MP3上常用数字音频格式
一．技术原理
1.音频格式
数字化音频格式的出现，是为了满足复制、存储、传输的需求。简单的说，早期的模拟音频格式，存在着复制失真和因为介质磨损而失效的问题。从CD盘的存储开始，数字格式音频文件开始普及，但又产生了一个问题——存储体积上的限制，同时CD盘仍然存在磨损的现象，如果保存到硬盘上（相对存储时间更长），在当时存储介质（主要是硬盘）仍然昂贵的情况下，也不是好的解决方法。而互联网的出现，更产生了远距离传输文件的要求，在带宽的制约下，缩小文件体积的需求变得更加强烈，这些都从外部因素上导致了有损压缩数字音频格式产生！
而从内部因素来说，随着电脑运算、编码能力的提高、各种声学心理模式的进步，促进了各种有损压缩数字音频格式的层出不穷。如果光从历史及现在曾经涌现出的编码格式来看，应该会列举出很多，而在MP3机上使用的音频格式，我们向大家介绍的主要有如下几种——MP3（CBR、VBR、ABR）、WMA、ADPCM。
（1）MP3（CBR、VBR、ABR）MP3应该算目前使用用户最多的有损压缩数字音频格式了。它的全称是MPEG(MPEG：Moving Picture Experts Group) Audio Layer-3，1993年由德国夫朗和费研究院和法国汤姆生公司合作发展成功。
刚出现时它的编码技术并不完善，它更像一个编码标准框架，留待人们去完善。早期的MP3编码采用的的是固定编码率的方式（CBR ），我们常看到的128KBPS，就是代表它是以128KBPS固定数据速率编码——你可以提高这个编码率，最高可以到320KBPS，音质会更好，自然，文件的体积会相应增大。
因为MP3的编码方式是开放的，你可以在这个标准框架的基础上自己选择不同的声学原理进行压缩处理，所以，很快由Xing公司推出可变编码率的压缩方式（VBR）。它的原理就是利用将一首歌的复杂部分用高 bitrate 编码，简单部分用低 bitrate 编码，通过这种方式，进一步取得质量和体积的统一。当然，早期的Xing 编码器的 VBR 算法很差，音质与 CBR （固定码率）相去甚远。但是，这种算法指明了一种方向，其他开发者纷纷推出自己的VBR算法，使得效果一直在改进。目前公认比较好的首推 LAME，它完美地实现了 VBR 算法，而且它是是完全免费的软件，并且由爱好者组成的开发团队一直在不断的发展完善。
而在VBR的基础上，LAME更加发展出ABR算法。ABR（Average Bitrate）平均比特率，是VBR的一种插值参数。LAME针对CBR不佳的文件体积比和VBR生成文件大小不定的特点独创了这种编码模式。ABR在指定的文件大小内，以每50帧（30帧约1秒）为一段，低频和不敏感频率使用相对低的流量，高频和大动态表现时使用高流量，可以做为VBR和CBR的一种折衷选择。
（2）WMA
WMA是Windows Media Audio的缩写，是微软力推的数字音乐格式。微软官方宣布的资料中称WMA格式的可保护性极强，甚至可以限定播放机器、播放时间及播放次数，具有相当的版权保护能力。
应该说，WMA的推出，就是针对MP3没有版权限制的缺点而来——普通用户可能很欢迎这种格式，但作为版权拥有者的唱片公司来说，它们更喜欢难以复制拷贝的音乐压缩技术，而微软的WMA则照顾到了这些唱片公司的需求，可以预见，唱片业可能将全力支持WMA标准。
除了版权保护外，WMA还在压缩比上进行了深化，它的目标是在相同音质条件下文件体积可以变的更小（当然，只在MP3低于192KBPS码率的情况下有效，实际上当采用LAME算法压缩MP3格式时，高于192KBPS时普遍的反映是MP3的音质要好于WMA）。
不管怎么说，微软想介入的领域，它总能凭着自己的强大实力和在软件上的垄断地位，获得它想要的东西（尽管技术上它并不总是最出色）——这场战争应该是微软在数码音频格式领域的另一个IE与Netscape的战争版本。
小结：因为本文的目的是针对MP3机上使用的数码音频格式而撰写的，所以，在播放格式上我只介绍目前MP3上常用的两种格式：MP3与WMA。如果从数码音频格式的角度来说，除了提到的这两个格式外，还有很多其他的格式：RA、MIDI、VQF、ATRAC、ATRAC3、Vorbis、AIF/AIFF、MP3PRO、Ogg、Dolby®Pro Logic®、Dolby Digital 5.1、Qdesign QDX、ATRAC3、VoiceAge等等。
其实随着电脑运算能力的增强、声学原理认识的进步、压缩技术的发展，还会涌现出更多的数字压缩音频格式——相比前面提到的MP3、WMA，它们或者从压缩比上下工夫、或者从版权保护上下工夫（有正反的取舍，有的要，有的不要）、或者从音质上下工夫。
但是，请注意：格式的技术先进并不代表市场！
一种格式的流行，乃至成为一种使用数量上的标准，除了技术因素外，还取决于其他的因素。就我个人的看法，先入为主的影响是很大的，以MP3来说，正因为目前它在用户规模上是最大的，所以尽管它的压缩比、音质、版权保护方面都存在缺点，但是用户很容易形成一种惯性——获得MP3文件越容易，越多用户加入这个行列；反过来促进越多文件采用这种格式存储——这就形成了一个正向循环，加上因为更多的播放软件支持MP3、更多的第三方开发更先进的编码算法，这些都推动MP3在自身格式上的进步，又导致用户使用上的更加普及（正如我上面提到的那么多种格式，读者不说曾经使用过或了解，有些格式的名称大家是否听过都是疑问）。
所以，短期内我个人还是看好MP3格式的发展——除了上面提到的非技术因素外，随着存储介质容量和网络带宽的进一步增大，压缩比或许正变得不那么重要了（我现在敢大胆的使用高于192KBPS码率压缩自己的CD，遇到经典的，我甚至直接使用320KBPS，原因无它，我的电脑硬盘是120G，而这个配置还在逐渐落伍）；版权保护也是双刃剑，对厂商而言是好事，对用户则是排斥的心理。
因此，在本章节的最后，我并不做MP3、WMA格式与其他格式的对比，仅以这两个目前在MP3机上使用最频繁的格式来做一番对比。
从压缩比角度来说，在低于192KBPS的条件下，WMA可以在同样音质条件下获得比MP3文件更小的体积——甚至一半。
所以如果你的MP3容量并不大，而且你并不追求音质的更完美（特别当你的用途是听一些英语教材、相声、评书类不要求音质、回放效果的时候），假如你的MP3机支持WMA格式的播放，那么恭喜你——你的MP3机容量可以变相的增大一倍。
反过来，如果你的MP3容量有够大（目前的主流应该是往128M发展），而且又注重音质感受，那么强烈建议你使用LAME压缩算法平均192KBPS以上码率压缩，你会发现，和你往常使用的128KBPS码率文件相比，会获得不同的感受（当然，还和MP3机的音质处理效果、耳机的选择相关）。
这些是从我个人使用中获得的感受，你可以参考。但是更重要的是自己去尝试——因为MP3机正越来越往多档次方向发展——高、中、低端的MP3日趋细分：质量、功能、价格上都如是，只有配合自己的具体机型，通过实践，才能找到适合自己的格式及编码率。
二. 应用技巧
1.音频格式的制作音频格式文件的制作，应该包括两个范围：1是从无损压缩文件（一般是WAV格式，而在这之前的一般是从CD、DVD、其他MPEG-4格式抓取成WAV格式），转换到MP3或WMA格式；2是这两种格式的相互转换以及其他格式文件（主要是RM、ADPCM）转换成这两种格式。而在谈及这些方面的时候，实际就是常用软件的使用——通过相应的软件，才能实现我们的目的，所以本章节侧重于基本原理介绍后的具体常用软件的基本操作。
（1）WAV格式的抓取（兼谈CD抓轨的保真）WAV格式作为无损压缩格式，可以说是转换到其他格式的一个基本途径。通过专门的抓轨软件，将音频以WAV格式保存下来。
实现这个目的的软件很多，我们以流行的EAC为例子来说明。
在使用EAC之前，首先还要告诉大家注意几个问题：1.CD的质量。这点很多朋友不注意，以为CD就是最好的音质，其实不同的CD，因为材料、制作工艺、保护程度（磨损），对最终结果都有很大的影响。2.光驱的问题。现在光驱的速度是越来越快了，但反映到抓取音轨上，不见得速度快得就更好，笔者曾经用过不同的光驱，对结果的影响就很大（不光抓取速度，还有最终结果）。所以好的抓轨软件，能让你在这两面通过自己的设定，解决很多问题。
（以下以EAC V0.9 beta 4汉化版为例）
打开EAC，出现主界面后，首先点击上方菜单的“EAC”，在跳出的EAC OPTIONS新窗口里选择“Extraction”栏目，在这里有几个选项要注意：
1.“用静音填充丢失的偏移采样”：建议选择。这样在出现丢失数据时会以静音补充，防止出现噪音；
2.“CRC 计算时不使用空的采样”：上一项选择了这项就不要选择了。
3.“音轨间同步”：建议选择。目的是为了在音轨的衔接处进行抖动与同步校正，以避免在前后音轨之间的衔接处出现爆音或停顿。
4.“差错恢复品质”：共有高、中、低三个选项。越高的纠错品质越好，当然，速度就相对更慢。
放一张CD到你的光驱里，很快CD的曲目内容出现在主界面上。这时你可以根据自己的光驱特点进行驱动器设定了。
接下来是上面菜单的第二个选项“驱动器选项”：
推荐“安全模式”，以及该项目下的“驱动器具备精确流特性”、“驱动器可缓冲音频数据”。
这些影响抓轨质量的设定完成后，就可以开始抓轨了（强烈推荐把抓轨和压缩分开，这样对有问题的音轨可以直接跳过，以免影响总体进度）。抓轨的操作很简单，设定好存放目录后，点击左边快捷栏里的“WAV”选项，就会将CD的所有音轨自动进行抓取并保存成WAV格式（当然，你也可以选定自己想抓的某个特定音轨抓取）。
EAC会在结束后给出抓轨报告，如果没问题的话会显示顺利完成，无差错发生。
（2）MP3文件的制作 下文将详细介绍EAC的使用方法在上面制作的无损格式WAV的基础上，我们就可以开始制作MP3和WMA文件了，先来说说MP3文件的制作。这里要用到的是大名鼎鼎的LAME。
LAME 是 LAME Ain't an Mp3 Encoder的简称，应该是目前制作MP3格式最好的编码器之一了。常见的LAME EXE格式是一个DOS下的应用程序，对普通使用者来说，应该说掌握起来有一定难度，因此，网上有很多LAME的外壳程序（可以通过我们熟悉的WIN窗口方式调用LAME，更符合一般用户的使用习惯），比较知名的有LAMER、RAZORLAME、WINLAME，这里要介绍的是我们上面提到的EAC——通过它，你可以很方便的实现从抓轨到压缩。
EAC在调用LAME进行压缩前你首先要做一些设定：
打开“EAC”选项的“压缩选项”，在跳出的窗口里选择“外部压缩程序”。里面有我们需要设定的几个地方：
1.“使用外部程序”：当然要选择了。“参数使用方案”里找到“LAME MP3 Encoder”。然后是“用于压缩的程序所在路径”，通过右边的“浏览”按纽指定LAME的位置。
2.“追加的命令行选项”：这项就是关键所在。如果你填上了，下面的“比特率”就会忽略，以这里的命令为准则。那么，该怎样填写命令选项呢？外壳程序的好处就是通过自定义的命令，代替复杂的DOS下命令：
VBR格式：
高品质（较慢）：
--alt-preset extreme
(bitrates 220-270 kbit/s - 通常在 256kbps 左右)
快速（与上面相比质量略差）：
--alt-preset fast extreme
(bitrates 与上面的相同)
高品质（较慢）：
--alt-preset standard（注：当前 LAME 标准设置）
(bitrates 180-220 kbit/s - 通常在 192 kbps 左右)
快速（与上面相比质量略差）：
--alt-preset fast standard
(bitrates 与上面相比质量略差)
alt-preset extreme (bitrates 220-270 kbit/s - 通常在 256kbps 左右)
3.CBR格式：如果选择CBR格式压缩，则“追加的命令行选项”处不要填，通过“比特率”这个项目选择从96—320KBPS的不同压缩率。
这样设定好后，就可以开始压缩了，我们是从WAV格式压缩起，所以选择菜单里的“工具”——“压缩WAV格式”，在跳出的浏览器里选择所要压缩的WAV文件（支持多选），完成选择后“确定”，好了，坐下来慢慢休息吧，很快我们自己制作的准HI-FI级别MP3就会出现在你预先设定的目录里了。
（3）WMA文件的制作
微软的Windows Media Player从8.0版本开始，支持将CD及WAV格式的文件转化成WMA格式。不过，考虑到版权保护及8.0版本的用户还不是太多，我们这里就不介绍WMP8.0的制作WMA了，将要介绍的是第三方软件：Advanced WMA Workshop。
Advanced WMA Workshop（以下简称为AWW）是一个相当不错的音乐文件转换工具，它能轻松的在 WMA、MP3、OGG Vorbis 及 WAV四种文件格式之间转换，而且还支持将CD 音轨直接抓取成WMA格式，而且它还可以编辑ID3v2Tags、并且提供批量转换功能。
它的使用界面很简单（我使用的是汉化版本），在中间窗口右边的具体文件清单里选中要转换的WAV文件，这时右上角的四个选项里选择“转为WMA”，然后点击上面的快捷键“转换”，会跳出一个窗口，直接设置保存目录、采样率、压缩率，完了后点“确定”，很快就自动完成转换工作。
2.音频格式的互相转换
除了上面提到的CD格式、WAV、MP3、WMA文件外，网上还有一种流行的音乐格式RM，就是REAL出品的流媒体格式（也用在视频上），因为它的体积更小，所以在一些对音质要求不高的场合会用到（我手头的一些相声就是这种格式），所以把这种格式的文件转成MP3机能使用的MP3、WMA格式也是大家有可能遇到的一个情况。
其实这种转换，最基本的思路是先转成WAV格式，然后就可以用上面提到的制作MP3、WMA的方法了。
但是，这里介绍的是一款可以直接转换RM为MP3格式的软件：Streambox Ripper，我使用的是V 2.009版本。用起来也很简单，启动时点击“Load”按钮，选择要转换的RM文件，回到主界面，单击“Convert”按钮，在“Encode Output File”(输入文件格式)中选择“MPEG Layer 3(MP3)”，在保存目录里修改自己要保存的位置，然后点“OK”，就可以开始转换了。
除了上面提到的文件格式外，真正在MP3机上使用的格式并不多，因为本文的出发点是介绍和MP3机相关的格式，所以对其他的格式制作、转换就不多说了，其实有一个最简单的方法：最知名的音乐播放软件WINAMP，只要它支持播放你的文件格式（通过插件可以播放目前大部分格式），就可以用它转换成WAV格式，在这个基础上，你就可以转换成MP3或WMA了。
