无损音频的简单理解

sdiy2000 · 发表于 2004-6-26 08:59:30

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［作者：蓝色网际   转贴自：美丽元素］

关于 APE 是否无损或如何无损的问题经常看到有人问。其实美丽的音频设备和技术区已经有过不少的讨论了，这里还有讨论 APE 比特率大小是否与音质有关的讨论。
bbs/index.php?showtopic=17997
重复的问题我就不说了，在这里我只是想用最简单最常用的工具说明 APE 如何的无损，以及 foobar2000 转换的 APE 是否与 Monkey&#39s Audio 一样。

首先找了一张正版 CD，用 EAC 抓取其中的一首歌，命名为 WAV.wav。
然后启动 MAC(Monkey&#39s Audio Compressor)把它压为 APE，文件名: APE.ape(保留源文件)。
为了有个对比，还用 LAME 压成 MP3，insane 模式，文件名: MP3.mp3。
然后各自进行逆转换: APE.ape 转换为 APE--WAV.wav，MP3.mp3 转换为 MP3--WAV.wav。
那么只需要看看这样转换后的文件是否每一个字节都一样即可得出结论。

1. 用 WinRAR 比较
WinRAR 基本上人手一份吧，这个最简单了，把 WAV.wav、APE--WAV.wav、MP3--WAV.wav 压缩成一个压缩包，然后打开找到 CRC32 一栏。

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CRC是什么东西呢？其实我们大家都不应该会对它陌生，回忆一下？你用过RAR和ZIP等压缩软件吗？它们是不是常常会给你一个恼人的“CRC校验错误”信息呢？我想你应该明白了吧，CRC就是块数据的计算值，它的全称是“Cyclic Redundancy Check”，中文名是“循环冗余码”，“CRC校验”就是“循环冗余校验”。

CRC有什么用呢？它的应用范围很广泛，最常见的就是在网络传输中进行信息的校对。其实我们大可以把它应用到软件保护中去，因为它的计算是非常非常非常严格的。严格到什么程度呢？你的程序只要被改动了一个字节（甚至只是大小写的改动），它的值就会跟原来的不同。所以只要给你的“原”程序计算好CRC值，储存在某个地方，然后在程序中随机地再对文件进行CRC校验，接着跟第一次生成并保存好的CRC值进行比较，如果相等的话就说明你的程序没有被修改/破解过，如果不等的话，那么很可能你的程序遭到了病毒的感染，或者被Cracker用16进制工具暴力破解过了。
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看了上面的 CRC 的简介再看看 WinRAR 里的 CRC32 代码，这就证明了 APE 与 WAV 如何转换，都是无损的，而 WAV -> MP3 就不行了，转换回来后已经和原来的文件不一致了。

2. 用 WinMD5

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MD5的实际应用是对一段Message(字节串)产生fingerprint(指纹)，可以防止被“篡改”，其广泛用于加密和解密技术上。
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在 Linux 下可以用 md5sum 文件来得到一个值，如果两个文件的 MD5 值都一样的话，那么他们就是一样的文件。Windows 下可以用 WinMD5 来得到 MD5 校验码。
运行 WinMD5 后把这三个 WAV 文件都拖到窗口里即可计算出 MD5 校验码，APE 转换的 WAV MD5 校验码与源文件的一致再次说明了 APE 是如何无损的。

3. 用 foobar2000 的 bitcompare 比较

foobar2000 的 bitcompare 组件对歌曲进行样本比较，然后报告于控制台信息框里，好处就是无需进行上面的逆转换。

把 WAV.wav、MP3.mp3、APE.ape 加入播放列表后首先选中 WAV.wav 和 MP3.mp3，在弹出右键菜单里选择“Bit-compare two tracks”。呵呵，刚开始不久就发现了第一个不同的样本，最后总共发现了 25718459 个不同的样本。

WAV.wav 和 APE.ape 的比较就不一样了，结果是无不同。

下面再来看 foobar2000 的 Diskwriter 转换。很多人常常问这样的转换和用 MAC 的转换(或者称为解压)有什么不同，下面我们就来看看有什么不同。

转换后得到 001.APE.wav 的文件，下面看看与原 WAV.wav 文件的 MD5 比较。有什么结果？结果就是没什么不同。

所以 foobar2000 的 Diskwriter 转换为 WAV (注意是 WAV PCM定点，不是 WAV PCM32位浮点)与 MAC 的转换一致。

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上面验证了 foobar2000 的 Diskwriter 转换与 MAC 的转换一致。也就是解码部分一致，那么编码呢？我们先把 WAV.wav 用 foobar2000 的 Diskwriter 转换为 APE 格式，在转换为 WAV 格式，文件名为 001.001.WAV.wav 下面是与原 WAV.wav 的 MD5 比较。也是没什么不同。

形象的理解
你可以把 APE 理解为一种类似于 ZIP、RAR 的特殊的专门用于音频压缩的压缩格式，它的压缩比大约为 2:1 远大于 ZIP 等常规压缩软件对 WAV 的压缩。而 foobar2000 的 APE 解码器则相当于一个解压缩程序，在播放器播放的时候边解压边播放。我们也知道一个 ZIP 文件用 WinZIP 或是 WinRAR 来解压得到的文件是没什么不同的，所以我们无论用什么软件来编码、解码 APE，中间无论经过多少次 APE - > WAV、WAV -> APE 的转换，它都可以做到没有一个字节的损失。任何“WAV 比 APE 音质更好的”说法都是站不住脚的，据说能听出 WAV 与 APE 差别的人我建议你进行盲听测试后再做结论。

至于 APE 的几个参数: Normal、Insane 等更与音质一点边都不粘，熟悉 WinRAR 的人应该知道压缩的时候可以选择压缩方式吧(最快、标准、最好)，所对应的也就是压缩率的不同而异。所不同的除了压缩出来的文件大小不同外就是播放的时候占用 CPU 资源的不同，在我的机器上播放 Insane 方式的 APE 比 Normal 的 CPU 占用多出了 30 个百分点左右。

上面说到了只说到了 APE，那么 FLAC 呢？你可以不管，它是什么格式的你可以不管，你只需要抓住它们的本质既可，他们都是无损压缩的，所谓的殊途同归，那么它们怎么压缩再解压缩得到的都是同一个文件。

最后在啰嗦一下不同的无损格式他们的音质又没有差别。
不管是什么格式播放的时候都由输入插件解码为 PCM，只要是无损格式，转换为 PCM 后都是同一个文件(指的是文件的每一个字节都一致)。换句话说，如果你能听出区别来就是说同一个 WAV 文件你能听出几种不同的差别来？所以不要相信“好像 APE 和 FLAC 音质稍有不同”的说法，最有说服力的证据就是盲听测试，如果没有进行过，那么你可以认为是心理作用的影响。

附:常见的无损压缩格式
APE、FLAC、LA、OptimFROG、TTA、WavePack、Shorten、WMA Lossless、Real 10 Lossess、Apple Lossless