聆聽天籟之音

劉宗凡

近代音樂傳播媒介

音樂要得到廣泛傳播，離不開各種媒介。媒介可以分為兩類：一類是即時性的，以廣播、電視、電影為主；另一類是非即時性的，我們能打破時間和空間限制，隨時隨地欣賞音樂，這些媒介包括唱片、磁帶、CD等。

廣播、電視等即時性媒介，因為受傳播方式的限制，音質往往有很大的局限，一般只是成為休閑的補充。如果要欣賞高品質音樂，應首選非即時媒介。

1.唱片

1877年，愛迪生制造出了第一部留聲機，讓我們能把聲音保留、傳播開來。經過一百多年技術上的不斷變革，唱片業雖然在達到頂峰后已衰落，但給我們留下了無數經典的音樂，某些黑膠唱片到現在仍然是發燒友的摯愛。

唱片的制作，最關鍵的步驟是制作唱片母版。早年在刻錄制作唱片的母版時，音樂家們對著大喇叭筒進行演唱，被聲能震動的金屬膜驅動刻紋刀，在蠟盤上刻出紋槽，紋槽隨著聲波振幅變化而不同，這個過程叫灌唱片。之后對這個蠟盤進行真空鍍膜、電鑄等，最終制作成金屬母版。

有了母版以后，就可以進行唱片壓制。壓制工藝有兩種：一種是壓紋法，將已壓制定型的塑料薄片加溫軟化，送入模板下施壓定型。這種工藝生產的唱片，片基薄而軟，記錄信號品質不高，價格便宜。另一種壓制方法是塑紋法，把已熱熔的乙烯基注于母模腔內再施加壓力定型，這是密紋唱片壓制標準工藝。圖1是舊式留聲機和現代黑膠唱機。

近年來，由于互聯網音樂和盜版的強烈沖擊，唱片產業逐漸衰敗，已經成為明日黃花。但一百多年來留下的許多珍貴唱片，仍被無數音樂愛好者追逐。當然，將唱片數字化，既可以保留下音樂遺產，還可以讓唱片以另一種方式生存發展。

2.磁帶

丹麥工程師普爾森利用磁性變化的原理，以鋼琴線制造了一部“錄話機”，1898年獲得專利，這就是20世紀30年代鋼線錄音機商品的前身。直到20世紀50年代初，克利夫蘭的George Eash才把一個五寸的盤帶裝到塑料盒中，發明了盒式錄音機。而現在大家熟悉的盒式錄音機，是在1963年被荷蘭飛利浦公司改進后的模樣。1979年，索尼第一臺磁帶隨身聽誕生，歷經三十年，2010年宣布停產，標志著磁帶時代的結束。20世紀80年代，以索尼Walkman系列為代表的便攜式隨身聽出現，這使得磁帶在全世界范圍內風靡。正是在這個時期，音樂磁帶的銷售開始取代密紋唱片，隨身聽一躍成為便攜式音樂市場的象征。20世紀末，流行音樂發展得如火如荼，少不了磁帶的推波助瀾。圖2是磁帶、隨身聽、錄音機。

磁帶錄、放音的實現要借助錄音機（其實是錄放機）。磁帶錄音機主要由機內話筒、磁帶、錄放磁頭、放大電路、揚聲器、傳動機構等部分組成。錄音磁頭實際上是個蹄形電磁鐵，兩極相距很近，中間只留個狹縫。整個磁頭封在金屬殼內。錄音磁帶的帶基上涂著一層磁粉，實際上就是許多鐵磁性小顆粒。磁帶緊貼著錄音磁頭走過，音頻電流使得錄音頭縫隙處磁場的強弱、方向不斷變化，磁帶上的磁粉也就被磁化成一個個磁極方向和磁性強弱各不相同的“小磁鐵”，聲音信號就這樣記錄在磁帶上了。

放音磁頭的結構和錄音磁頭相似。當磁帶從放音磁頭的狹縫前走過時，磁帶上“小磁鐵”產生的磁場穿過放音頭的線圈。由于“小磁鐵”的極性和磁性強弱各不相同，它在線圈內產生的磁通量也在不斷變化，于是在線圈中產生感應電流，放大后就可以在揚聲器中發出聲音。

在錄音機里，錄、放兩種功能是合用一個磁頭完成的，錄音時磁頭與話筒相連，放音時磁頭與揚聲器相連。

磁帶作為音樂載體現在已經幾近消失，除了外國一些唱片公司還在少量發行磁帶，國內部分外語教材還在配套使用，磁帶已經成為70、80后的收藏品和永久的回憶了。

3.CD

CD代表小型鐳射盤，是一個用于所有CD媒體格式的一般術語?，F在市場上有的CD格式包括聲頻CD、CD-ROM、CD-ROM XA、照片CD、CD-I、視頻CD等。在這多樣的CD格式中，最為人們熟悉的一個應該是聲頻CD，它是一個用于存儲聲音信號軌道如音樂和歌的標準CD格式。

黑膠唱片和磁帶都有容易損壞的缺點，多次播放和長久保存后都可能影響播放質量。20世紀70年代后期，荷蘭飛利浦公司和日本索尼公司合作開發了一種激光唱片（CD）。激光唱片以它們面層的一系列凹陷和平穩段的構型來存儲音樂。這些凹陷和平穩段組成了一類數字計算機代碼記號。在激光唱機中，用激光束掃描它們并使之還原轉化成音樂。

和唱片、磁帶存儲的模擬信號不同，CD存儲的是數字信號，也就是用“0”和“1”來代表音樂的變化。CD介質的出現讓隨身音樂的音質達到了一個新的高度，而且因為CD光盤的獨特性質，也讓CD播放器在不斷發展和進步，直到今天人們依然利用CD機來享受高品質的音樂。

傳統的CD采用的編碼方式是PCM（脈沖編碼調制），就是把音樂依照同樣的間距分成數段，然后用二進制數來量化其信號的強度。如下頁圖3所示的編碼示意圖，每個記錄點的時間間隔是1/44100秒（就是所謂的44.1kHz的采樣頻率），16比特就是2的十六次方，即0～65536。它就是用這個數來量化該時間點的信號的強度，把各時間的縱坐標的各個點連續起來，就是要記錄的信號的波形了。標準的CD格式是用44.1K的采樣頻率，16位量化位數，雙聲道。

CD和唱片、磁帶相比有很多優勢，目前它已經取代了后兩者，成為音樂發行最重要的載體，CD音質也成為高質量音樂的標桿。

音樂的數字化

隨著蘋果iPod等數字化音樂隨身聽取得巨大成功，互聯網徹底改變了我們欣賞音樂的習慣。iPod、MP3播放器甚至智能手機等超便攜隨身播放器，使得我們可以隨時隨地沉醉在音樂的海洋中。

那么音樂是怎樣實現從模擬到數字的轉換的呢？

因為聲音信息是以數字的方式存放在計算機及其相關設備里，而自然界的聲音信息則是模擬信號。所以計算機里的數字信號是通過采樣、量化得來的。

數字音頻由以下三部分組成：①采樣頻率，即采樣率，指記錄聲音時每秒的采樣個數，它用赫茲（Hz）來表示。②采樣精度，指記錄聲音的動態范圍，它以位（bit）為單位。③聲音通道，即聲道數（1～8個）。

因此，通過簡單的設備和軟件，我們可以把唱片、磁帶等記錄的音樂數字化，讓它們在新時代煥發出新的生機。

1.唱片

黑膠唱片的數字化需要非常專業的技術和工具，但如果對音質要求不是非常完美，則只要具備獨立唱盤、放大器、電腦、連接線、錄音軟件就可以操作。利用3.5毫米標準音頻線直接把放大器的輸出接口（Line Out）與電腦聲卡的錄入插口（Line in）相連，用一款合適的錄音軟件就可以錄音了。一般的錄音軟件都可以完成工作，但NCH Swift Sound的Wavepad具有聲音復原功能，包括減少噪音和去除噼啪聲，對于老舊或劃傷的唱片，這些功能很重要。錄音格式可以用24bit/96kHz甚至24bit/192kHz格式，現在的數字播放器都能播放。這樣的格式轉錄后，如果文件底噪很少、幾乎沒有炒豆聲的話，就可以原汁原味地保留黑膠的音樂信息了。

決定最后的音質好壞的因素比較多，如唱片的品相、播放設備的檔次配搭及錄音完成后的制作。如果用的是一塊專業的聲卡，那錄音質量也會有比較大的提升。

2.磁帶

磁帶的數字化和膠片有些類似，用一條轉錄線（3.5/3.5）將錄音機的線路輸出口（Line Out）和計算機聲卡的線路輸入口（Line In）連接起來，錄音機播放時，計算機用錄音軟件錄制壓縮就可以了。

在數字化時，錄音機有幾種可以供選擇：一般來說最優先選擇的是錄放卡座和監聽卡座，其次是臺式機，最后是隨身聽。

磁帶一般來說年代也比較久遠，播放設備也不夠檔次，數字化后的效果難以盡如人意，所以需要借助必要的后期處理提升音樂品質：①噪聲消除。選擇磁帶首尾的空白區域，作為取樣區域，取樣后選擇整個磁帶進行消噪。一般磁帶消噪取樣以單面為基準，即A面采樣消A面，B面采樣消B面。②嘶聲處理。對于某些磁帶，在噪聲消除以后還是有比較明顯的噪聲，即嘶聲，就需要進行嘶聲消除。③根據情況進行破音修復、參數均衡、動態調整等操作，最后進行聲場聲相處理。

3.CD

其實CD已經是數字化音樂，不需要再次進行數字化。我們只需要將其用某種方式保存到電腦中就行了。音樂CD（Compact Disc Digital Audio）在大多數播放軟件的“打開文件類型”中，都可以看到*.cda格式，這就是CD音軌了。一個CD音頻文件是一個*.cda文件，這只是一個索引信息，并不是真正的包含聲音的信息，所以我們不能直接將CD上的*.cda文件拷貝到電腦上來播放，而必須使用EAC、Exact Audio Copy等CD抓軌軟件將音樂保存到電腦上。

數字化音頻格式和無損音樂

音樂要便于存儲、便于在互聯網傳播，必須經過一定的壓縮編碼。目前有以下兩種壓縮方法：①有損壓縮。原理基本上是利用人耳聽覺的心理聲學特性（頻譜掩蔽特性和時間掩蔽特性等）以及人耳對信號幅度、頻率、時間的有限分辨能力，編碼時凡是人耳感覺不到的頻率不編碼、不傳送，即凡是對人耳辨別聲音信號的強度、聲調、方位沒有貢獻的部分（稱為不相關部分或無關部分）都不編碼和傳送。對感覺不到的部分進行編碼時，允許有較大的量化失真并使其處于人耳所能聽到的最低音量以下，人耳仍然感覺不到。所以任何有損格式，碼率當然都是越高越好，碼率高，不僅波形失真小，而且頻率的衰減也小。②無損壓縮。無損壓縮是當你將音頻數據文件壓縮后，還可以再將壓縮后的文件還原，而還原后的音頻文件與壓縮前的一模一樣，沒有任何損失。這種方式和使用WinRAR等軟件將文件進行壓縮后又能解壓縮得到和原來一樣的文件是相同的道理。這是一種對原WAV文件進行的一種優化存儲，不會刪除原文件中的任何信息。無損壓縮雖然得到的音樂還是比較大，但是因為其沒有任何失真，是原波形的真實再現，在發燒友中受到追捧。

在音樂數字化發展過程中，出現過形形色色的音樂格式，我們來盤點一下最流行的幾種：

1.WAV

WAV文件是波形文件，是微軟公司推出的一種音頻存儲格式，主要用于保存Windows平臺下的音頻源。WAV文件存儲的是聲音波形的二進制數據，由于沒有經過壓縮，使得WAV波形聲音文件的體積很大。這是Windows系統最基本的音頻格式，通用的WAV格式是44100Hz的采樣頻率，16bit的量化位數、雙聲道，和CD是完全一致的，一分鐘的WAV音樂將占用10M左右存儲空間。

目前我們常用的音頻格式，大部分都是基于音頻CD（采樣頻率44.1khz、采樣精度16bit，2通道）的原始文件“WAV”文件而來的。原始收錄的聲音數據保存在一個數組里面，這個數組就是PCM格式，由于WAV內的數據基本上完整地還原了PCM數據，而其他的無損、MP3、AAC等編碼格式基本也都是基于WAV文件再壓縮而成。所以，我們可以簡單地認為，WAV是原始音頻格式，其他音頻格式都是壓縮格式。

2.有損壓縮之MP3

因為WAV龐大的體積，使它在互聯網的傳播和存儲中十分不利。MP3是一種音頻壓縮技術，其全稱是Moving Picture Experts Group Audio Layer III（動態影像專家壓縮標準音頻層面3），簡稱為MP3。MP3是利用人耳對高頻聲音信號不敏感的特性，將時域波形信號轉換成頻域信號，并劃分成多個頻段，對不同的頻段使用不同的壓縮率，對高頻加大壓縮比（甚至忽略信號）對低頻信號使用小壓縮比，保證信號不失真，將原音樂壓縮到其十分之一甚至更小。對于大多數用戶來說，經過壓縮的音樂品質并沒有明顯的下降，在歌曲大小和品質之間形成了良好的平衡，便于在互聯網傳播，也便于在播放器存儲，因此成為現在最流行的音樂格式。MP3在壓制時，根據采樣頻率的不同，最后得到的MP3文件差別也很大，通常標準MP3采樣頻率是128kbps。

3.無損壓縮之APE

APE音樂是由軟件Monkey's audio壓制得到的，因其界面上有個猴子標志而出名，因此也被稱為Monkey's audio。APE音樂的采樣頻率高達800～1400kbps，接近于音樂CD的1411.2kbps，遠遠高于MP3的128kbps，因此它在壓縮后的音質和原始音質幾乎毫無差異，其音質之佳已經通過了嚴格的盲聽測試，得到了全世界發燒友的公認，聆聽APE將使你如臨天籟勝地，能更好地理解音樂所要表達的內涵。APE格式壓縮率約為55%，其大小是原WAV格式的一半左右。

4.無損壓縮之FLAC

FLAC（Free Lossless Audio Codec）文件是一套著名的自由音頻壓縮編碼，和APE格式一樣，它不會破壞任何原有的音頻資訊，所以可以還原音樂光盤音質，是另一種常用無損音樂格式。FLAC的文件格式是對公眾完全開放的，你可以以任何目的使用它，FLAC的文件格式和編碼/解碼的實現方式都不受任何已知專利的限制。FLAC還可以在除Windows平臺外其他平臺通用。

和APE格式相比，FLAC格式的壓縮率要小一點，所以相同文件壓縮的結果FLAC要大一點。兩者的區別主要在壓縮算法上，音質可以說是完全一樣的。

FLAC的解碼相比APE的解碼復雜程度要低（解碼運算量小、只需要整數運算），解碼速度奇快，對計算硬件要求很低，在很普通的硬件上就可以輕松實現實時解碼播放。FLAC是目前唯一獲得硬件支持的無損壓縮編碼，在消費領域，已經有很多移動多媒體播放器、汽車、家用音響設備支持FLAC格式了。

APE、FLAC和WAV在糾錯方面不同。WAV格式其實并沒有糾錯的處理，所以即使在播放的碼率中有錯誤，WAV也會照常播放下去，在錯誤的地方可能會發生爆音等問題。而APE對于錯誤則是直接停止播放，如果APE文件中存在錯誤，那么整個音軌幾乎都報廢了。而FLAC使用的則是靜音的策略，如果播放中出現錯誤，則將錯誤的地方靜音處理。

WAV波形文件是音響設備和很多軟件可以直接讀取的，不存在編解碼問題。FLAC和APE都對WAV進行了編碼，所以播放時要解碼，因會出現一定的jitter抖動（解析復雜編碼所致），可能會導致播放效果不夠飽滿和流暢，這在使用比較低檔的播放設備時會很明顯。三種音頻在播放時占用資源多少的比例為：APE最大，FLAC居中，WAV占用最小。

從細節上來說，APE格式的一首曲子會被分做兩個文件——APE音樂文件和CUE文件，使用還必須要在一起，因此不方便使用、保管和分享。

無損音樂真偽的鑒別

在欣賞無損音樂時，我們有可能感覺音質比較差，這就可能是有“李鬼”混進來了。這又分為三種情況：①真無損音樂。確實是無損音樂，但由于早期的錄制設備問題導致原來發行的CD音質就差，轉成無損音樂以后是沒辦法提升音質的。②假無損音樂。由早期發行的盒帶、唱片數字化而來，因為部分稀有資源沒有發行高質量CD，所以這種音樂只能接受。③偽劣無損音樂。由MP3等有損壓縮轉錄成無損，音質比較低劣。

網上部分無損音樂是用有損音樂轉換過來的假資源，音樂效果與有損格式一樣，但體積巨大，白白浪費了我們的存儲空間，我們就需要把這些“李鬼”找出來。

Loseless Audio Validator Helper（無損音樂校驗助手）這款小軟件，可以批量檢驗下載的音樂是否無損，其界面如圖4所示。在軟件中單擊“文件”或“文件夾”按鈕，將要驗證的文件全部添加進來，然后單擊“校驗”，軟件就會自動進行分析。分析結束以后，文件名前面打鉤的文件說明是真正的無損音樂，結果一欄顯示為“CDDA”；前面是三角形警告圖標的，說明是由有損壓縮轉換成的偽劣音樂，結果一欄顯示為“MPEG”；還有些不能完全確定的，前面會顯示問號圖標。注意這個結果不是非常精確的，在正確率一欄顯示了判定的準確程度，一般認為正確率在95%以上的結果就是可信的。

對于部分無法確定的歌曲，我們可以借助音樂的頻譜來判定。

Adobe Audition（AU）是一款非常強大的音頻處理軟件，我們可以通過它來分析歌曲的頻譜和頻率，從而判斷其是不是無損的。

下面以AU CS6.0為例來說明如何判斷。打開AU，點擊菜單“視圖→頻譜顯示”，再點擊菜單“窗口→頻率分析”，我們主要用這兩個窗口來進行判斷。圖5顯示的是一首真正的無損樂曲的情況，右下角顯示的是樂曲的頻譜，分別表示左右聲道的頻譜，左下角顯示的是當前時間點頻率分析。

圖5的頻譜，從視覺上來看非常整齊劃一，高頻部分沒有缺口。從頻率分析來看，處于-100db以下的是人耳聽不到的，整個歌曲基本上在22K左右才會進入聽不到的范圍，雙聲道就是44K左右，說明這是非常標準的無損音樂。

圖6這首歌曲在無損音樂檢驗助手中顯示58%可能為CDDA格式，從頻譜上來看，高頻部分出現了比較明顯的黑色，但還是比較符合高品質音樂的形狀。從左邊的頻率來看，到15K左右高頻聲音就聽不到了，說明這首歌曲是質量比較好的有損樂曲轉錄而成。

從圖7的頻譜上看，高頻部分被整齊地剪掉了，不用說是有損壓縮轉錄過來的音樂。從頻率上可以看出14K以后的高頻就聽不到了。

圖8的頻譜已經非常難看了，不用看頻率分析都知道這首歌原來的壓縮非常大，音質損失非常多。

當然，要“看”出一首歌曲是不是無損，還需要一定的經驗。多看看就能把你硬盤里的“李鬼”揪出來了。

但即使是無損音樂，也可能品質并不高，如磁帶轉錄和早期CD碟。如果鑒定為非無損，而且文件為稀缺資源，此種情況下也建議保留。軟件無損鑒定只是輔助，主要還是聽覺，畢竟音樂是用來聆聽的，而不是用來搞精密科學研究的。

無損音樂音量統一

網上下載下來的或自己從CD、磁帶等錄制的無損歌曲，因為是從多個專輯提取出來的，所以每首歌的音量大小都不一樣。在欣賞音樂時，經常要調整音量，體驗是很糟糕的。如果是MP3，我們可以用MP3gain這款小軟件實現音量統一，但這款軟件可能會對音樂進行裁剪，特別是音量放大時會對音頻進行削波，這對無損音樂來說是無法忍受的事。

Foobar2000是一個播放無損音樂的播放器，利用它就能進行無損音樂音量的統一。

它有一個播放增益功能，它將播放增益保存到音軌里面，我們可以通過播放增益將音頻文件的音量統一起來。增益信息并沒有改變音頻文件本身，而是跟ID3標簽類似，簡單來說，其實這個功能就是給每個無損文件增加了一個標簽，大音量文件在標簽里降低相應的分貝，小音量文件在標簽里提升相應的分貝，最終保證軟件按照標簽自動調整后播放出來。具體步驟如下：

①將所有要統一音量的歌曲添加到foobar的播放列表中。

②在播放列表中選中所有歌曲，右擊播放列表，在快捷菜單中選擇“播放增益→掃描每個文件的音軌增益”，結果如圖9所示。可以看出每首歌的音軌增益都差別比較大。foobar默認的音量是89db，音軌增益中的數值是在這個基礎上進行增減，如圖中的Nana-Lonely的增益是-8.84db，說明這首歌的原音量是89+8.84=97.84db，也就是說實際大小減去或者加上掃描到的值等于89dB。

③在“播放增益掃描結果”窗口下面單擊“更新文件標簽”文件按鈕。

④右擊播放列表，選擇“轉換…”選項。

⑤在轉換器設置里，單擊“輸出格式”，將格式設置為WAV。

⑥單擊“處理”，單擊“播放增益”后面的“…”按鈕，在“播放增益設置”窗口中將“源模式”改為“音軌”，“處理模式”改為“應用增益”，然后拖動“帶增益信息”后面的滑塊，選定合適的值，然后按“確定”，再“返回”（如圖10）。

⑦單擊“目標”，選擇輸出文件的位置，然后單擊“轉換”，所有文件將按剛才的設置轉換為WAV文件，此時WAV文件音量是統一的了。

⑧轉換完成后，將播放列表中所有文件清除，再將所有WAV文件載入，然后將它們轉換為所需要的FLAC或APE文件。注意在轉換時要將音軌增益取消。

在音樂數字化大潮中，無損音樂雖然還不能像MP3一樣席卷每一個角落，但因為無損音樂完美地還原了波形文件，重現了CD的天籟之音，具有MP3等音樂無法取代的優勢。所以，如果你具有比較敏銳的聽覺和樂感以及一定檔次的音響設備，那么請丟掉手里的MP3，讓無損音樂來洗滌你的靈魂吧！