聆听天籁之音

刘宗凡

近代音乐传播媒介

音乐要得到广泛传播，离不开各种媒介。媒介可以分为两类：一类是即时性的，以广播、电视、电影为主；另一类是非即时性的，我们能打破时间和空间限制，随时随地欣赏音乐，这些媒介包括唱片、磁带、CD等。

广播、电视等即时性媒介，因为受传播方式的限制，音质往往有很大的局限，一般只是成为休闲的补充。如果要欣赏高品质音乐，应首选非即时媒介。

1.唱片

1877年，爱迪生制造出了第一部留声机，让我们能把声音保留、传播开来。经过一百多年技术上的不断变革，唱片业虽然在达到顶峰后已衰落，但给我们留下了无数经典的音乐，某些黑胶唱片到现在仍然是发烧友的挚爱。

唱片的制作，最关键的步骤是制作唱片母版。早年在刻录制作唱片的母版时，音乐家们对着大喇叭筒进行演唱，被声能震动的金属膜驱动刻纹刀，在蜡盘上刻出纹槽，纹槽随着声波振幅变化而不同，这个过程叫灌唱片。之后对这个蜡盘进行真空镀膜、电铸等，最终制作成金属母版。

有了母版以后，就可以进行唱片压制。压制工艺有两种：一种是压纹法，将已压制定型的塑料薄片加温软化，送入模板下施压定型。这种工艺生产的唱片，片基薄而软，记录信号品质不高，价格便宜。另一种压制方法是塑纹法，把已热熔的乙烯基注于母模腔内再施加压力定型，这是密纹唱片压制标准工艺。图1是旧式留声机和现代黑胶唱机。

近年来，由于互联网音乐和盗版的强烈冲击，唱片产业逐渐衰败，已经成为明日黄花。但一百多年来留下的许多珍贵唱片，仍被无数音乐爱好者追逐。当然，将唱片数字化，既可以保留下音乐遗产，还可以让唱片以另一种方式生存发展。

2.磁带

丹麦工程师普尔森利用磁性变化的原理，以钢琴线制造了一部“录话机”，1898年获得专利，这就是20世纪30年代钢线录音机商品的前身。直到20世纪50年代初，克利夫兰的George Eash才把一个五寸的盘带装到塑料盒中，发明了盒式录音机。而现在大家熟悉的盒式录音机，是在1963年被荷兰飞利浦公司改进后的模样。1979年，索尼第一台磁带随身听诞生，历经三十年，2010年宣布停产，标志着磁带时代的结束。20世纪80年代，以索尼Walkman系列为代表的便携式随身听出现，这使得磁带在全世界范围内风靡。正是在这个时期，音乐磁带的销售开始取代密纹唱片，随身听一跃成为便携式音乐市场的象征。20世纪末，流行音乐发展得如火如荼，少不了磁带的推波助澜。图2是磁带、随身听、录音机。

磁带录、放音的实现要借助录音机（其实是录放机）。磁带录音机主要由机内话筒、磁带、录放磁头、放大电路、扬声器、传动机构等部分组成。录音磁头实际上是个蹄形电磁铁，两极相距很近，中间只留个狭缝。整个磁头封在金属壳内。录音磁带的带基上涂着一层磁粉，实际上就是许多铁磁性小颗粒。磁带紧贴着录音磁头走过，音频电流使得录音头缝隙处磁场的强弱、方向不断变化，磁带上的磁粉也就被磁化成一个个磁极方向和磁性强弱各不相同的“小磁铁”，声音信号就这样记录在磁带上了。

放音磁头的结构和录音磁头相似。当磁带从放音磁头的狭缝前走过时，磁带上“小磁铁”产生的磁场穿过放音头的线圈。由于“小磁铁”的极性和磁性强弱各不相同，它在线圈内产生的磁通量也在不断变化，于是在线圈中产生感应电流，放大后就可以在扬声器中发出声音。

在录音机里，录、放两种功能是合用一个磁头完成的，录音时磁头与话筒相连，放音时磁头与扬声器相连。

磁带作为音乐载体现在已经几近消失，除了外国一些唱片公司还在少量发行磁带，国内部分外语教材还在配套使用，磁带已经成为70、80后的收藏品和永久的回忆了。

3.CD

CD代表小型镭射盘，是一个用于所有CD媒体格式的一般术语。现在市场上有的CD格式包括声频CD、CD-ROM、CD-ROM XA、照片CD、CD-I、视频CD等。在这多样的CD格式中，最为人们熟悉的一个应该是声频CD，它是一个用于存储声音信号轨道如音乐和歌的标准CD格式。

黑胶唱片和磁带都有容易损坏的缺点，多次播放和长久保存后都可能影响播放质量。20世纪70年代后期，荷兰飞利浦公司和日本索尼公司合作开发了一种激光唱片（CD）。激光唱片以它们面层的一系列凹陷和平稳段的构型来存储音乐。这些凹陷和平稳段组成了一类数字计算机代码记号。在激光唱机中，用激光束扫描它们并使之还原转化成音乐。

和唱片、磁带存储的模拟信号不同，CD存储的是数字信号，也就是用“0”和“1”来代表音乐的变化。CD介质的出现让随身音乐的音质达到了一个新的高度，而且因为CD光盘的独特性质，也让CD播放器在不断发展和进步，直到今天人们依然利用CD机来享受高品质的音乐。

传统的CD采用的编码方式是PCM（脉冲编码调制），就是把音乐依照同样的间距分成数段，然后用二进制数来量化其信号的强度。如下页图3所示的编码示意图，每个记录点的时间间隔是1/44100秒（就是所谓的44.1kHz的采样频率），16比特就是2的十六次方，即0～65536。它就是用这个数来量化该时间点的信号的强度，把各时间的纵坐标的各个点连续起来，就是要记录的信号的波形了。标准的CD格式是用44.1K的采样频率，16位量化位数，双声道。

CD和唱片、磁带相比有很多优势，目前它已经取代了后两者，成为音乐发行最重要的载体，CD音质也成为高质量音乐的标杆。

音乐的数字化

随着苹果iPod等数字化音乐随身听取得巨大成功，互联网彻底改变了我们欣赏音乐的习惯。iPod、MP3播放器甚至智能手机等超便携随身播放器，使得我们可以随时随地沉醉在音乐的海洋中。

那么音乐是怎样实现从模拟到数字的转换的呢？

因为声音信息是以数字的方式存放在计算机及其相关设备里，而自然界的声音信息则是模拟信号。所以计算机里的数字信号是通过采样、量化得来的。

数字音频由以下三部分组成：①采样频率，即采样率，指记录声音时每秒的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示。②采样精度，指记录声音的动态范围，它以位（bit）为单位。③声音通道，即声道数（1～8个）。

因此，通过简单的设备和软件，我们可以把唱片、磁带等记录的音乐数字化，让它们在新时代焕发出新的生机。

1.唱片

黑胶唱片的数字化需要非常专业的技术和工具，但如果对音质要求不是非常完美，则只要具备独立唱盘、放大器、电脑、连接线、录音软件就可以操作。利用3.5毫米标准音频线直接把放大器的输出接口（Line Out）与电脑声卡的录入插口（Line in）相连，用一款合适的录音软件就可以录音了。一般的录音软件都可以完成工作，但NCH Swift Sound的Wavepad具有声音复原功能，包括减少噪音和去除噼啪声，对于老旧或划伤的唱片，这些功能很重要。录音格式可以用24bit/96kHz甚至24bit/192kHz格式，现在的数字播放器都能播放。这样的格式转录后，如果文件底噪很少、几乎没有炒豆声的话，就可以原汁原味地保留黑胶的音乐信息了。

决定最后的音质好坏的因素比较多，如唱片的品相、播放设备的档次配搭及录音完成后的制作。如果用的是一块专业的声卡，那录音质量也会有比较大的提升。

2.磁带

磁带的数字化和胶片有些类似，用一条转录线（3.5/3.5）将录音机的线路输出口（Line Out）和计算机声卡的线路输入口（Line In）连接起来，录音机播放时，计算机用录音软件录制压缩就可以了。

在数字化时，录音机有几种可以供选择：一般来说最优先选择的是录放卡座和监听卡座，其次是台式机，最后是随身听。

磁带一般来说年代也比较久远，播放设备也不够档次，数字化后的效果难以尽如人意，所以需要借助必要的后期处理提升音乐品质：①噪声消除。选择磁带首尾的空白区域，作为取样区域，取样后选择整个磁带进行消噪。一般磁带消噪取样以单面为基准，即A面采样消A面，B面采样消B面。②嘶声处理。对于某些磁带，在噪声消除以后还是有比较明显的噪声，即嘶声，就需要进行嘶声消除。③根据情况进行破音修复、参数均衡、动态调整等操作，最后进行声场声相处理。

3.CD

其实CD已经是数字化音乐，不需要再次进行数字化。我们只需要将其用某种方式保存到电脑中就行了。音乐CD（Compact Disc Digital Audio）在大多数播放软件的“打开文件类型”中，都可以看到*.cda格式，这就是CD音轨了。一个CD音频文件是一个*.cda文件，这只是一个索引信息，并不是真正的包含声音的信息，所以我们不能直接将CD上的*.cda文件拷贝到电脑上来播放，而必须使用EAC、Exact Audio Copy等CD抓轨软件将音乐保存到电脑上。

数字化音频格式和无损音乐

音乐要便于存储、便于在互联网传播，必须经过一定的压缩编码。目前有以下两种压缩方法：①有损压缩。原理基本上是利用人耳听觉的心理声学特性（频谱掩蔽特性和时间掩蔽特性等）以及人耳对信号幅度、频率、时间的有限分辨能力，编码时凡是人耳感觉不到的频率不编码、不传送，即凡是对人耳辨别声音信号的强度、声调、方位没有贡献的部分（称为不相关部分或无关部分）都不编码和传送。对感觉不到的部分进行编码时，允许有较大的量化失真并使其处于人耳所能听到的最低音量以下，人耳仍然感觉不到。所以任何有损格式，码率当然都是越高越好，码率高，不仅波形失真小，而且频率的衰减也小。②无损压缩。无损压缩是当你将音频数据文件压缩后，还可以再将压缩后的文件还原，而还原后的音频文件与压缩前的一模一样，没有任何损失。这种方式和使用WinRAR等软件将文件进行压缩后又能解压缩得到和原来一样的文件是相同的道理。这是一种对原WAV文件进行的一种优化存储，不会删除原文件中的任何信息。无损压缩虽然得到的音乐还是比较大，但是因为其没有任何失真，是原波形的真实再现，在发烧友中受到追捧。

在音乐数字化发展过程中，出现过形形色色的音乐格式，我们来盘点一下最流行的几种：

1.WAV

WAV文件是波形文件，是微软公司推出的一种音频存储格式，主要用于保存Windows平台下的音频源。WAV文件存储的是声音波形的二进制数据，由于没有经过压缩，使得WAV波形声音文件的体积很大。这是Windows系统最基本的音频格式，通用的WAV格式是44100Hz的采样频率，16bit的量化位数、双声道，和CD是完全一致的，一分钟的WAV音乐将占用10M左右存储空间。

目前我们常用的音频格式，大部分都是基于音频CD（采样频率44.1khz、采样精度16bit，2通道）的原始文件“WAV”文件而来的。原始收录的声音数据保存在一个数组里面，这个数组就是PCM格式，由于WAV内的数据基本上完整地还原了PCM数据，而其他的无损、MP3、AAC等编码格式基本也都是基于WAV文件再压缩而成。所以，我们可以简单地认为，WAV是原始音频格式，其他音频格式都是压缩格式。

2.有损压缩之MP3

因为WAV庞大的体积，使它在互联网的传播和存储中十分不利。MP3是一种音频压缩技术，其全称是Moving Picture Experts Group Audio Layer III（动态影像专家压缩标准音频层面3），简称为MP3。MP3是利用人耳对高频声音信号不敏感的特性，将时域波形信号转换成频域信号，并划分成多个频段，对不同的频段使用不同的压缩率，对高频加大压缩比（甚至忽略信号）对低频信号使用小压缩比，保证信号不失真，将原音乐压缩到其十分之一甚至更小。对于大多数用户来说，经过压缩的音乐品质并没有明显的下降，在歌曲大小和品质之间形成了良好的平衡，便于在互联网传播，也便于在播放器存储，因此成为现在最流行的音乐格式。MP3在压制时，根据采样频率的不同，最后得到的MP3文件差别也很大，通常标准MP3采样频率是128kbps。

3.无损压缩之APE

APE音乐是由软件Monkey's audio压制得到的，因其界面上有个猴子标志而出名，因此也被称为Monkey's audio。APE音乐的采样频率高达800～1400kbps，接近于音乐CD的1411.2kbps，远远高于MP3的128kbps，因此它在压缩后的音质和原始音质几乎毫无差异，其音质之佳已经通过了严格的盲听测试，得到了全世界发烧友的公认，聆听APE将使你如临天籁胜地，能更好地理解音乐所要表达的内涵。APE格式压缩率约为55%，其大小是原WAV格式的一半左右。

4.无损压缩之FLAC

FLAC（Free Lossless Audio Codec）文件是一套著名的自由音频压缩编码，和APE格式一样，它不会破坏任何原有的音频资讯，所以可以还原音乐光盘音质，是另一种常用无损音乐格式。FLAC的文件格式是对公众完全开放的，你可以以任何目的使用它，FLAC的文件格式和编码/解码的实现方式都不受任何已知专利的限制。FLAC还可以在除Windows平台外其他平台通用。

和APE格式相比，FLAC格式的压缩率要小一点，所以相同文件压缩的结果FLAC要大一点。两者的区别主要在压缩算法上，音质可以说是完全一样的。

FLAC的解码相比APE的解码复杂程度要低（解码运算量小、只需要整数运算），解码速度奇快，对计算硬件要求很低，在很普通的硬件上就可以轻松实现实时解码播放。FLAC是目前唯一获得硬件支持的无损压缩编码，在消费领域，已经有很多移动多媒体播放器、汽车、家用音响设备支持FLAC格式了。

APE、FLAC和WAV在纠错方面不同。WAV格式其实并没有纠错的处理，所以即使在播放的码率中有错误，WAV也会照常播放下去，在错误的地方可能会发生爆音等问题。而APE对于错误则是直接停止播放，如果APE文件中存在错误，那么整个音轨几乎都报废了。而FLAC使用的则是静音的策略，如果播放中出现错误，则将错误的地方静音处理。

WAV波形文件是音响设备和很多软件可以直接读取的，不存在编解码问题。FLAC和APE都对WAV进行了编码，所以播放时要解码，因会出现一定的jitter抖动（解析复杂编码所致），可能会导致播放效果不够饱满和流畅，这在使用比较低档的播放设备时会很明显。三种音频在播放时占用资源多少的比例为：APE最大，FLAC居中，WAV占用最小。

从细节上来说，APE格式的一首曲子会被分做两个文件——APE音乐文件和CUE文件，使用还必须要在一起，因此不方便使用、保管和分享。

无损音乐真伪的鉴别

在欣赏无损音乐时，我们有可能感觉音质比较差，这就可能是有“李鬼”混进来了。这又分为三种情况：①真无损音乐。确实是无损音乐，但由于早期的录制设备问题导致原来发行的CD音质就差，转成无损音乐以后是没办法提升音质的。②假无损音乐。由早期发行的盒带、唱片数字化而来，因为部分稀有资源没有发行高质量CD，所以这种音乐只能接受。③伪劣无损音乐。由MP3等有损压缩转录成无损，音质比较低劣。

网上部分无损音乐是用有损音乐转换过来的假资源，音乐效果与有损格式一样，但体积巨大，白白浪费了我们的存储空间，我们就需要把这些“李鬼”找出来。

Loseless Audio Validator Helper（无损音乐校验助手）这款小软件，可以批量检验下载的音乐是否无损，其界面如图4所示。在软件中单击“文件”或“文件夹”按钮，将要验证的文件全部添加进来，然后单击“校验”，软件就会自动进行分析。分析结束以后，文件名前面打钩的文件说明是真正的无损音乐，结果一栏显示为“CDDA”；前面是三角形警告图标的，说明是由有损压缩转换成的伪劣音乐，结果一栏显示为“MPEG”；还有些不能完全确定的，前面会显示问号图标。注意这个结果不是非常精确的，在正确率一栏显示了判定的准确程度，一般认为正确率在95%以上的结果就是可信的。

对于部分无法确定的歌曲，我们可以借助音乐的频谱来判定。

Adobe Audition（AU）是一款非常强大的音频处理软件，我们可以通过它来分析歌曲的频谱和频率，从而判断其是不是无损的。

下面以AU CS6.0为例来说明如何判断。打开AU，点击菜单“视图→频谱显示”，再点击菜单“窗口→频率分析”，我们主要用这两个窗口来进行判断。图5显示的是一首真正的无损乐曲的情况，右下角显示的是乐曲的频谱，分别表示左右声道的频谱，左下角显示的是当前时间点频率分析。

图5的频谱，从视觉上来看非常整齐划一，高频部分没有缺口。从频率分析来看，处于-100db以下的是人耳听不到的，整个歌曲基本上在22K左右才会进入听不到的范围，双声道就是44K左右，说明这是非常标准的无损音乐。

图6这首歌曲在无损音乐检验助手中显示58%可能为CDDA格式，从频谱上来看，高频部分出现了比较明显的黑色，但还是比较符合高品质音乐的形状。从左边的频率来看，到15K左右高频声音就听不到了，说明这首歌曲是质量比较好的有损乐曲转录而成。

从图7的频谱上看，高频部分被整齐地剪掉了，不用说是有损压缩转录过来的音乐。从频率上可以看出14K以后的高频就听不到了。

图8的频谱已经非常难看了，不用看频率分析都知道这首歌原来的压缩非常大，音质损失非常多。

当然，要“看”出一首歌曲是不是无损，还需要一定的经验。多看看就能把你硬盘里的“李鬼”揪出来了。

但即使是无损音乐，也可能品质并不高，如磁带转录和早期CD碟。如果鉴定为非无损，而且文件为稀缺资源，此种情况下也建议保留。软件无损鉴定只是辅助，主要还是听觉，毕竟音乐是用来聆听的，而不是用来搞精密科学研究的。

无损音乐音量统一

网上下载下来的或自己从CD、磁带等录制的无损歌曲，因为是从多个专辑提取出来的，所以每首歌的音量大小都不一样。在欣赏音乐时，经常要调整音量，体验是很糟糕的。如果是MP3，我们可以用MP3gain这款小软件实现音量统一，但这款软件可能会对音乐进行裁剪，特别是音量放大时会对音频进行削波，这对无损音乐来说是无法忍受的事。

Foobar2000是一个播放无损音乐的播放器，利用它就能进行无损音乐音量的统一。

它有一个播放增益功能，它将播放增益保存到音轨里面，我们可以通过播放增益将音频文件的音量统一起来。增益信息并没有改变音频文件本身，而是跟ID3标签类似，简单来说，其实这个功能就是给每个无损文件增加了一个标签，大音量文件在标签里降低相应的分贝，小音量文件在标签里提升相应的分贝，最终保证软件按照标签自动调整后播放出来。具体步骤如下：

①将所有要统一音量的歌曲添加到foobar的播放列表中。

②在播放列表中选中所有歌曲，右击播放列表，在快捷菜单中选择“播放增益→扫描每个文件的音轨增益”，结果如图9所示。可以看出每首歌的音轨增益都差别比较大。foobar默认的音量是89db，音轨增益中的数值是在这个基础上进行增减，如图中的Nana-Lonely的增益是-8.84db，说明这首歌的原音量是89+8.84=97.84db，也就是说实际大小减去或者加上扫描到的值等于89dB。

③在“播放增益扫描结果”窗口下面单击“更新文件标签”文件按钮。

④右击播放列表，选择“转换…”选项。

⑤在转换器设置里，单击“输出格式”，将格式设置为WAV。

⑥单击“处理”，单击“播放增益”后面的“…”按钮，在“播放增益设置”窗口中将“源模式”改为“音轨”，“处理模式”改为“应用增益”，然后拖动“带增益信息”后面的滑块，选定合适的值，然后按“确定”，再“返回”（如图10）。

⑦单击“目标”，选择输出文件的位置，然后单击“转换”，所有文件将按刚才的设置转换为WAV文件，此时WAV文件音量是统一的了。

⑧转换完成后，将播放列表中所有文件清除，再将所有WAV文件载入，然后将它们转换为所需要的FLAC或APE文件。注意在转换时要将音轨增益取消。

在音乐数字化大潮中，无损音乐虽然还不能像MP3一样席卷每一个角落，但因为无损音乐完美地还原了波形文件，重现了CD的天籁之音，具有MP3等音乐无法取代的优势。所以，如果你具有比较敏锐的听觉和乐感以及一定档次的音响设备，那么请丢掉手里的MP3，让无损音乐来洗涤你的灵魂吧！