MP3编码音质全面评估 赵聪 [转帖]

王二麻子

MP3编码音质全面评估　　 赵聪 　　很早就知道有“MP3”这么个东东，可一直对它没什么兴趣。作为发烧友，对任何有损压缩方式都是感冒的。况且MP3的最大优势是文件体积小，说是一张光盘可顶10张用，这对我来说就更谈不上吸引力了，体积小干我何事？放着那么多CD不听，倒要去电脑上听MP3？ 　　可后来电脑媒体上的说法越来越“不象话”了，竟然声称MP3可以达到“CD音质”。难道MP3的压缩方式就这么神奇，可以骗过那么多人的耳朵吗？得，我也别来什么“先入为主”，亲自动手制作一首MP3来听一听吧。 首次尝试 　　我个人的PC系统是基于“阿拉丁Ⅴ”芯片组的技嘉Super7主板加K6-2 400，内存96M，IBM12.9G硬盘。对MP3回放至关重要的声卡是创新的Sound Blaster PCI 128 Digital，采用Sigmatel公司的18bit全双工音频CODEC（数字编/解码器，也就是AD/DA），DAC的信噪比可达95dB（A计权）以上，不过整块声卡的信噪比就没有这么高了，经我实测在Loopback状态下（输出直接返回输入）连80dB都达不到。 　　操作系统平台是英文版Windows98，MP3压缩软件使用的 图 笔者作对比测试时使用的发烧级声卡Darla 24 是Xing公司的Xing MPEG Encoder 2.2，这是一个多媒体音、视频编码软件，不仅可以制作MP3，也可以制作MPEG 1视频文件。这个软件的试用版可在该公司网站上下载。 我对MP3的态度还是比较宽容的，在压缩内容上我只选了一首香港流行曲，由黄耀明演唱的“春光乍泄”，考虑到MP3爱好者大都不是音响发烧友，大动态的古典音乐还是免了吧！ 　　MP3在压缩时先要经过一个“抓音轨”程序，把CD音轨转成*.WAV格式。我没有用流行的各种抓音轨软件，而是到“电脑之家”的下载中心去下载了一个名为CDFS.VXD的文件，用来代替Win98中原来的那个虚拟光驱驱动程序，这样，在CD-ROM驱动器中的音频格式CD上就可以看到相应的WAV文件，可直接用于MP3压缩，省下了抓音轨所用的时间。 　　Xing MPEG Encoder最高支持128kbps码率的MP3压缩，当然选品质最高的压缩方式，虽然最后生成的文件大一点，可对发烧友来说并不在乎。 　　MP3和CD音轨的比较是如此进行的，我把“春光乍泄”的WAV文件和MP3文件拷贝到同一个临时目录下，然后在我的MP3播放器Soritong 1.0中生成一个播放列表，表中只包含这两个文件，这样我可以迅速地来回切换两首曲子作A、B对比。之所以用播放WAV文件来代替CD上的音轨，是因为通常家用PC机播放CD是不经过声卡的CODEC的，D/A解码由CD-ROM中的硬件来完成，但在播MP3时，则必须经声卡合成，如果采取前述的后一种方式对比，因工作条件不同，比较结果就失去其价值了。而我用的这种方式，最终声音都要经声卡合成，这样的比较应该是很公平的。另外，CD音轨实际上也是一种波形文件，只是在光盘上的记录格式与电脑有所不同，本质都是16bit/44.1kHz取样的数字信号，所以WAV文件的音质与CD是完全一样的。 　　声卡音频输出被送到我的耳机系统（柯颂K-SL260耳机放大器和Sennheiser HD600耳机）放大监听，比较结果不出预料，WAV文件的音质好于MP3，MP3在重播高频时颗粒感较明显，声音较WAV文件明亮，虽然差别也不如发烧友想象中那么大，但我盲目测试的结果是我可以100%地分辨出正在播放的是MP3还是WAV。 我的结论是，MP3达不到CD音质，但对电脑发烧友已足够Hi-Fi了。事情到此就告一段落。 发烧级声卡 　　农历新年之前，我托朋友从美国捎回的高级声卡到了。这块声卡由美国Echo Digital Audio出品，型号为Darla 24，价格比时下最热门的DDR版GeForce 265显卡还要高，专门用于数字音频工作站，包装上的正式名称是“多轨数码录音机”。与家用游戏声卡不同，这块声卡采用独立的A/D与D/A芯片，性能指标惊人——A/D与D/A分别是日本AKM的顶尖产品AK5393与AK4393，编解码都有24bit/96kHz的处理能力。该声卡性能指标如下： 频率响应：20Hz～20kHz，±0.5dB 输入动态范围：113dB 输出动态范围：116dB 输入+输出级动态范围：＞108dB THD+N：＜0.003%，20Hz～20kHz，A计权 　　真是一块Hi-Fi级声卡，只是手册上并没有给出信噪比指标，这可是电脑声卡的“软裆”。虽然AK4393的信噪比高达120dB，AK5393也有117dB，可做成声卡后指标大幅下降，经实测仅略超过85dB（不计权）。可别小看这85dB，在电脑声卡中已是了不起的成就了。 　　换上这块声卡之后，无论是WAV文件还是MP3文件的回放质量都有较大提高，给我的感觉是象换了台大输出功放，音质更为丰厚从容。 CBR与VBR 　　但这并不足以使我再作一次首次尝试音质测试。原因很简单，MP3压缩过程与声卡无关，完全是由CPU完成的，不信你可以把你的声卡拨去试试，照压不误。声卡只在MP3回放时才派上用场，而我在低档声卡上就可以听出MP3的音质缺陷，在高档卡上差别岂非更明显？ 　　进行第二次测试，完全是为了给MP3一个公平的机会。就象当年的MD，音质与CD相去甚远，但经过多年改良，MD的音质已相当令人满意。MP3是否也会这样呢？的确，MP3的压缩技术近年来也在不断进步。比如最早制定MP3规格时，规定对15kHz以上频率是不作编码的，也就是说高于15kHz的信号完全被舍弃，这大概是考虑到一般电脑多媒体音箱完全不能再现这么高的频率，但它是造成MP3音质不好的一个重要原因。我前面提到过WAV被压缩成MP3后高频颗粒感加重、过分明亮，其实都是因为缺乏超高频信息所致，要是MP3压缩扩展到全频，音质是否会有提升呢？另外，普通MP3压缩软件的最高压码率是128kbps，要是再提高码率呢？ 巧得很，有一天我正好在一本电脑杂志上看到一篇简短的介绍，说是目前出现了一种新的MP3编码技术，被称为“可变码率”（VBR）编码。也就是说，过去那种“固定码率”（CBR）编码技术对于所有的音乐片断都一视同仁，编码时从头至尾都一律分配给事先设定的一个固定码率，比较常见的是128kbps和112kbps，这种方式的优点是可事先预计编码后的文件大小，但缺点也是明显的，那就是在那些安静的、不需要较高数据率的音乐片断，大量的资源被浪费了，而这些资源本可以用到更需要的地方去的。 　　VBR就是针对CBR的这一缺点而产生的一种新技术，它能做到在编码过程中动态地分配数据，分配原则当然是“按需分配”，对于复杂的音乐片断自动分配给较多的码率，而在简单的音乐片断则会降低码率以节约资源。 　　看来VBR技术应该可以改善MP3的音质。那么何种软件支持VBR呢？据该电脑杂志说，采用VBR技术的MP3压缩软件，只有Xing公司的Xing MP3 Encoder 1.5，另外还有Audio Catalyst 2.1、Music Match Jukebox 4.0也都支持VBR。不过后两种软件在开发时都有Xing公司参与。 　　既然有了更先进的压缩编码技术，当然要对MP3的音质重新评估。“第二次革命”还是在Xing的官方网站上下载了Xing MP3 Encoder 1.5的30天试用版，开始了第二次更全面的测试。 　　安装完MP3 Encoder 1.5之后，我先在Help文件中查询有关VBR编码的有关资料，得到三点收获：第一，MP3 Encoder 1.5版本不仅支持CBR，也支持VBR；第二，Xing公司扩展了MP3编码规格，将上限频率一举提升到20kHz；第三，不是所有的MP3播放软件都支持VBR编码的。经Xing公司认证，当前支持VBR的播放器（PC版）仅有Xing MP3 Player 1.0、Winamp 2.091、Free Amp Win32 1.0.0和Sonique 1.5 Beta，其中支持最好的要数Winamp和Sonique。经比较，我选择了经典的MP3播放器Winamp，现已升级到2.6版。选择Winamp 2.6的原因是在播放器上可动态显示实时码率的变化，对我的评估极为有用，当然，那个绚烂之极的视觉效果插件AVS是我选Winamp的另一大原因（想象一下可以看到的音乐吧）。 　　Xing MP3 Encoder在压缩编码时提供的选项极为丰富，CBR方式下的码率就有320k、192k、128k、112k、64k、64k mono、32k mono、16k mono 8种，VBR方式也有192k（约数）、160k、128k、112k、96k共5种。是否进行15k以上高频编码也可事先进行选择，安装完成后的默认值是打开高频编码选项。 这次评估为求全面，选择了多种类型的音乐来进行编码。我选择了中、西流行曲各一首、重金属音乐一首、另类音乐一首、爵士乐一首、交响及室内乐作品三首，曲目如下： Rebecca Pidgeon：Grandmother，Chesky，选自JMLab Test CD NO.3； 黄耀明：春光乍泄，环球，选自《下世纪再嬉戏》； Metallica：Of wolf and man，环球，选自Metallica精选辑； Gli Scapoli：Mercy Street，飞利浦，选自《Everything must change》； Jazz at the Pawnshop：Everything happens to me，FIM； 贝多芬：钢琴奏鸣曲No.8第一乐章，天龙，选自天龙单点录音测试片； 柯达伊：孔雀变奏曲（终曲），BMG，选自HP样片； ZWILICH：小号与五人演奏的协奏曲，新世界，选自ZWILICH作品选。 测试过程是这样的，先将相应CD音轨的WAV文件拷入硬盘，然后先以192kbps的VBR方式分别编码。以Winamp播放所有MP3文件，同时检视码率指标，如果某首曲子平均码率较高（频频冲上320kbps），则再进行一次320kbps的CBR编码以供对比。另外每首曲子以192kbps的CBR方式编码一次，用以比较CBR与VBR方式产生的MP3文件大小。最后，挑选两首曲子进行不同码率CBR与VBR编码以测试不同码率对音质的影响。 　　音质比较以“两两相较”方式进行，每次只比较两个样本，通过在Winamp中生成播放列表的方式，这种比较很容易做到。比较音质以一种“准盲目”方式进行，我在看不到Winamp播放界面的情况下连续点击播放器的Next按钮，随机选择播放的样本，然后判断所播样本的种类，如此反复进行多次，只有当我100%判断准确时，我才认为两者音质有区别。 比较结果 　　第二次音质评估的结果大大出乎我的意料，MP3样本与WAV样本的音质极度接近，差点弄得我下不了台（我的“金耳朵”上怎么泛着点点可疑的绿光？）。由于我的评估过程是每进行一次编码便进行一次对比，也不是按照前述的次序，所以一开始的结果弄得我颇为尴尬。 首先进行编码的是贝多芬的奏鸣曲，WAV文件长度91.99M字节，采用VBR192kbps，缩码后长度为7.907M，播放时最高码率256kbps，平均码率121k。

yy

这篇文章什么时候啊？文中多处地方经不起推敲。 1 为了节省时间，放弃使用公认的eac，用Xing压mp3？亏此公还自诩发烧友，脸皮够厚的，呵呵！

uuin

选择Winamp 2.6??? N年前的事？！

明月出天山

文章是够老的，而且，大家都知道动态压缩的好处是在音质和体积两方面同时兼顾，也就是说会为了压缩体积丢掉一部分音质，亏他还隆重介绍这种方法，其实最好的当然是固定压缩比率，比如我自己就是一直用320K的比率，体积虽然比动态压缩大很多，但音质确实好很多。

forestll

hao

天天_2003

文章老了点……

王二麻子这个名字真是熟悉啊

zwl2828

我只用无损压缩的~人家质量好~