年初,Fraunhofer的Coding Technologies公司终于提出了下一代mp3音频的编码技术--mp3PRO。新一代的mp3PRO想对于mp3,具有更高的压缩比和增强的音频质量等优点。用专门的mp3PRO编码器能够以64kbs的比特率对声音文件进行压缩,而播放时的声音质量却能还原至以老mp3编码的128kbs的mp3。这就意味着在保持同等声音质量的前提下,我们可以获得多一倍的mp3音乐。可以这么说,影响我们听音乐方式的数字音频格式(mp3)目前也正在经历着一场自身的变革。新的mp3PRO codec(多媒体数字信号编解码器)标准的确立将为我们欣赏更多动听的数字音乐提供更好的技术保证。
一路走来的mp3音乐
对于mp3技术,人们的评价褒贬不一。尽管唱片制造商和著作权协会极力想阻止mp3文件在互联网上的传播,然而事实是每月仍旧有超过十亿的数字音乐以mp3的格式从互联网上下载到人们的PC中,可以毫不夸张的说,在e时代中mp3已经成为了音乐的代名词。那么让我们一起来回顾一下mp3的历史吧。
八十年代中期,国际标准组织(ISO)将MPEG(Moving Pictures Expert Group,运动图象专家组)作为编码动态图象的国际标准。1988年12月在德国汉诺威举行的会议上,MPEG又决定在其基础上引入声音编码标准。由此便诞生了MPEG-1 Layer 3,后被简称为mp3,并主要应用于专业领域。互联网时代的到来为mp3音乐文件的传播起了巨大的推动作用。1997年由于电脑黑客重新编写了mp3编码器的用户界面,使得人们能够方便地从互联网上直接下载免费的mp3编码器并制作数字音乐,这样mp3音乐文件就爆炸性地传播开了,并且日益成为互联网上标准的数字音频格式。
mp3的制作其实是利用了人耳和人脑对声音的记忆错觉来进行编码的。老的mp3编码技术通过抑制或去除音乐文件中不重要部分的信息有效地骗过了人的耳朵。举个例子来说,如果有两个音很接近,或一个高音和一个低音在同一时刻出现,人的大脑只能感觉并记住其中的一个音。mp3编码的算法正是基于这么一种原理,通过选取重要的声音信号忽略次要信号,在人耳能承受的音频质量的范围内来达到高压缩比。如此生成的mp3文件几乎是源文件大小的十分之一。比如,一个三分钟的声音文件一般要占用约30M的硬盘空间,而同等的mp3文件在仅有少许音质损失的情况下只占用3M左右的空间。这些也正是mp3为什么能迅速成为互联网上最受欢迎的数字音乐的原因吧。
mp3PRO的诞生和她的未来
当初mp3的数字音频格式就是由Fraunhofer 协会的专家们开发的,而Coding Technologies作为Fraunhofer旗下专门研究编码技术的公司更是将mp3和SBR技术完美地结合起来,并于年初提出了mp3PRO编码技术。
mp3PRO的编码原理
我们通常收听的mp3音乐文件一般都以128kbps的比特率压缩而成的。但如果采用更低的比特率(如96kbps或64kbps),我们可以非常明显的感觉到声音的高频部分丢失现象明显,严重时声音还会产生扭曲现象。这其中的原因在于,以这些低比特率压缩而成的mp3在编码时无法对声音的整个频带进行压缩,从而丢失了高频段一些重要的声音信息。
为了能够在低比特率下获得更高音质的mp3文件,一项称作SBR(Spectral Band Replication)的技术被用于新的mp3PRO编码中,其主要的用处在于保留了声音中的高频音,使得以低比特率压缩的mp3文件音质得到显著的增强。
mp3PRO在进行编码时,mp3PRO编码器将音频的录音分成两个部分:mp3部分和PRO部分。mp3部分分析低频段(Low Frequency Band)信息,并将其编码成通常的mp3文件数据流。这就使得编码器能够集中编码更少的有用信息,获得更佳品质的编码效果。同时,这也保证了mp3PRO文件同老的mp3播放器的兼容性。PRO部分分析的则是高频段(High Frequency Band)信息,并将其编码成mp3数据流的一部分,而这些通常在老的mp3解码器里是被忽略的。新的mp3PRO解码器会有效地利用这部分数据流,将两段(高频段和低频段)合并起来产生完全的音频带,达到增强音质的效果。
mp3PRO的兼容性
mp3PRO采用先进的心理声学技术和音乐结构分析,使其生成的mp3文件比老的mp3文件压缩率更高,但仍能保持甚至超过原先的音频质量。那么mp3PRO及其解码器的兼容性又如何呢?经过测试,老的mp3文件能够很好地在mp3PRO播放器上播放;而用mp3PRO编码的mp3文件也能正常地在老mp3播放器上播出,但我们会感觉到没有明显的mp3PRO增强效果(高音部分有些失真,这主要是高频部分被老mp3播放器丢弃了)。当然,新的mp3PRO文件在新的mp3PRO播放器上播放则能令我们得到理想的听觉体验。
mp3PRO技术的应用前景
说到底,mp3PRO技术所带来的实惠就是能以较低的编码率得到音质较好的mp3音乐。你想,以64kbps编码率就可以获得128kbps效果的mp3PRO文件,相当于使存储介质(如硬盘,闪存)的容量增加了一倍。举个最简单的例子,传统的CD一般能容纳15首歌曲,mp3CD则能容纳128kbps比特率的歌曲150多首。在将来,当mp3CD播放器装了mp3PRO解码器后,一张光盘可以装下300多首mp3PRO歌曲。这不正是我们音乐爱好者梦寐以求的吗?
不过,目前mp3PRO技术的成本还很高,毕竟这项技术还刚刚诞生。但随着mp3PRO技术的日臻成熟、成本的不断降低,相应的基于mp3PRO技术的数字软硬件产品也会如当年的mp3产品一样层出不穷。对于基于PC的mp3应用软件,可以通过简单的编解码器升级来方便的支持最新的mp3PRO音乐文件;而对于现有的一些mp3数字播放器(如Rio)来说也可以通过下载mp3PRO编解码驱动程序来支持对mp3PRO文件的播放。同样地,支持mp3PRO格式的新数字播放器也将产生。
mp3PRO播放器抢鲜尝试
最近RCA.com已经在它的网站上发布了基于mp3PRO技术的软件编码器和播放器。因为只是一个演示版软件,目的只是让大众们抢先体验一下mp3PRO技术,所以软件的使用相当简单。
- RCA mp3PRO主播放器
如图1所示为RCA的mp3PRO播放器的主界面。其上方的显示区域和普通mp3的播放器一样,主要显示一些mp3文件的播放进度、采样率和压缩比特等信息。界面的下方是播放、暂停、快进和快倒四个常用播放键以及一根可以拖动的音量控制条。右方还有三个按钮。"encoder"是打开mp3PRO编码器用的;"Playlist"作用则是调用播放列表;而"Select"是用来打开单个mp3文件的。
- RCA mp3PRO的编码器