吴江广播电视台音频编码的分析与应用

　　【摘要】本文通过对吴江广播电视台视音频的采编播过程中主流音频的编码分析及具体应用，重点比较了有损编码、无损编码、无压缩格式中常见的几种格式特点、区别、应用。最后，笔者通过分析总结，为各个栏目的编辑记者解决在节目生产过程中如何选择合适的音频编码格式提供指导。

　　【关键字】音频编码 MP3 AAC WAV FLAC

　　一.引言

　　2018年1月，吴江区广播电视台获得国家新闻初版广电总局批复，成为全国首个获批高标清同播电视频道的县级广播电视台。高画质的视音频生产需要大量高质量的视频音频素材，在视音频的素材选择中，视频素材往往因为主观选择的便捷性更容易选择，音频素材

　　选择的科学性恰恰容易忽视也容易出现问题。

　　二.几种通用音频格式的对比

　　音频的格式影响了音频素材最终的质量，联系到后期编辑软件的使用，音频格式又影响到音频文件的使用效率和存储占用，其中非编软件对音频文件解码时的效率更会导致非编软件假死或者意外退出。鱼和熊掌是否能够兼得，音频格式既能提供一种高质量的音频文件，又能有很高的使用效率？

　　音频文件的编码一般分为无损压缩、有损压缩和无压缩编码三大类。无损压缩：原始音频通过编码后，原始音频数据没有任何信息损失，无损音频文件一般需要专用播放器或者解码器才能播放或者剪辑，最常见的格式就是FLAC。有损压缩：音频压缩编码原理主要是利用人类听力覆盖声波频率范围较小的特性，采用损失一部分音频原始信息并采用压缩音频比特率的方式换来较大的压缩比，而压缩中舍弃的原始音频部分无法恢复，常见的有损压缩格式主要有MP3、AAC。无压缩编码是相对压缩编码而言，最常见的无压缩编码就是WAVE（后缀WAV），顾名思义，无压缩文件一般占用容量比较大。音频格式有上百种，考虑到广播电视各个制、编、播系统的兼容性，这里只讨论集中最具代表性、广播电视使用最广的音频格式。如下图1，分别截图大洋非编和索贝非编常用视音频素材中音频部分的编码，下面笔者会对音频格式中的MP3、AAC、WAVE、FLAC着重进行比较分析。

　　1.有损压缩MP3与AAC的区别。

　　MP3具体指的是Moving Picture Experts Group（MPEG）标准中的音频部分，也就是MPEG标准中的音频层。在MPEG标准中，音频编码方式根据不同的压缩质量和编码处理，音频层可分成MP1、MP2、MP3，其中MP2和MP3在我们广播电视节目生产中比较常见。MP3音频格式是一种有损压缩，通过舍弃原始音频文件中12KHz到16KHz这部分高音频来换取压缩空间，压缩后能够保持低音频部分不失真，主观听觉几乎无差别。MP3音频格式支持多种采样率，既可以用64Kbps或更低的采样频率来压缩空间，也可以用320Kbps的高采样频率来达到优秀的音质。这里特别提到的是，广播上的播出系统一般采用S48后缀的音频格式，这种特殊格式是根据英夫美迪公司的定义，S48音频格式其实是比特率为256kb/s，采样频率为48kHz的MP2格式。如图2

　　AAC同样是属于有损压缩的编码方式，是在MP3基础上开发出来的。AAC编码方式与MP3还存相似性，但是相比MP3，AAC的编码效率更高，AAC常用的压缩比为18：1，高于MP3的10：1的常用压缩比。在拥有高压缩比的同时，AAC的音频质量反而更好，根据Dolby Laboratories Inc（杜比实验室）的实验结论，表明码率为96Kbps AAC音频格式表现超过了码率为128Kbps的MP3音频格式，当两种音频编码同时采用128Kbps码率时，AAC格式的音质明显好于MP3格式。

　　尽管AAC各方面优于MP3，但是MP3通过流行音乐市场占据份额是无法被撼动的，事实上除了苹果的iTunes Store支持AAC以外，互联网中音乐网站的音频文件下载格式以MP3为主，因此，在我们广播电视专业领域，往往能拿到的有损压缩音乐素材以MP3居多。当然，在我们专业非编领域，高压缩高清素材H264格式还是封装了AAC的音频，见图1。另外，不管是AAC格式还是MP3格式，与APE、FLAC等无损格式相比音质还是存在质的差距。

　　2.WAVE（WAV）格式分析

　　WAVE音頻格式常见的扩展名为WAV，所以通常我们把WAVE也写作WAV，它是微软公司主导开发的一种音频文件格式，WAVE打开工具就是我们熟知的WINDOWS自带媒体播放器MediaPlayer。WAVE音频格式通常是是PCM或压缩型，属于无损音乐，单个文件较大，通常采用的音频编码方式是脉冲编码调制（PCM）或线性脉冲编码调制（LPCM）。音频编码格式LPCM是一种无压缩音频数字化技术，能够实现音频文件的原音重现，因此在广播电视台非编、媒资系统中广泛的应用。在非编、媒资等系统的应用中，视音频中音频编码还有一种为PCM，其实PCM和LPCM原理是一样的，区别P C M是非线性脉冲编码调制，即与LPCM编码过程中的量化方式不同，不同的软件服务商采用不同的编码器及编码方式，两种无压缩编码方式都普遍存在。如图3

　　尽管无压缩的WAVE音频文件较大，单个WAVE文件最大能达到4GB，但是在广播电视领域，音频文件相对庞大的视频文件，存储空间可以相对忽略，我们常见的各类非编软件的高码率素材中，音频部分一般是以LPCM的方式存在，音频文件也以WAVE作为媒资入库的首选。

　　3.FLAC格式分析

　　FLAC是一种开源的无损音频压缩格式，区别于有损压缩编码，它不会破坏任何原有的音频信息，可以简单理解为是一种介于WAVE和MP3及AAC之间的音频格式。相比WAVE的无压缩（LPCM）产生的大文件，FLAC通过压缩可以节省45%左右的空间，FLAC的音质反而优于MP3和AAC，从互联网的应用上来说，发烧级别的HI-FI播放器普遍支持FLAC。

　　这里要特地谈到另外一个常见的无损音频压缩格式APE。通常，APE编码方式将音频CD数据文件进行压缩编码后，可以实现APE格式的文件还原成母盘。但是，APE的音频格式有一个严重的缺点，容错性很差，部分错误就能导致整首APE音乐作废。所以，互联网最主流的无损音频格式非FLAC莫属，无所无损音频压缩格式我们以FLAC为例。

　　三.音频编码格式选择策略

　　1.原始音频的保存。媒资系统、非编系统有足够的空间存储音频文件，我们应该将音频质量尽可能的还原其原生态，特别是在音乐类，采用无压缩WAVE格式（LPCM）保存能更好的保留音频的层次及丰富的内容。WAVE格式通常设置为44.1K的取样频率，16位量化指标，我们摄像机的同期声采集、配音间配音、演播室口播都宜采用这样的格式。我们广播电台节目播出系统采用比特率为256kb/s，采样频率为48kHz的S48音频格式。

　　2.音频素材的选择和非线编辑。非线编辑需要考虑视音频素材的效率问题，音频素材过长，势必会出现预览效率低、剪辑卡顿等问题。音频素材的首选是采用有损压缩MP3、AAC格式，根据杜比实验室结论表明码率为96Kbps AAC音频格式表现超过了码率为128Kbps的MP3音频格式，当两种音频编码同时采用128Kbps码率时，AAC格式的音质明显好于MP3格式。那么我们在条件允许的情况下可以选择128Kbps的AAC音频格式，使用MP3音频格式的码率也不能低于128Kbps。

　　3.无损压缩的FLAC格式比较适合于专题类节目的制作。互联网和专业音乐网站能够找到的最佳音源基本都采用FLAC或者APE的格式，一般可选择320Kbps或者192Kbps的码率

　　四.结束语

　　笔者认为，音频编码的选择是节目生产过程中不容忽视的一个重要环节，同时不光是音频，视频、图片、文档的格式也应该全面的进行考虑和分类。作为全国首家高清同播的县级电视台更应结合媒体融合的要求，统筹经营，与时俱进，不断创新，适应媒体发展的脚步。