数字音频文件的制作与播放 ,无损版! |
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来自论坛:小熊在线 《光盘刻录论坛》
内容说明:数字音频文件的制作与播放 ,无损版!
- 数字音频文件的制作与播放 ,无损版! (转自www.pcfsy.com)
(9231字) PC发烧友 (85906)于2003/11/23(14:18:26)..
以前,由于声卡等电脑多媒体设备的落后,硬盘容量以及网络带宽的限制,人们更多注重于数字音乐编码技术的压缩比,力求在可以接受的品质下将数字音乐文件压缩得尽量小。但随着多媒体设备的发展以及宽带网络与大容量硬盘的普及,大部分音乐爱好者对数字音乐文件的期望已经不再是文件尽量小,而是追求所谓的“CD音质”播放效果。
在电脑上处理数字音乐看似简单,但大部分人对此还是不甚了解,下面就将为您介绍目前流行的高品质数字音乐文件制作与播放的方法。
使用EAC处理音源
无论是制作高品质数字音乐文件还是拷贝音频CD,最终目标都是尽量保持CD的音质,但如果没有好的音源,这一切都是空谈。要有好的音源,除了选择好音频CD,处理音频CD的软件也非常重要。虽然有不少人认为只要能够正确读取音频CD的数据,拷贝的音频CD和抓取的音轨就能够保持音频CD的质量,但事实上并非如此。
有一定经验的数字音乐爱好者都知道,使用光盘刻录软件直接拷贝出来的音频CD,虽然盘片上的数据与原盘一般无异,但播放时的音质却是大不一样,有时候还夹杂着一些“爆音”。
通过了解音频CD的原理我们知道,在音频CD播放时除了需要有正确的音频数据,还需要有准确的时间资料。音频数据决定了播放时音乐波型的振幅,需要结合时间资料才能够准确产生正确的波型,还原出音频CD上的音乐。
当我们将音频CD拷贝到另外一张光盘上时,由于光盘驱动器的转速、光盘的材质等原因,不可避免地会使时间资料有一定的变化,也就是产生所谓的“时基误差”(jitter)。而如果在读取时已经出现偏差,虽然最终获取的数据是一样的,但各个数据点出现的时间出现差异,音乐的品质也就大不一样,这就是我们要使用EAC(Exact Audio Copy)的原因,它不但具有多次读取数据尽量保证数据正确性的能力,还有很多其他的优点。您可以到www.exactaudiocopy.de上去下载EAC的最新版本,该软件除了可以拷贝音频CD,还可以抓取音频CD的音轨用于数字音乐文件的编码。
另外,由于各种光盘驱动器有着不同的特性,在使用的过程中不可避免地会有各种千奇百怪的问题,本文只集中介绍EAC的要点,一些本文没有提及的罕见问题在EAC中大都有设置选项可以解决。因此,建议您到www.hanzify.org上下载EAC的汉化文件,汉化版本不只为您提供了中文的使用界面,还提供了详细的中文帮助。
为了避免介绍实际操作步骤的段落过于混乱,本文在介绍相关的软件时也将以汉化版本的选项进行介绍,只在选项第一次出现时指出相应的英文选项名称。
检测光盘驱动器
安装EAC后第一次运行,软件将自动激活配置向导,帮助您配置EAC的选项。以后您也可以在EAC的主界面上通过“EAC”菜单的“配置选项”命令来运行配置向导。
首先,您要在配置向导中选择准备用于读取音源的光盘驱动器,进入下一步,向导将让您选择是需要更快的读取速度还是需要更高的音乐品质,选择以后,在光盘驱动器内放入音频CD并单击“下一步”按钮,向导将自动检测光盘驱动器的品质。检测的内容包括光盘驱动器是否具有缓冲(cache)音频数据的能力、是否具有精确流(Accurate Stream)特性和是否支持C2级错误检测,这三项对EAC是否能正确抓取数据影响非常大。
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测试光盘驱动器
在读取数据时,当抓取的数据量超过缓冲区的大小时,光盘驱动器须暂停读取,等待缓冲区内有空间后才能继续下去。部分品质较差的光盘驱动器由于不能够在正确的位置继续读取数据,造成数据的断层,读取的音频数据播放时将产生“爆音”。因此抓取音频CD时要记住不宜一味求快,光盘驱动器必须具备精确流特性,这样就能避免缓冲区满载重读出错的问题。而C2级错误检测,也就是当光盘驱动器在读取数据时同时侦测CD上的C2编码,检查数据的正确性,如果出错就自动重新读取,该功能对于读取数据的正确性与速度有显著帮助。如果检测的结果是您的光盘驱动器品质太差,您就应该考虑更换一个更适合用于制作数字音乐的光盘驱动器。
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光盘驱动器测试结果。
配置EAC
检测完光盘驱动器后,向导将让您选择是否需要安装外部MP3编码器Lame(Lame Ain an MP3 Encoder),这是当前最好的MP3编码器。其独创的听觉心理模型结合VBR、ABR等多种编码模式,除了可以让您自由选择自己需要的MP3编码效果和文件大小外,还可以制作出接近CD音质的高品质MP3文件。如果您的电脑上没有安装该编码器,建议您马上安装一个,您可以到http://www.hot.ee/smpman/mp3/上下载Lame的最新版本。
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配置外部编码器
安装完Lame后,向导将要求您输入用于查询Freedb数据库的电子邮件地址,通过该数据库,EAC可以自动为绝大多数的音频CD自动添加CD信息,这使您不必手工为每首MP3设置歌曲名称、专辑名称等资料。而连接Freedb数据库进行CD信息查询时,将需要提交您的电子邮件地址。
输入电子邮件地址后,整个配置向导的工作就完成了,但是我们还需要再手动设置一些参数。EAC主界面的“EAC”菜单上依次是EAC的选项(EAC Options)、光盘驱动器的选项(Drive Options)和编码器的压缩选项(Compression Options)。有关编码器的压缩选项将在MP3文件的编码部分另外介绍,这里我们首先进行光盘驱动器的设置。
打开光盘驱动器的设置对话框,您可以看到EAC提供的三种音频数据读取方式:安全(Secure)、快速(Fast)和爆发(Burst),在安全模式下,EAC会对每一帧的音频数据采取多次读取的方法来提高准确性,既然我们是要制作高品质的数字音乐,所以安全这项当然是首选的了。在安全模式的选项下面还有是否支持缓冲、精确流、C2级错误检测的选项,在我们使用配置向导的时候,EAC已经按照光盘驱动器的检测结果对这部分自动进行了设置,但由于光盘驱动器是否缓冲音频数据这一点上检测的结果不一定正确,所以还需要将“驱动器可缓冲音频数据”(Drive cache audio data)选上,确保EAC读取数据时避开缓冲区中的数据。
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设置安全模式下的选项
另外,如果您的光盘驱动器不具有精确流特性,那么还需要进行检测光驱偏移值(Offset)的工作。上面曾经说过,只有具有精确流特性的光盘驱动器在读取的过程中断后,才能够准确地在中断的位置继续读取后面的数据。但是如果您的光盘驱动器不支持精确流,也不是无药可救。ECA的采样偏移技术,可以通过其收集的几百张常见CD的特征库检测光盘驱动器的偏移值,校正光盘驱动器,使之能够在中断以后从正确的位置继续读取音频数据。但前提条件是您需要有CD特征库中几百张常见CD中的一张,您可以将自己手上最热门的正版CD放到光盘驱动器上,然后在EAC的“驱动器设置”对话框中选择“偏移/速度”选项卡,单击“检测读取采样率校正”按钮,让EAC通过CD的索引进行数据查询分析,如果您的音频CD被包括在特征库中,EAC将可以给出一个偏差值校正光盘驱动器。
注意,EAC的安全、快速和爆发三种读取音频数据模式的质量从高到低,其速度也是从快到慢。在安全模式下,由于EAC需要多次读取数据,速度将非常慢,所以如果您对音质的要求不是太高,而光盘驱动器又具有精确流特性,那么选择快速模式并关闭缓冲功能是一种较好的选择。
读取音频CD
设置好EAC后,将要处理的音频CD放到光盘驱动器内,EAC将自动读取音频CD内的轨道信息。如果您准备读取音频数据用于将其编码成MP3等数字音乐文件,等EAC显示出轨道信息后,您可以在“数据库”(Database)菜单上指向“获取CD信息”(Get CD Information From),选择“从外地Freedb”(Remote)将可以自动在网上查询准备处理的音频CD的信息。如果您的音频CD不太罕见的话,您可以从Freedb上得到CD信息,EAC将显示每一首歌曲的名称和所在专辑等资料,否则您将需要手工通过“数据库”菜单上的编辑选项自己增加这些信息。
设置好CD信息后,要考虑您需要选择哪一种方式来保存CD的音频数据,在EAC的“操作”菜单上您可以找到多种将整个音频CD保存为一个单一文件的选项,也可以将每一首歌曲独立保存为一个文件。
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抓取音频数据
不论采用哪种方式,您都必须记住,如果您准备将文件保存为WAV文件而不是直接编码为MP3之类的数字音乐文件,则需要选择“EAC”菜单中的“压缩选项”,在“压缩选项”对话框中去掉“外部压缩程序”选项卡中的“使用外部压缩程序”的复选框的选中状态,再通过“waveform”选项卡设置好WAV文件的采样频率。设置的具体方法是,将“WAV格式”(Waveform format)选择为“Microsoft PCM Converter”,“采样格式”(Sample format)选择为“44.1kHz,16位,立体声”。
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定义WAV压缩
如果您的目的是拷贝音频CD或者将CD在硬盘上进行备份,就一定要创建CUE文件,CUE文件在整张CD保存为单一文件时可以通过“抓取映像和创建CUE Sheet文件”命令自动创建,在每首歌曲独立保存为一个文件时,则可以通过“创建CUE Sheet文件”中的“多个带已校正间隙WAV文件”来创建标准的CUE文件。标准CUE文件除了能够供EAC和NERO等大部分刻录软件调用刻录光盘之外,还可以被DAEMON-TOOL等虚拟光盘驱动器软件用于模拟CD。
编码和刻录
使用EAC将音频CD的音频数据保存到电脑上以后,可以使用EAC直接刻录音频CD或使用其他编码器制作成其他格式的数字音乐文件。
刻录音频CD
如果EAC能够支持您的刻录机型号,那么使用EAC刻录音频CD将能够最大限度地保持音频CD的质量。在“工具”菜单中选择“刻录CD-R”,将出现一个“CD布局编辑器”对话框,在对话框的“文件”菜单中选择“载入CUE Sheet文件”,并选择刚才为音频CD创建的CUE文件,EAC将自动读取并检查CUE文件指向的音频文件是否存在,检查完毕,您就可以通过其“CD-R”菜单选择“刻录CD-R”开始拷贝音频CD了。
在“CD布局编辑器”对话框中,您还可以增加或者减少要刻录的内容,去掉或者增加一首歌曲都可以。但需要注意,如果您在保存了音频CD的音频数据后移动了保存的文件,就需要更改CUE文件的内容,使其指向音频文件的正确路径,否则EAC将报告错误并无法正确调入要刻录的文件。
如果EAC不支持您的刻录机型号,那么您就需要使用NERO之类支持调入CUE文件恢复CD信息的刻录软件来进行刻录,或者使用DAEMON-TOOL 之类的虚拟光盘驱动器软件将其模拟成一张音频CD后再进行刻录。
Lame编码MP3
目前,有许多种音频有损压缩技术可提供高品质的音乐质量,MP3的光环已不再如昔日般耀眼,但从流行的角度来说,MP3无疑还是首选。而且使用Lame编码的MP3音色纯厚、空间宽广、低音清晰、细节表现良好,多种编码模式可以满足不同用户的需求。但是要使用Lame编码器进行MP3编码,编码参数的设置是一个难点。由于Lame编码器以命令行方式运行,要使用哪种编码模式和哪种采样率完全由运行时的参数决定,而Lame编码器有数十个可选的参数,要按照这些参数定义出一套合适的编码参数非常困难。所以下面只向您介绍如何使用EAC的Lame编码器设置选项和Lame编码器的几种主要的预设参数。
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用EAC抓音轨编码MP3。
使用EAC,您可以将读取音频CD的音频数据和进行MP3编码的工作合二为一,只需要在EAC为Lame编码器设置好需要的编码参数后,单击EAC主界面上的MP3按钮并选择存储的位置就可以完成所有工作。
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定义外部压缩程序参数。
如果已经设置好CD信息,您还可以通过压缩选项设置中的“ID3 Tag”选项卡让EAC自动为每一首MP3文件命名和设置歌曲名称、专辑名称等资料。在默认情况下,EAC将Lame编码器定义在192kbps 的ABR编码方式下,用户也可以通过单击EAC主界面上的“EAC”菜单选择“压缩选项”,在“外部压缩程序”对话框中通过选项和下拉菜单选择另外几种编码方式。
此外,您也可以改变对话框中“参数使用方案”的“Use Defined Encoder”为“Lame MP3 Encoder”,然后在“追加的命令行参数”输入框内定义Lame编码器的编码参数。为了简化参数设置,避免各种不必要的试验参数,Lame开发者为用户提供了一套精心设计的预设参数,使用这套预置参数既可以压缩出高品质的MP3文件,又可以减少参数设置方面的麻烦。
下面简单介绍这些预设参数。
1. CBR参数。“--alt-preset insane”和“--alt-preset cbr 320”是最高品质的Lame编码参数。采用320Kbps的常数比特率,品质最高,文件最大。“--alt-preset cbr <比特率>”是用户自定义比特率的CBR参数,可选比特率80、96、112、128、160、192、224、256、320。
2. VBR参数。“--alt-preset extreme”是220~270Kbps左右的VBR编码方案,音质接近最高品质的320Kbps CBR编码文件,但文件小25%。“--alt-preset standard”是180~220Kbps左右的VBR编码方案,兼顾了音质和文件大小。“--alt-preset fast extreme”介于上面两种方案之间,音质较第一种方案差,文件比第二种方案大。同样地,参数“--alt-preset fast standard”比“--alt-preset standard”方案音质差些,但文件略小,压缩的速度更快。
3. ABR参数。“--alt-preset <比特率>”是用户自定义比特率的ABR参数,可选比特率80、96、112、128、160、192、224、256、320。
Monkeys Audio 编码APE
APE是目前流行的一种数字音乐文件格式,与MP3这类有损压缩方式不同,APE是一种无损压缩技术,也就是说当您将从音频CD上读取的音频数据文件压缩成APE格式后,您还可以再将APE格式的文件还原,而还原后的音乐文件与压缩前一模一样,没有任何损失。
由于压缩后的APE文件只有原文件一半左右大小,APE格式受到了许多音乐爱好者的喜爱,特别是对于希望通过网络传输音频CD的朋友来说,APE可以帮助他们节约大量的资源。
要将音频CD编码为APE格式,您需要安装Monkeys Audioww.monkeysaudio.com)这个音频处理软件,安装后,当您在EAC“压缩选项”对话框中选择了“使用外部压缩程序”后,原本用于设置WAV文件的“waveform”选项卡的选项将变成不可更改的状态,默认设置为使用Monkeys Audio Lossless Encoder V3.xx dll进行压缩,当您选择将音频CD的每首歌曲保存为一个WAV文件时,EAC将自动调用Monkeys Audio直接将从音频CD上读取的数据编码成无损的APE格式,您只需要按照平常保存为WAV文件的方式操作EAC,就可以制作出APE文件了。
另外,您已经保存下来的WAV文件或者从网上下载的APE文件也可以用Monkeys Audio进行压缩和解压缩,操作时您只需要在Monkeys Audio上的“方案”菜单中选择是需要压缩还是解压缩,然后通过“文件”菜单中的“添加文件”和“添加目录”选项将需要编码的文件添加到Monkeys Audio上,或者直接使用鼠标将文件拖到Monkeys Audio的主窗口中,然后单击主界面上的“压缩”或者“解压缩”,就可以将WAV文件压缩成APE格式,或将APE文件解压缩为WAV文件。
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用Monkeys Audio压缩或者解压缩
播放
对于希望通过互联网传输CD音质的数字音乐文件的朋友来说,APE无疑是非常吸引人的一种格式,而且配合EAC保存CD时创建的CUE文件,您还可以将从网上下载的APE文件解压缩后刻录成音频CD。此外,在安装Monkeys Audio的过程中,如果您的系统上已经安装了WinAmp这一播放软件,安装程序将为其安装APE文件的播放插件。有了APE的播放插件,WinAmp就可以在无须解压缩的情况下直接播放APE。
WinAmp
有了高品质的数字音乐文件,还得有合适的播放软件才能够真正享受到高品质的音乐,目前有不少音频播放软件可以支持MP3等音频文件,但其中最流行的却非WinAmp莫属了。
我们知道,数字音乐文件的播放,也就是将一个编码的文件解码并输出到声卡的过程,毫无疑问,要还原音乐文件的最佳音质,需要在WinAmp 的解码器和输入模块上下功夫。看到此处,可能不少使用WinAmp DFX渲染插件的朋友会认为自己已经使用了最佳的插件。事实上并非如此,正如笔者往往推荐朋友使用数字方式播放音频CD而不采用模拟方式一样,要追求好的音乐品质,在音乐从数据转到我们耳朵能够听到的声音的过程中,不必要的处理步骤越少越好,这样才能够最大限度地减少失真,最大限度地还原数字音乐原有的音质。DFX渲染效果或者能够为低品质的数字音乐带来一点音色丰富的错觉,但那绝非真正的音质提高。
要让WinAmp最好地还原数字音乐文件的效果,首先我们要选择一款好的解码器,APE格式的解码器由Monkeys Audio直接提供,在此就不必多说了,这里谈谈WinAmp的MP3解码器。
目前最流行的解码器当数MAD和MPG123,MPG123在德国和日本比较流行,而MAD在国外和国内都非常流行。这两种解码器都非常优秀,至于哪一个更好一点就得看您个人的爱好了,在http://www.mars.org/home/rob/proj/mpeg/上可以下载到MAD的WinAmp插件,在http://mp3decoders.mp3-tech.org/decoders_winampmpg123.html上可以下载MPG123的WinAmp插件。
安装完毕后打开WinAmp参数设置对话框,在插件一栏下面的输入插件列表中,您可以选择要使用的解码器并设置解码器的选项,需要设置的内容不多,但建议您将解码器设置为24bit解码,减少失真。
在WinAmp参数设置中您会发现,在输入插件下面还可以选择输出插件,一般来说,大多数输出插件都还可以,但为了与上面两种输入插件配合,最好还是使用著名的WinAmp插件作者PETER制作的OUT_WAVE.DLL SSRC和OUT_DIRECT.SOUND.DLL SSRC这两个输出插件。如果需要,您可以到http://www.fixdown.com/sort/n_86_1.htm上下载回来试试。对于Windows 98/Me的操作系统,建议使用OUT_WAVE.DLL SSRC;而对于Windows 2000/NT/XP之类的系统,则建议使用OUT_DIRECT.SOUND.DLL SSRC。
Foobar2000
如果您只注重播放效果,而不在意播放器的外观,也可以考虑下载Foobar2000(http://foobar2000.hydrogenaudio.org/)这个播放器,它是上面曾经提到的著名WinAmp插件作者PETER制作的一款播放器,目前还处在测试阶段,但已经非常受音乐爱好者的欢迎。这个播放器支持APE、MP3、Ogg Vorbis、MPC、FLAC、Ogg FLAC、WAV、MOD、SPC等多种音频文件,并且默认使用的解码器和输出模块正是上面推荐的插件。该软件只注重于播放的音乐质量而不注重界面,按照作者的说法:Foobar2000只关注功能、技术与高质量的音频回放,而不注重于华丽的外观。所以如果您想要支持外观更换或者视觉效果,Foobar2000就不适合您。
自己动手,制作高品质的数字音乐,其乐无穷。
CD音质数字音乐
所谓的CD音质只是一种说法,称之为高品质的数字音乐文件可能更为合适。数字音乐文件的品质主要取决于采样频率和比特率这两项指标。
声音是一种波,我们以极短的时间间隔把波形变成一系列的数字,也就是模拟信号到数字信号的转换,简称A/D转换,这就是采样,每秒钟采样的次数称为采样频率。常用的采样频率有11.025KHz、22.05KHz和44.1KHz。
理论上讲,采样频率越高音质越好。在采样时,采样点之间的时间间隔越小,即每秒钟采样的次数越多,采样频率越大,采样就越细腻逼真。但是由于人耳听觉分辨率毕竟有限,最大分辨率大约是20KHz左右,所以44.1KHz的采样频率已经可以满足要求了。
比特率表示记录音频数据每秒钟所需要的平均比特值,比特(bps)是计算机中最小的数据单位,指一个0或者1的数,通常我们使用Kbps(1024bps)作为单位。CD中的数字音乐比特率为1411.2Kbps,也就是记录1秒钟的CD音乐,需要1411.2×1024比特的数据,以往人们认为接近于CD音质的MP3数字音乐需要的比特率大约是128Kbps~192Kbps。但随着技术的发展,目前要求已经逐渐提高,但实际上怎么样才是CD音质的数字音乐往往因人而异,对于大部分人来说,192Kbps的MP3音质已经非常不错,但是如果您的耳朵比较灵敏,自然要求也就相应提高。
MP3编码模式
MP3有多种编码模式,最主要的是CBR、VBR和ABR模式,CBR(Constant Bitrate)模式采用常数比特率,也就是说该MP3每秒钟的数据流量是固定的,常见的MP3都是以CBR编码,这种编码模式的优点是压缩速度快,缺点是压缩出来的文件体积很大,但音质却不会有明显的提高,很容易造成硬盘空间的浪费。
相对地,VBR(Variable Bitrate)模式采用动态比特率,这种编码模式每秒钟的流量是可以变化的,压缩软件在压缩时根据音频数据即时确定使用什么比特率。编码的音乐较复杂时采用高比特率进行编码,音乐波型比较简单时就用比较低的比特率。采用这种编码模式的优点是可以有效利用空间,以质量为前提的同时兼顾了文件大小,缺点是编码的速度较慢,对于CPU性能较差的电脑来说是一个很大的负担。
ABR(Average Bitrate)模式采用平均比特率,这种编码模式在指定的平均比特率内以每50帧(30帧约1秒)为一段,将编码内容中低频和不敏感频率的段落使用相对较低的比特率,高频和大动态表现的段落使用高比特率。在编码的过程中大部分音频数据使用指定的比特率编码,剩余的部分通过动态调整进行优化。与相同比特率的CBR编码MP3文件相比,ABR编码的文件在大小上相差不多,但音质却提高不少。而且由于ABR编码时大部分内容使用指定的比特率,编码的速度比VBR编码模式要快很多,可以作为一种折衷的选择。
什么是无损压缩和有损压缩?
无损压缩也称冗余度压缩方法,利用数据的统计冗余进行压缩,具体来说就是解码图像和压缩编码前的数据严格相同,没有失真,从数学上讲是一种可逆运算。但压缩率受到数据统计冗余度的理论限制,一般为2:1到5:1。这类方法广泛用于文本数据、程序和指纹图像、医学图像等特殊应用场合的图像数据的压缩。由于压缩比的限制,仅使用无损压缩方法不可能解决图像和数字视频的存储和传输问题。
有损压缩方法也称为信息量压缩方法,利用了人类视觉或听觉对图像或声音中的某些频率成分不敏感的特性,允许压缩过程中损失一定的信息,也就是说解码图像和原始图像是有差别的,允许有一定的失真。所损失的部分对理解原始图像的影响较小,却换来了大得多的压缩比。有损压缩广泛应用于语音、图像和视频数据的压缩。
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