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主流音频压缩格式之比较研究


嗨!大家好,我是白勺,还记得我吗?就是搞电脑音乐的那个。好久没在《大众软件》上跟大家见面了,最近学业繁忙,为了毕业论文一直在拼命啃些大部头的学术著作,所以这篇文章的标题也带了一些“学术气息”,不知大家习惯否?

  不久前我抽空对当前最流行的四种音频压缩格式——MP3、REAL AUDIO、YAMAHA SOUNDVQ和MS AUDIO 4.0做了一次对比测试。起因主要有两个:一是我最近制作了自己的个人主页(http://whitespoon.163.net),放了一些自己的作品(MIDI)在上面,可是不放还好,一放很多朋友就纷纷来“妹儿”表示抗议,说是MIDI这东西太没谱儿,用什么音源听就是什么样,强烈要求我放些能反映作品原貌的东西(WAVE)上去——且不说上载要花多少时间和金钱,GZNET可是只给我提供了20MB的主页空间呀,这就牵涉到一个压缩的问题了;另一个原因是最近微软大张旗鼓地发布了它的最新音频压缩格式MS-AUDIO 4.0(又称Windows Media Technology 4.0、Advanced Streaming Format等等),号称“以MP3个头的一半提供与之相当质量的音频数据流”,国外很多知名多媒体开发工具的开发商,如CAKEWALK,SONIC FOUNDRY也都纷纷宣布支持,不过这个新鲜玩意的性能到底怎么样,我还是准备用自己的耳朵去验证一下。

  测试时间:1999年5月8日测试地点:白勺的数字音频工作室测试平台:

  PⅡ450 128MB RAM IBM 10G硬盘(IBM DATA 351010)PWIN 98CREATIVE SB LIVE!声卡BEHRINGER EURORACK MX 2004调音台。

  ALESIS RA-100基准监听功放。

  ALESIS MONITOR ONE基准监听音箱。

  AKG K141监听耳机。

  数字式秒表一只(现跑到五道口商场购得,价值28元人民币)

  白勺的耳朵(与生俱来,无价)。

  

  出于实际使用的考虑,我将这次测试分为两档进行:一档是立体声高质模式,适用于音质要求相对较高的音乐压缩,以128Kbps MP3,96Kbps SOUNDVQ,96Kbps REAL AUDIO G2和96Kbps MS-AUDIO作为标准格式,分别对它们的压缩时间、压缩比及主观听感做出评测;另一档是单声道低质模式,适用于音质要求相对较低的网上实时收听。在这一档中,我把所有压缩软件都设成了20Kbps,以保证在当前最主流的28800bps INTERNET接入速率的情况下可以正常收听。

  有一点要说明的是,所有关于压缩后音质好坏的评论性语词都是我个人的主观看法,仅供参考。但为了保持主观评价的客观性(这句话好象很矛盾呀),我采用了所谓“盲听测试”的方法:即我不看屏幕,由另一个人任意为我播放经过压缩或未经压缩的乐曲,由我作出判断并评价(很专业吧,嘻嘻)。

  供测试用的源文件选择的是我自己为即将发行的国产即时战略游戏《逐鹿中原》制作的一首配乐《浴血》,标准WAV格式,全长3分12秒5、32.3兆。选择这首乐曲的原因是一方面这首乐曲动态较大,很容易暴露出压缩软件的各种缺点;另一方面则是因为我对这首乐曲比较熟悉(还会有人比我更熟悉吗?)。

  高质部分

  首先上场的是大家已经非常熟悉的MP3,关于MP3的介绍相信大家已经听厌了,我也不想再罗嗦。在这里只强调一点:所谓MP3是MPEG-1 LAYER 3的简写,它所使用的技术是在VCD(MPEG-1)的音频压缩技术上发展出的第三代,而不是MPEG-3,大家可一定要搞清楚哦。

  MP3的压缩软件我选择的是.MP3 Producer Pro 2.1,使用1.5优化版的Fraunhofer IIS Mpeg Lyaer3 CODEC(编码解码器)。有一点也要在这里说明,目前有成百上千种的MP3压缩软件,各自使用不同的编码解码方式,虽然压出来的文件都是MP3,也都能正常播放,但是其压缩速度和音质(尤其是音质)可差着十万八千里!.mp3 Producer Pro 2.1是我用过的MP3压缩软件中最好的一个,虽然速度慢了一点,但是音质绝对没得说。在128Kbps高质模式下,.mp3 Producer Pro 2.1压缩《浴血》共耗时3分04秒,压缩后文件大小为2.93MB。音质基本没有走样,只是整个频响范围稍稍变窄,空间感也略差,感觉上好象把我原来加的“大厅”的混响效果变成了“中厅”——不过也还过得去啦!低频的弹性受到了一些影响,略显浑浊,一些长尾音的打击乐器的余音也稍稍变短,不过看在11倍的压缩比上,这一切都是可以接受的。

  SOUNDVQ是日本YAMAHA公司购买NTT公司的技术开发出来的一种音频压缩格式,矛头直指MP3。主要卖点是压缩比比MP3大,而且音质还比MP3好(YAMAHA自己和它的支持者们都是这样说的)。遗憾的是,YAMAHA一直不肯公开SOUNDVQ的技术细节,所以没有什么第三方厂商支持这种技术。

  我怀着极大的兴趣下载了SOUNDVQ ENCODER 2.42 Beta 3版及它的播放器,满心期望着它能够在盲听测试中把我拉下马来,谁知……唉!真是期望越大,失望越大。

  我将SOUNDVQ的压缩模式设为96Kbps(即每通道48Kbps,这是YAMAHA SOUNDVQ ENCODER所提供的最高模式),压缩质量选择了高质,压缩整首《浴血》共耗时5分49秒,这是所有压缩软件中最长的。

  SOUNDVQ的压缩效果可以用一个字来形容,那就是“散”:所有原本颗粒感极强的打击乐器都被SOUNDVQ压“散”了,本来应该是“嗒嗒”的声音变成了近似于“叭叭”的声音;整体的音响效果也变得比较混浑,原本十分鲜明的层次被压成了平板一块;低频在一定程度上保持了原有的厚重,但贝司声部变得比较“楞”,大鼓也缺乏弹性……总之,我的感觉是一首乐曲从CD上被以很高的电平值直接转到了普通卡座上,而没有适当地经过压限器(Compressor/Limiter)的处理,所以很多地方可以感觉得到是具有模拟特点的失真,就是说虽然音频失真了,却没有破——但同样令人非常不爽!

  REAL公司是INTERNET实时数字音频流技术的缔造者,它的REAL AUDIO格式已经成为“在线收听”的实际标准。前不久,REAL公司又推出了新一代的REAL G2,在保持原有高压缩比的情况下进一步改善了音质。

  REAL AUDIO的压缩软件我使用的是REAL PRODUCER PLUS G2,这个软件功能非常强大,除了支持音频视频各种带宽的压缩外,竟然还支持音频视频的直接录制压缩!也就是说只要电脑足够快,就可以一边放着音乐甚至录像一边就能在电脑上直接录成REAL格式,真是酷毙了!!

  REAL PRODUCER PLUS G2在96Kbps带宽下压缩《浴血》用了不到26秒钟,比MP3和SOUNDVQ快了好多倍,压缩后的文件大小是2.25MB。

  REAL G2的压缩效果同样可以用一个字来形容,那就是“比SOUNDVQ稍稍差那么一点点”(这……好象不止一个字吧?),在感觉上很象SOUNDVQ,把很多颗粒性的东西都弄得比较散。被它压缩过的鼓音色仿佛通过了一个特别调制过的噪声门效果器,发出一种近似于“嗤嗤”的声音,很象是电鼓。整首乐曲音响的感觉也不太干净,每种乐器的声音都显得比较干涩且有些浑浊。总而言之,与别的压缩格式相比,REAL的声音一点都不讨我耳朵喜欢。

  MS AUDIO 4.0是微软公司针对REAL AUDIO开发的新一代网上流式数字音频压缩技术,但愿在微软发起的强大攻势之下,REAL不要成为第二个NETSCAPE。

  压缩MS AUDIO的软件我使用的是MS自己的Windows Media Tools 4.0,这个家伙功能也不弱,支持各种压缩格式,还跟REAL PRODUCER一样支持音视频的实时录制压缩。但它留给我最深刻的印象是其令人难以置信的高速度,压缩整首曲子竟只用了15秒!当软件停止工作时我还以为是这个MS的“背她”版软件又把我弄死机了呢!半天才反应过来原来它已经把活干完了。

  MS AUDIO 4.0的效果稍稍优于REAL AUDIO,但显然不及MP3(嘻嘻,微软又说大话了),这种差别很难用语言精确表达。总的来说,MS AUDIO 4.0在每种乐器的清晰度上表现不太好,一些打击乐器也有相当程度上的发“散”的现象,但在整体效果方面,尤其在音乐的气势上,MS AUDIO 4.0表现得相当出色。由于低频的失真相对较小,音乐也没有象REAL AUDIO那样强烈的干涩和混浊感。

  在这一轮测试里,最令我吃惊的是(除了Windows Media Tools那闪电一般的压缩速度外)SOUNDVQ的压缩质量竟然不及MP3。为了公平起见,我也对MP3使用96Kbps高质模式进行了测试,压缩后文件大小为2.19MB。发现虽然其声音品质有比较大的下降,但仍然要优于“体积”基本相同的SOUNDVQ。

  那么,为什么这么多人都说SOUNDVQ好呢?经我分析有三种可能:第一种可能就是我的耳朵有问题……这个原因基本可以排除,不信的话你可以到中国音乐学院教务处去查我的视唱练耳的修毕分数;第二种可能是YAMAHA在骗人,但SOUNDVQ的支持者呢?那么多支持者难道都是“枪手”吗?太不可思议了!第三种可能是YAMAHA和大多数SOUNDVQ的“爱用者”们是将SOUNDVQ与使用别的压缩软件及编码解码器压缩出的MP3相比较,得出的结论自然大不一样了。

  总之,在高质部分的测试中,MP3以其强劲的实力稳踞榜首,SOUNDVQ令人失望地屈居第二,新生力量MS AUDIO 4.0名列第三,而老牌劲旅REAL AUDIO被挤至第四。唉,廉颇老矣,尚能饭否?

  

  低质部分

  低质部分的压缩测试搞得我非常难受,听着我花了那么多心血精心制作的音乐被“压”得“血肉模糊”,呜呜呜……真是让我欲哭无泪!

  与预料中的情况一样,无论经过哪种软件低质压缩后的音乐都与原始效果相去甚远,但有趣的是每种压缩软件都有自己的显著特征,即使在盲听测试中,也可以很容易地分辨出哪种效果是哪个软件压缩的。

  .mp3 Producer Pro 2.1的压缩速度与质量呈明显的反比,使用20Kbps压缩《浴血》只用了26秒,压缩后文件体积为468KB。由于MP3这种压缩算法本来就不是为这种低质音频服务的,其效果可以用四个字来形容(别害怕,这次真的是四个字):一塌糊涂。

  总的来说,所有乐器都失去了色彩,声场被压成了薄薄的一片,高音主奏音色象在尖叫……我只听了一遍就再也没有勇气听下去了。

  相对来说,SOUNDVQ的效果就要好得多。你可以非常明显地感觉到SOUNDVQ对压缩后的音频做了十分有效的听感补偿,这可能也是它将这个文件压缩成469KB耗时达1分45秒的原因。经它压缩后的《浴血》从整体上体现了一个“狠”字,而这正是乐曲本身所要表达的。大鼓有力的敲击甚至比原始效果还要夸张,混浊是不可避免的了,但是乐曲仍保持了其原有的气势,在低频十分饱满的情况下,高频的也相当难得地保持了比较小的失真。SOUNDVQ的效果真的很不错。

  REAL AUDIO则表现得比较忠于原作。这不是说经它压缩后的音质很好,而是说经它压缩后高、中、低各个频段的比例与原始效果很相似。而且难能可贵的是,经过如此程度的压缩,每种乐器也还都保持了相当(当然也是相对)的清晰度,只不过“通通鼓”变得象是用钢刷子打的军鼓。REAL PRODUCER PLUS G2压缩全曲用了12秒91,压缩后文件大小为为501KB。

  MS AUDIO 4.0的“忠实”程度明显不如REAL AUDIO,而且也没有象SOUNDVQ那样做有效的听感补偿,唯一值得骄傲的也就是它的压缩速度:11秒(怎么还比高质压缩慢?!),压缩后的文件大小为497KB。

  在这一轮测试中,MP3被首先踢了出去,SOUNDVQ与REAL AUDIO可以说各有所长、难分轩轾,而MS AUDIO只能以其飞快的速度略“逊”一畴了。

     后记

  这次测试做得非常艰苦,光想想要把一首已经听了上百遍的曲子再以不同的方式听上几十遍就够让人头痛的了,再加上笔者才疏学浅,要我用文字把声音这种我也搞不清楚到底算是具体还是抽象的东西描述出来,真是无异于要了我的小命。我再次声明:一切的评论都只是我个人的看法,我也不知道具不具有“普遍性”,如果您有任何意见,欢迎到“白勺的数字音频工作室”(http://whitespoon.163.net)坐坐,我会将一些测试音乐的片段上载上去,咱们大家一起来探讨。

   作者:白勺

摘自《宇风多媒体工作室》

   
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