什么是无损音乐?位深、采样率、比特率都是啥意思?

平时我们听歌，经常会看到诸如“高解析音频”、“无损音质”等名词，这和我们平时常听的mp3格式有什么区别？无损真的就是没有损伤的原音再现吗？下面我们就来聊聊无损音质。

一、无损、有损音乐的含义

常见到的MP3、WMA、OGG被称为有损压缩，有损压缩顾名思义就是降低音频采样频率与比特率，优点是输出的音频文件会比原文件小，便于存储。另一种音频压缩被称为无损压缩，能够在100%保存原文件的所有数据的前提下，将音频文件的体积压缩的更小，而将压缩后的音频文件还原后，能够实现与源文件相同的大小和码率。

无损压缩格式有APE、FLAC、WavPack、LPAC、TTA、Tak、TAC、La、Shorten等，而常见的无损压缩格式目前有APE、FLAC、TTA等。WAV也是无损格式，是没有压缩过的原始音频。无损格式可以真实的还原音乐的细节，但缺点也很明显：文件太大了！一首歌少则几十兆，多则上百兆。

二、二者有区别吗？

音质当然会有区别，MP3是有损压缩，压缩的时候会忽略一些信号，根据压缩比大小对音质的影响不一。不过要听出音质的差异还得取决于音频文件的质量、播放设备和耳朵。320k高码率的MP3用一般的播放设备和木耳朵听是听不出什么差别的。

从以下同一首歌两张声频图中我们可以看出二者的区别：

可以明显的看出，MP3格式上面削去了一部分，那一部分就是损失的信号，只不过不仔细听我们听不出来。因为人耳的听力范围为人耳可闻声是20Hz-2万Hz，超过2万的声音我们是听不到的，如果损失的是超过2万Hz的声音，那就听不出来。

三、位深、采样率、比特率是什么意思？

1. 位深
声音是一种机械波，人们为了能够存储声波，发明了模拟介质。黑胶唱片和磁带都是通过电磁波来模拟机械波。模拟介质的缺点显而易见，体积大、难以随身携带、传播过程中抗干扰性差（模拟电视的雪花点， 广播的杂音等）。于是上世纪80年代，索尼和飞利浦联合开发了CD，一种全新的存储方式。它的原理是对连续的波形进行取样，也就是用波形上离散的点来代替连续的波（想象一下照片被放大很多倍后看到的一个个小颗粒，像素）。

显然，我们放上去的点越多，采样就越精细，这个采样精度我们称为位深，用bit来表示（1个bit代表一位二进制）。假设采样率是1bit，那么转换后的音轨只有0和1这两个点，也就是我们在用方波表示正弦波。

毫无疑问更高的点，更低的点和中间的点就都丢失了，我们损失了动态范围。1bit = 6.02db的动态范围，而CD的采样率是16bit，也就是有2^16=65536个点，这样的音乐对于大部分人耳来说已经是难以分辨了，动态范围达到了96db。然而实际听音环境下因为有噪音等等，是达不到这个范围的。于是才有了24bit，甚至32bit的音乐。

2. 采样率
如果我们把波形放到坐标系里，位深相当于纵坐标的精细度。而横坐标的精细程度则称为采样率。想象一段每秒振动20000次的声波，如果我们每秒只能采集12000次，那我们就漏掉了其中的8000次振动，也就丢失了信息。

人耳能听到的频率在20-20000Hz之间，根据香农的采样定理，当采样率大于等于一段波形最高频率两倍时，我们就可以不失真的表示这段波形。CD的采样率44.1kHz = 44100 > 20000 * 2。

3. 比特率
位深*采样率*声道数=比特率（码率），也就是每秒通过的比特（bit）数。以CD来举例，16 * 44.1k * 2 = 1411.2 (kbps)

wav的最大缺点是体积太大，在早期存储设备容量偏小的情况下，wav显然是很不理想的。于是人们就开发了各种压缩算法，比如mp3, wma等等。mp3这种格式可以极大的压缩占用空间，但是压缩过程中去掉了一些信息，于是这个过程就叫做有损压缩，我们把mp3叫有损音乐。

当大家的手机或者音乐播放器容量越来越大，很多人就不满足于mp3压缩的音质，但同时仍觉得wav太大，这时就出现了flac和ape等大家熟悉的无损格式。所谓无损，是因为wav在压缩成flac时并没有损失任何信息。这个过程是无损压缩，并且flac可以完好的解压缩成wav。比如我们把文件压缩成zip或者rar，解压缩过程显然不会损失任何信息。

总结：对于我们拿手机听歌的普通人来说，320kbps的mp3格式的其实已足够了，即便下载下来无损音乐，我们的手机解码功能也没那么强大，听不出来太大的差别，再加上我们两三百、几十块的耳机，也听不出来啥效果。如果真的想享受无损音乐，先买个两三千的音乐播放器，再买个两三千的耳机，再谈享受吧。——其实这个价格，只是音乐发烧友的入门级级别。