MP3播放器的应用/实战全攻略（下）编码篇..::小熊在线-硬件文章

MP3播放器的应用/实战全攻略（下）编码篇

〖原创〗小熊在线－整容失败　北京 2003年07月17日14:28

	［文章简介］阅读人次很多朋友买了MP3Player以后总是嫌音质不好，换了一附好耳机以后还是没有多大改善，难道MP3的音质真的不能得到很好的解决吗... (4651 字)

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其实很大一部分购买和使用MP3的朋友是看中的是MP3良好的便携性和比效不错的音质，MP3的便携性确实是无庸置疑的事实,它的体积和抗震性已经近乎完美，不过它的音质却有很多朋友在抱怨，说其失真效大，经常会用爆音，其中大部分原因是耳机引起的，但是还有很多确是编码的原因所引起。

如果论断编码的好坏，我们还是要从MP3压缩技术本身谈起，MP3的全称是MPEG Audio Layer-3，它是1987年在数字音频广播的框架上，开创的“感知音频”编码研究，最后的研究结果是发明出了一种强有效的算法，也就是后来的MPEG Audio Layer技术。

● 首先我们需要了解MP3是什么？

MPEG Audio Layer技术其实是一种数据压缩技术，在没有压缩的情况下典型的数字音频信号是以16位方式采样并以两倍于实际音频带宽进行记录的（例如：44.1KHZ的CD音质），这时每一秒钟的立体声CD音质音乐需要高达1400Kbit的数据来回放。可是通过使用MPEG Audio Layer音频编码，你可以把原来CD上的音频数据量缩小为原来的十分之一左右，而且损失的音质微乎其微。如果采用更高的压缩比例，如二十四分之一时，音频数据量还会进一步缩小，而音质的损失也不大，很明显这种技术比简单地降低采样大小和记录频率而得到的声音质量要好得多。我们可以简单的认为通过“感知编码”技术，可以把人耳对声波的感知进行了效好的定位。

MPEG Audio Layer技术走过了三个阶段，也就是我们常说的压缩到第一层，第二层或第三层，对应的表达法是MP1，MP2和目前最常用的MP3，当然这三个阶段的压缩比率也是不一样的，在MP1时压缩比率为1:4（即每个立体声信号为384 kbps）,在MP2时压缩比率为1:6到1:8（即每个立体声信号为256到192 kbps），而到了MP3时压缩比率仅为1:10到1:12（即每个立体声信号为128到112 kbps）。虽然压缩比率在不断的增加，但是音质不但没有因此而降低，反而因技术的提升得到了进一步的优化。通过增强立体声效果和限制音频带宽，这套编码方案可以在即使很低的比特率下也能获得可以接受的声音质量。MP3是MPEG音频编码家庭中最有力的成员。对于既定的声音质量，它能提供最低的比特率，或者说，对于既定的比特率，它能获得最好的声音质量,也就是我们常说的性价比最高的状态。

也许有的朋友会问到Layer-1，Layer-2，Layer-3之间有什么不同？它门之间是否兼容？答案是肯定的,这三种编码解码是继承性地兼容的，也就是说，Layer-n的解码器可以解码用Layer-n或低于N的所有Layer来编码的音频流。对于每一个Layer，都有一个标准指定了比特流的格式和解码器。为了将来的改进和开发，它没有指定编码器，但对于每一个Layer的编码器都有一个目地性的“航标”给出了一个范例，而且所有的编码器都使用相同的基本结构。编码机制也可以描述为“感知噪音型”或“感知边带/可变编码”。编码器通过计算滤波器部分分析音频信号的频谱组成并应用精神听觉模式来估计仅仅可以注意得到的噪音频段。在其量化和编码阶段，编码器尝试分配尽可能的数据比特位数以同时满足比特率和屏蔽要求。

所有的Layer的比率都允许工作在相似的比特率。以下就是这三个阶段的工作频段。

　　Layer-1: 从 32 kbps 到 448 kbps
　　Layer-2: 从 32 kbps 到 384 kbps
　　Layer-3: 从 32 kbps 到 320 kbps

　　解码器的复杂程度的多少也进一步的影响到音频回放的好坏，它唯一的任务是从已编码的频谱成分中把音频信号重新合成出来，正如大家所熟悉的Winamp播放软件，也是在不断的改进解码器的运算方式从而达到优化音质的效果。所有的Layer都能使用32，44.1或48KHZ采样频率。

让我们看看MP3技术的压缩的表现情况

音质	带宽	模式	比特率	压缩比
电话音质	2.5 kHz	普通	8 kbps	96:1
AM调频	7.5 kHz	立体声	32 kbps	24:1
FM调频	11 kHz	立体声	56至64 kbps	26至24:1
接近CD	15 kHz	立体声	96 kbps	16:1
仅次于CD	>15 kHz	立体声	112至128 kbps	14至12:1

不难看出在人耳的听觉测试中，MPEG Layer-3令人难忘地证实了它的出众的性能。在压缩率为1:12的时候（大约每通道128K比特/S）维持了原来声音的质量。如果一个方案可以通过大约为12KHZ的有限的带宽，一个合理的立体声声质可以达到1:24的压缩率，可以看MPEG Audio Layer－3是众多要求低比特率，高音质的应用的关键。

由表中我们可以看出在128Kbps时其音质就已经和CD的音质不远了，再看一下我们压缩的比率在MP3的时候的工作频段是从 32 kbps 到 320 kbps，从这两个数据我们可以得出，想在MP3编码器中得到CD的音质并不是很难的事，只要减少一点压缩比率即可。其实MP3压缩到256k的时候在绝大部分人的耳朵里已经和CD的音质没有区别了，即使是有差别也需要借助其它仪器才能发现，就更不用说320k的时候了。那么也就是说：绝大多数的时候，我们听到的MP3的音质远远不如CD的音质并不是MP3技术本身引起的了！

● 造成MP3音质下降的几个主要原因和解决方法

１、音源本身的问题

用于压制MP3的音源很多时候都不大理想，如用rm，老式的磁带，盗版CD，或其它已经经过压缩的音源。在这种情况下多半是一些以前的老歌用对录线录到电脑上，再压缩成MP3，在此过程中，当然少不了交流声，电磁干扰声等等。如果是这样的话，失真和噪音是不可避免的，目前来看效好的解决办法是用原版CD直接压缩，要是没有原版CD的音源我们也可以通过一些消噪的程序软件进行弥补。

２、压缩编码的问题

现在互联网上的绝大多数的MP3的压制是用128kbps的比特率，在这一比特率下绝大多数人的耳朵都会被满足，低于这个标准的不建议使用。在软件的选择上也有一定的要求，现在有很多软件都支持音频抓轨，建议选一款有优化算法的软件,这类软件大多有“消噪，质量优先和可变比特率”等优化音质的措施，目前这方面比效好的软件首推LAME，如果还嫌音质不好的网友也可以使用196kbps或以上的比特率进行压缩。

３、压缩解码的问题

这种问题有两种情况：一种是在电脑上用软件解码，这方面各大软件厂商直到现在还在不断的优化中，相信很多朋友的电脑中一定装了Winamp吧！从它的升级速度和音频质量来看技术已经成熟，不过，因为软件解码要打开电脑，电脑中声卡质量的好坏（例如：创新的声卡就有消噪功能）和其它噪音（例如：交流声，风扇声，电磁干扰等）的大小，对MP3的回放影响相当大；另外一种则是硬件IC解码，也就是我们常用的MP3播放器的解码技术（包括部分光盘设备的解码技术），由于MP3播放器（使用闪存的产品）中没有机械部件在电脑中才会有的其它噪音在MP3播放器上迎刃而解，硬件IC技术在经过了几年的长足发展，现如今已经相当成熟，也不会再存在技术瓶颈等问题。

目前市场上MP3播放器中常用的芯片有Sigmatel，Actions，Sunplus，MosArt，Atmel，Telechip，ST，PHILIPS，CRYSTAL等，这其中Actions为中国公司的产品，而市场上最常见的芯片一般是ST和Telechip

该图中即为ST主IC

这个则是Telechip的主IC

从以上几点不难看出想要解决MP3音质不好的问题，使得MP3播放器的音质达到CD的音质要从多个方面一起着手。首先，要找到良好的音源（推荐使用原版CD）；其次，压缩的比特率最好在128kbps或以上（需要播放器支持）；再次，选一款好的MP3播放器（最好能够支持256kbps以上比特率）；最后，用较优秀压缩编码软件和该软件最优秀的算法（压的速度慢一点也没关系）。当这些条件都一一满足后，你可能会惊奇的发现，你的MP3播放器和CD播放器的音质已经不再有什么区别了。可是人类的欲望从来就没有停止过，我们还在不停的研究更好的编码技术，从而使压缩比率更大，音质更好。

● 目前一些其它的音频编码技术和规格

MP3pro

2001年6月14日法国的汤姆森多媒体公司与德国Fraunhofer集成电路协会共同研究了一项新的译码技术——MP3pro。据介绍：MP3pro是基于MP3技术改良而来，在与MP3格式同样的音质下，文件的大小却只需原来的一半。值得我们注意的是，该技术与目前的MP3技术之间相互兼容，MP3pro播放器可以播放原来的MP3音乐，反过来，原来的MP3播放器也同样可以播放MP3pro音乐。也就是说在MP3上要用128kbps来达到的音质，在MP3pro上用64kbps就能够实现，但是由于技术版权等问题，并且涉汲到了多个公司技术专利，需要高昂的专利费用等原因，这一项比效有潜力的技术就这样被无耐的淹没了。

RealAudio

这是由Real Networks公司推出的一种文件格式，其最大的特点就是可以实时传输音频信息，尤其是在网速较慢的情况下（如：播号上网），仍然可以较为流畅地传送数据，因此RealAudio主要适用于网络上的在线播放。现在的RealAudio文件格式主要有RA(RealAudio)、RM（RealMedia，RealAudio G2）、RMX(RealAudio Secured)等三种，这些文件的共同性在于随着网络带宽的不同而改变声音的质量，在保证大多数人听到流畅声音的前提下，令带宽较宽敞的听众获得较好的音质。不过这种声音格式的音质由于受到自身编码的影响，只能够达到广播收音的质量，所以在随身听的市场上也没有得到广泛的推广。

WMA

Windows Media Audio是微软在互联网音频、视频领域的力作。WMA格式可以减少数据的流量并且能但保持音质的方法来达到更高的压缩率目的，其压缩率一般可以达到1:18。此外，WMA还可以通过数字防伪管理（Digital Rights Management）方案加入防止拷贝，或者加入限制播放时间和播放次数，甚至是播放机器的限制，可有力地防止盗版。就是这种技术的优越性和微软老大在软件业上的霸主地位，WMA在初期阶段就已经收到了良好的效果。有利就有弊，介于微软喜欢垄断的作风，这个技术目前来说，不能完全开放源代码是阻碍它发展的最大祸端，而且数字防伪管理（Digital Rights Management）方案更让这种格式的音乐不能像MP3那样，一时之间红遍全球每一个有网络的角落。不过我们不可小视的是微软的实力，由于众厂商的支持，现在生产的大部分MP3播放器大都已经开始支持WMA格式了，谁有能知道在不久的将来MP3播放器会不会改叫WMA播放器呢？只能让我们拭目以待吧！

● 在MP3播放器的购买和使用中还需要注意的几点事项：

１、现在有MP3播放器市场比效混乱，很多三无的小厂商也如雨后春笋般的冒了出来，这些小厂的产品不但质量得不到保证，而且售后服务更没有完善的渠道，所以这里建议想购买MP3的朋友，最好选择一些质量和售后效好的厂家。

２、尽管MP3编码技术本身支持从 32 kbps 到 320 kbps的比特率，但是跟据硬件IC的不同，每个型号的产品支持的最高限度也不同，想要效高音质的朋友们要选一款支持128 kbps 以上的产品，当然MP3音乐本身也要能压制成对应的比特率哦！

３、虽然很多音频软件都支持CD抓轨，比如**解霸什么的，不过选一款好的抓轨软件才能发挥出音乐本身的魅力，真正压缩的时候也需要一款好的软件来进行，这里推荐用LAME，为什么？我就不多说了，用过的地球人都知道了。

４、绝大多数的MP3播放器都已经开始支持WMA格式了，WMA格式的好处就是体积比MP3还小，音质却更好，但是目前来看WMA的硬件解码技术由于微软老大在软件上的控制还没有发展成熟，音质还有待进一步的提升，而且WMA格式的文件会涉汲到版权问题，在MP3播放器上的COPY不一定能正常播放（因每个厂家的控件都不一样，这里就不一一介绍了）。

最后小编在这祝广大网友都用好MP3，听好音乐，如果有网友还有关于MP3的问题也可以登录我们的MD/MP3/随身听论坛进行讨论。

小熊在线－整容失败 　北京 2003年07月17日14:28

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