它有点像 AVI。如果它只是原始 PCM 数据，您可以拥有无​​损 WAV，但您也可以将 MPEG-1 第三层数据（有损）嵌入到 WAV 文件中。

4. 如果您降低数据的保真度，从一种无损格式转换为另一种格式时可能会丢失数据。例如，如果您将 48000 Hz 的无符号 16 位 PCM 数据流转换为 44100 Hz 的 8 位 PCM 数据流，您将在两个方面失去保真度：样本从 48000 合并到每个样本仅 44100第二个（导致数据丢失），并且必须对数据进行下混合以将信息放入每个样本仅 8 位而不是 16 位，这将极大地损害质量。

每个数字音频流，即使是由压缩（有损或无损）编码器编码的音频流，都具有以下“样本格式属性”，它们是描述流属性的基本元素：

1. 采样位宽和位深，即8位、16位等。位宽和深度略有不同，还有little-endian/big-endian（不影响质量）和signed或unsigned（也不影响质量）影响质量，但会影响编码器/解码器处理数据的方式）。要记住的关键点是“位越多越好”。所以 32 位比 16 位好，等等。

2. 频率，也称为采样率。越多越好，因为每秒播放的音频“样本”越多。想象一下，快速地用手指扫过一副纸牌，看着纸牌模糊地过去——这就是数字音频的本质。每个样本都是一张卡片，如果每秒有更多的卡片飞过，音频就会更加无缝。就像，如果您每秒只翻转 5 张卡片，您会真正注意到，但是如果您每秒翻转数千张卡片，它就会变得模糊。所以越多越好，因为它更自然，更接近现实，这是模拟的和无限可分的（好吧，直到普朗克单位，但这是有争议的和离题的）。

“无损”只是意味着如果您在输出中使用与输入中使用的相同或更好的样本格式，则不会丢失任何数据。

因此，如果您将样本格式从 16 位转换为 32 位，则不会丢失数据。但是如果你从 32 位转到 16 位，你确实会丢失数据。

因此，关于使用 FLAC 是否有意义的问题的答案取决于源数据：如果您有最初以该样本格式录制的 64 位 WAV 文件，频率为 192000 Hz（又名 192KHz），并且您将它们转换为“ 16 位和 44.1 KHz 的标准”FLAC 样本格式，您将丢失大量数据。但是，如果您的 WAV 文件是 8 位的，每秒只有 22100 个样本，而您将其转换为每秒 44100 个样本的 16 位 FLAC，您就不会丢失数据。您甚至可能最终会增加文件大小，这取决于无损压缩还是较小的样本格式胜出。

样本格式会影响文件占用多少空间，因此“更大”的位和“更快”的采样率将占用更多空间。

就实际问题和人耳而言：如果将真正的高保真原件转换为 16 位 44.1KHz FLAC，您将不会真正注意到。但是，如果您将 MP3 转换为 FLAC，您也不会注意到改进。因此，在决定做什么之前，您需要评估源数据采用的样本格式。

既然我已经为您提供了所有这些信息，以下是我对您的问题的直接、直截了当、零解释的答案：

我有几个关于无损音频的问题。我正在考虑将我的整个音乐收藏翻录到无损 .flac，但我想先了解一些关于它的事情。

如果您的音乐收藏在 CD 上并且您想将其翻录为 FLAC，那么在我看来这是非常合适的。CD 质量的音频将为 44.1 KHz，每个样本为 16 位。这与 FLAC 的默认设置完全匹配（至少，我使用的编码器中的默认设置）。因此，您不会丢失任何数据，并且在解码时在数学上与输入数据相同。

如果我有一个 .flac 文件，我想把它变成 .wav 文件，我怎么做才能没有任何质量损失？如果我解压它，我知道我不会失去质量。将 .flac 转换为 .wav 是否与解压缩相同？

您可以将其转换为 .wav 文件，其样本格式与输入数据相同或更宽，并且不会有任何质量损失。

当媒体播放器播放您的 flac 文件中的音频时，它本质上是将 flac 数据解码为 PCM 格式，然后将该 PCM 数据发送到声卡。它会将其解压缩为与输入的完全相同的数据；因此，如果 16 位 44.1 KHz PCM 数据输入，那就是输出，然后转到您的扬声器。

此活动与将音频转换为 WAV 文件之间的唯一区别在于，当您将其转换为 WAV 文件时，它必须创建一个带有适当填充位等的 WAV 容器，并且它还允许您选择样本格式WAV 文件。但假设样本格式相同，那么 FLAC 和 WAV 文件之间的唯一区别将是文件大小：WAV 文件会大得多。

这也适用于 .ape 格式吗？我有一些以 .ape 格式下载的公共领域录音，但我想将其设为 .flac。.ape 到 .flac 是否可以不使用 .wav 作为中间人。我想确保不会以任何方式丢失一点。

不，如果不使用某种PCM 格式作为中间人，就不可能做到这一点。但是，是的，这是有可能做到这一点，而无需使用WAV文件。注意区别。PCM 数据流。WAV 文件。如果您不清楚区别，请重新阅读我帖子的开头。如果您想确保“一点也不”丢失，那么您需要检查您的 APE 文件并了解它们的样本格式，并确保您的 FLAC 编码器设置为针对相同设置进行编码。

在内部，任何音频转换程序都将从源格式解码为某种无损 PCM 样本格式，然后获取这些 PCM 样本并将它们重新编码为目标格式。

另外，如果有任何指南可以完美地解释无损世界，有人愿意分享链接吗？:)

在我看来，最好的学习方法就是做。如果您花时间学习 Gstreamer 框架，如何使用它，以及示例格式的各种可调参数的含义，以及如何构建管道，您将对数字音频有非常深刻的理解。一探究竟。http://gstreamer.freedesktop.org/您还可以从http://code.entropywave.com/gstreamer-sdk/获取 Gstreamer SDK （支持 Windows）并使用 gst-launch-0.10 进行实验，而无需编译任何东西从源头。

一些暴露的事情：

gst-inspect-0.10 vorbisenc gst-inspect-0.10 vorbisdec gst-inspect-0.10 audioconvert gst-inspect-0.10 audioresample

然后了解上限，构建管道等，您将继续前进。

*注意：我意识到我没有解释什么是 PCM。维基百科在这方面比我做得更好：http : //en.wikipedia.org/wiki/Pulse-code_modulation