金鑫

【摘要】本文通過(guò)對(duì)吳江廣播電視臺(tái)視音頻的采編播過(guò)程中主流音頻的編碼分析及具體應(yīng)用，重點(diǎn)比較了有損編碼、無(wú)損編碼、無(wú)壓縮格式中常見(jiàn)的幾種格式特點(diǎn)、區(qū)別、應(yīng)用。最后，筆者通過(guò)分析總結(jié)，為各個(gè)欄目的編輯記者解決在節(jié)目生產(chǎn)過(guò)程中如何選擇合適的音頻編碼格式提供指導(dǎo)。

【關(guān)鍵字】音頻編碼 MP3 AAC WAV FLAC

一.引言

2018年1月，吳江區(qū)廣播電視臺(tái)獲得國(guó)家新聞初版廣電總局批復(fù)，成為全國(guó)首個(gè)獲批高標(biāo)清同播電視頻道的縣級(jí)廣播電視臺(tái)。高畫(huà)質(zhì)的視音頻生產(chǎn)需要大量高質(zhì)量的視頻音頻素材，在視音頻的素材選擇中，視頻素材往往因?yàn)橹饔^選擇的便捷性更容易選擇，音頻素材

選擇的科學(xué)性恰恰容易忽視也容易出現(xiàn)問(wèn)題。

二.幾種通用音頻格式的對(duì)比

音頻的格式影響了音頻素材最終的質(zhì)量，聯(lián)系到后期編輯軟件的使用，音頻格式又影響到音頻文件的使用效率和存儲(chǔ)占用，其中非編軟件對(duì)音頻文件解碼時(shí)的效率更會(huì)導(dǎo)致非編軟件假死或者意外退出。魚(yú)和熊掌是否能夠兼得，音頻格式既能提供一種高質(zhì)量的音頻文件，又能有很高的使用效率？

音頻文件的編碼一般分為無(wú)損壓縮、有損壓縮和無(wú)壓縮編碼三大類(lèi)。無(wú)損壓縮：原始音頻通過(guò)編碼后，原始音頻數(shù)據(jù)沒(méi)有任何信息損失，無(wú)損音頻文件一般需要專(zhuān)用播放器或者解碼器才能播放或者剪輯，最常見(jiàn)的格式就是FLAC。有損壓縮：音頻壓縮編碼原理主要是利用人類(lèi)聽(tīng)力覆蓋聲波頻率范圍較小的特性，采用損失一部分音頻原始信息并采用壓縮音頻比特率的方式換來(lái)較大的壓縮比，而壓縮中舍棄的原始音頻部分無(wú)法恢復(fù)，常見(jiàn)的有損壓縮格式主要有MP3、AAC。無(wú)壓縮編碼是相對(duì)壓縮編碼而言，最常見(jiàn)的無(wú)壓縮編碼就是WAVE（后綴WAV），顧名思義，無(wú)壓縮文件一般占用容量比較大。音頻格式有上百種，考慮到廣播電視各個(gè)制、編、播系統(tǒng)的兼容性，這里只討論集中最具代表性、廣播電視使用最廣的音頻格式。如下圖1，分別截圖大洋非編和索貝非編常用視音頻素材中音頻部分的編碼，下面筆者會(huì)對(duì)音頻格式中的MP3、AAC、WAVE、FLAC著重進(jìn)行比較分析。

1.有損壓縮MP3與AAC的區(qū)別。

MP3具體指的是Moving Picture Experts Group（MPEG）標(biāo)準(zhǔn)中的音頻部分，也就是MPEG標(biāo)準(zhǔn)中的音頻層。在MPEG標(biāo)準(zhǔn)中，音頻編碼方式根據(jù)不同的壓縮質(zhì)量和編碼處理，音頻層可分成MP1、MP2、MP3，其中MP2和MP3在我們廣播電視節(jié)目生產(chǎn)中比較常見(jiàn)。MP3音頻格式是一種有損壓縮，通過(guò)舍棄原始音頻文件中12KHz到16KHz這部分高音頻來(lái)?yè)Q取壓縮空間，壓縮后能夠保持低音頻部分不失真，主觀聽(tīng)覺(jué)幾乎無(wú)差別。MP3音頻格式支持多種采樣率，既可以用64Kbps或更低的采樣頻率來(lái)壓縮空間，也可以用320Kbps的高采樣頻率來(lái)達(dá)到優(yōu)秀的音質(zhì)。這里特別提到的是，廣播上的播出系統(tǒng)一般采用S48后綴的音頻格式，這種特殊格式是根據(jù)英夫美迪公司的定義，S48音頻格式其實(shí)是比特率為256kb/s，采樣頻率為48kHz的MP2格式。如圖2

AAC同樣是屬于有損壓縮的編碼方式，是在MP3基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的。AAC編碼方式與MP3還存相似性，但是相比MP3，AAC的編碼效率更高，AAC常用的壓縮比為18：1，高于MP3的10：1的常用壓縮比。在擁有高壓縮比的同時(shí)，AAC的音頻質(zhì)量反而更好，根據(jù)Dolby Laboratories Inc（杜比實(shí)驗(yàn)室）的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，表明碼率為96Kbps AAC音頻格式表現(xiàn)超過(guò)了碼率為128Kbps的MP3音頻格式，當(dāng)兩種音頻編碼同時(shí)采用128Kbps碼率時(shí)，AAC格式的音質(zhì)明顯好于MP3格式。

盡管AAC各方面優(yōu)于MP3，但是MP3通過(guò)流行音樂(lè)市場(chǎng)占據(jù)份額是無(wú)法被撼動(dòng)的，事實(shí)上除了蘋(píng)果的iTunes Store支持AAC以外，互聯(lián)網(wǎng)中音樂(lè)網(wǎng)站的音頻文件下載格式以MP3為主，因此，在我們廣播電視專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，往往能拿到的有損壓縮音樂(lè)素材以MP3居多。當(dāng)然，在我們專(zhuān)業(yè)非編領(lǐng)域，高壓縮高清素材H264格式還是封裝了AAC的音頻，見(jiàn)圖1。另外，不管是AAC格式還是MP3格式，與APE、FLAC等無(wú)損格式相比音質(zhì)還是存在質(zhì)的差距。

2.WAVE（WAV）格式分析

WAVE音頻格式常見(jiàn)的擴(kuò)展名為WAV，所以通常我們把WAVE也寫(xiě)作WAV，它是微軟公司主導(dǎo)開(kāi)發(fā)的一種音頻文件格式，WAVE打開(kāi)工具就是我們熟知的WINDOWS自帶媒體播放器MediaPlayer。WAVE音頻格式通常是是PCM或壓縮型，屬于無(wú)損音樂(lè)，單個(gè)文件較大，通常采用的音頻編碼方式是脈沖編碼調(diào)制（PCM）或線性脈沖編碼調(diào)制（LPCM）。音頻編碼格式LPCM是一種無(wú)壓縮音頻數(shù)字化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)音頻文件的原音重現(xiàn)，因此在廣播電視臺(tái)非編、媒資系統(tǒng)中廣泛的應(yīng)用。在非編、媒資等系統(tǒng)的應(yīng)用中，視音頻中音頻編碼還有一種為PCM，其實(shí)PCM和LPCM原理是一樣的，區(qū)別P C M是非線性脈沖編碼調(diào)制，即與LPCM編碼過(guò)程中的量化方式不同，不同的軟件服務(wù)商采用不同的編碼器及編碼方式，兩種無(wú)壓縮編碼方式都普遍存在。如圖3

盡管無(wú)壓縮的WAVE音頻文件較大，單個(gè)WAVE文件最大能達(dá)到4GB，但是在廣播電視領(lǐng)域，音頻文件相對(duì)龐大的視頻文件，存儲(chǔ)空間可以相對(duì)忽略，我們常見(jiàn)的各類(lèi)非編軟件的高碼率素材中，音頻部分一般是以LPCM的方式存在，音頻文件也以WAVE作為媒資入庫(kù)的首選。

3.FLAC格式分析

FLAC是一種開(kāi)源的無(wú)損音頻壓縮格式，區(qū)別于有損壓縮編碼，它不會(huì)破壞任何原有的音頻信息，可以簡(jiǎn)單理解為是一種介于WAVE和MP3及AAC之間的音頻格式。相比WAVE的無(wú)壓縮（LPCM）產(chǎn)生的大文件，F(xiàn)LAC通過(guò)壓縮可以節(jié)省45%左右的空間，F(xiàn)LAC的音質(zhì)反而優(yōu)于MP3和AAC，從互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用上來(lái)說(shuō)，發(fā)燒級(jí)別的HI-FI播放器普遍支持FLAC。

這里要特地談到另外一個(gè)常見(jiàn)的無(wú)損音頻壓縮格式APE。通常，APE編碼方式將音頻CD數(shù)據(jù)文件進(jìn)行壓縮編碼后，可以實(shí)現(xiàn)APE格式的文件還原成母盤(pán)。但是，APE的音頻格式有一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，容錯(cuò)性很差，部分錯(cuò)誤就能導(dǎo)致整首APE音樂(lè)作廢。所以，互聯(lián)網(wǎng)最主流的無(wú)損音頻格式非FLAC莫屬，無(wú)所無(wú)損音頻壓縮格式我們以FLAC為例。

三.音頻編碼格式選擇策略

1.原始音頻的保存。媒資系統(tǒng)、非編系統(tǒng)有足夠的空間存儲(chǔ)音頻文件，我們應(yīng)該將音頻質(zhì)量盡可能的還原其原生態(tài)，特別是在音樂(lè)類(lèi)，采用無(wú)壓縮WAVE格式（LPCM）保存能更好的保留音頻的層次及豐富的內(nèi)容。WAVE格式通常設(shè)置為44.1K的取樣頻率，16位量化指標(biāo)，我們攝像機(jī)的同期聲采集、配音間配音、演播室口播都宜采用這樣的格式。我們廣播電臺(tái)節(jié)目播出系統(tǒng)采用比特率為256kb/s，采樣頻率為48kHz的S48音頻格式。

2.音頻素材的選擇和非線編輯。非線編輯需要考慮視音頻素材的效率問(wèn)題，音頻素材過(guò)長(zhǎng)，勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)預(yù)覽效率低、剪輯卡頓等問(wèn)題。音頻素材的首選是采用有損壓縮MP3、AAC格式，根據(jù)杜比實(shí)驗(yàn)室結(jié)論表明碼率為96Kbps AAC音頻格式表現(xiàn)超過(guò)了碼率為128Kbps的MP3音頻格式，當(dāng)兩種音頻編碼同時(shí)采用128Kbps碼率時(shí)，AAC格式的音質(zhì)明顯好于MP3格式。那么我們?cè)跅l件允許的情況下可以選擇128Kbps的AAC音頻格式，使用MP3音頻格式的碼率也不能低于128Kbps。

3.無(wú)損壓縮的FLAC格式比較適合于專(zhuān)題類(lèi)節(jié)目的制作。互聯(lián)網(wǎng)和專(zhuān)業(yè)音樂(lè)網(wǎng)站能夠找到的最佳音源基本都采用FLAC或者APE的格式，一般可選擇320Kbps或者192Kbps的碼率

四.結(jié)束語(yǔ)

筆者認(rèn)為，音頻編碼的選擇是節(jié)目生產(chǎn)過(guò)程中不容忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，同時(shí)不光是音頻，視頻、圖片、文檔的格式也應(yīng)該全面的進(jìn)行考慮和分類(lèi)。作為全國(guó)首家高清同播的縣級(jí)電視臺(tái)更應(yīng)結(jié)合媒體融合的要求，統(tǒng)籌經(jīng)營(yíng)，與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新，適應(yīng)媒體發(fā)展的腳步。B&P