[转帖]关于数字音乐
关于数字音乐
在互联网上大家可以找到很多不同格式的音乐，在以下的段落中我们将就部分主流的音乐格式为大家一一介绍。
* MIDI合成。MIDI是一种依托于Windows平台的音乐格式，只要有声卡的电脑都可以回放这种声音。
* MOD。这是另一种有趣的音乐格式，最早用于Amiga电脑演示音乐，但是今天已经不常见了。
* MP3。MP3几乎是电脑用户人所共知的音乐格式了。尽管关于其合法性仍存在很大争议，但是正如我们看到的，它几乎已经遍布互联网和PC用户群体中。
* Koan音乐。它与上述几种音乐格式有很大区别，这是一种真正的电子音乐，并有着取代MIDI音乐格式的巨大潜力。为了欣赏到Koan音乐，大家需要为自己的浏览器安装一个插件。制作Koan音乐时就指定了声卡产品，据我所知Sound Blaster AWE系列声卡是播放这种音乐的最佳选择，Sound Blaster 16也不错，有不少Koan音乐是都是基于此创作的。
◇ 相关播放软件
当你拥有一些上述声音文件后，你需要一个播放软件（或插件）来实现在电脑上回放这些声音。安装了Windows系统的电脑都自带一个回放WAV和MIDI文件的播放器，只要用鼠标双击该文件，声音或歌曲就会被自动回放。
但是，对于MP3和MOD这类文件，你必须安装一个插件或小软件来回放它们。这些程序在互联网上随处可见，在本文的结尾也罗列出了一些相关软件的下载网址。
关于取样
录音的最基本的概念就是“取样”。举个例子，如果你有一张声卡和一个麦克风，便可将声音录制成一个WAV文件。整个过程中，声卡完成了两个步骤的工作：
* 录音的过程中，进行模拟/数字信号的转换。
* 回放的过程中，进行数字/模拟信号的转换。
麦克风收集声波并把它传导到声卡中，那里面声波被转化成都一系列的数字脉冲，这种脉冲最后被保存为一个文件，这就是一种从模拟到数字的取样方法。
回放声音时，从声音文件中出来的比特流被重新转换成模拟信号，并被送到扬声器中，于是我们就听到声音了。
◇ 取样的音质
取样就象录制音乐磁带一样，如果掌握得不好，录音效果就会时好时坏：如同低廉的磁带与高保真录制的CD音乐之间的巨大差别。
录音时，我们可以选择不同的采样音质。
录音时每秒钟要取样许多次，取样的次数越多，我们最终得到的音质就越好。最好的音质理论上是每秒取样无限次，但这是不可能达到的。
录制一张音乐CD，取样资料是每秒44100次，我们称为44.1KHz的取样率。音质我们用KHz和量化位数来判断，如我们所见，KHz的数值越高，录制成的WAV文件的声音质量就越高，不过文件的体积也就越大。量化位数决定我们把每次取样的值划分成几份，16位量化能提供更高的音质。
◇ 文件的大小
用两个声道立体声，16位量化，取样频率为44.1KHz时，比特率的计算公式如下：
2（声道）×16（位）×44100（每秒取样数）＝176 400（字节）
下表列出了CD音质的立体声音乐的大小：
波形文件
如果你搜索一下自己的电脑，就能发现很多的WAV文件，我只是简单找了一下，就得到了很多：
所有的波形文件把声音信号以数字的形式保存，我们看到这些文件都很短，只包含了几秒钟的声音，因为随着声音播放时间的增加，文件的体积将会变得十分庞大。一个波形文件不管是在具有FM合成功能的声卡还是具有波表功能的声卡上听起来都是差不多的，因为这个声音是存在文件中而不是存放在声卡上。
上述的声音事件是一些在Windows系统下的声音文件，音乐CD或MOD电子音乐的情况和WAV也很类似。
有关MIDI和MIDI序列
MIDI（Musical Instrument Digital Interface），是80年代发展出来用于合成器之间通信的一种格式。后来这种音乐格式成为了一种标准，允许程序通过电脑上的声卡回放音乐。MIDI是一种计算机界的标准声音格式，我们只是按照这种格式写下音乐的组成成分——musical events（音元）。其实MIDI文件中不包括声音，而只是一种音乐怎么样被演奏的说明，所有的声音存在声卡上，MIDI文件只保存序列信息——描述某一乐器什么时候怎么样发出它的声音。
举个简单的例子，一个MIDI序列描述敲击一个钢琴的键。以下是这个MIDI文件的描述：
* 指明是哪个乐器
* 乐器说明
* 敲击键的力量
* 敲击这个键的时间长度
* 其他
我们唯一需要知道的是这个乐器的声音是否早已存在声卡中，而这个保存在声卡中的乐器声音的音质好坏取决于声卡的质量。
如上图，一个MIDI记录就是一份音乐的说明，并没有声音在里面。它要用一个特定设备来回放，在电脑中这种设备就是声卡，电脑中就是在声卡上将一个声音说明序列还原成音乐的。
和WAV文件相比，MIDI文件不会占用大量的存储空间，因此MIDI被广泛用于个人电脑以及在互联网上传输。在互联网上我们能发现大量的MIDI音乐。但是，和MP3、MOD以及Koan相比，MIDI音乐太枯燥无味了，很少有长达数分钟的MIDI音乐，因为这种单纯不同声音的堆积可能只会让人听起来更累，而且所有的音乐都必须受限于你声卡的最大复音数。
MIDI文件的好处在于它是一个标准，只要你有一块声卡，不管它是什么牌子的，都能播放MIDI文件。当然，你听到的MIDI音乐的好坏取决于声卡的质量。廉价的声卡上都有一块芯片，在播放MIDI文件时模拟出几种不同乐器的声音，新一点的声卡使用一块波表芯片，该芯片上包含的才是真实乐器声音的取样 。
MIDI键盘的接口
使用连接线可以将一个制作音乐的键盘连接到声卡背面的一个接口上，这个接口被称为MIDI接口。你可以购买一个专用的MIDI键盘或用乐器店里卖的电子琴代替，它们都能很好地作为一个MIDI设备来使用。你把MIDI电缆的DIN一头接到你的电子琴上，电缆的另一头是一个DB-15的接口，这是接到声卡上的。这样你就可以弹奏电子琴，音乐将通过声卡播放出来。当然，这还需要一个程序用来处理音乐。
我曾经亲自尝试过使用Sound Blaster AWE64 Gold声卡和Cubasis软件，当我把一个用了8年的廉价电子琴连接到声卡上去时，通过Cubasis软件的处理，这两者配合得相当完美。处理过程中，电子琴充当了一个合成器。
关于电子音乐MOD
MOD文件最初是在一种在Amiga电脑上的音乐编辑软件SoundTracker所支持的格式。这个程序的源代码已经被破解，并随之出现了很多非法版本。今天，MOD文件通过使用合成乐器和完整取样能提供超过4声道的多声道音乐。MOD是数字音乐文件格式，它由一系列乐器声音取样和序列信息组成，它告诉MOD播放器该在什么时候在哪个声道播放哪种乐器的声音样本，而且还带着pitch的信息，这种信息用来表现乐器的颤音。
因此，MOD与纯声音文件（如WAV）有很大区别，WAV文件不包含序列信息。也不同于MIDI文件，MIDI文件不包含声音样本。MOD文件普遍存在于演示文件中，并且它为廉价声卡提供了一条制作（音质可接受的）音乐的途径。在使用高品质的声卡产品时，回放MOD音乐得到的效果不亚于一些专业设备的还原表现。
MOD文件的序列信息基于“Patterns（模式）”和“Tracks（音轨）”。一个“Patterns”是一组长度固定的音轨的组合，一般而言都是64行；“tracks”则取决于具体应用，一个4音轨的MOD文件能同时发出4种声音，在一个文件中同一个“Patterns”可以被反复使用以达到减小文件体积的作用。
MOD文件其实就是不同乐器以及它们声音样本的排列组合，声音样本是带有乐器说明的一小段的WAV文件，可能是乐器的表现也可能是歌曲片段。MOD的创作者决定应该在MOD文件中包含的声音样本，他们可以使用一个名为“tracker“的工具制作乐曲。
使用MOD格式，一首歌曲在不同的电脑和声卡上听起来的效果是差不多的，因为用到的声音都已经被包括在序列中了，下图展示的是我所用的MOD播放器外观：
下图展示的是我“偷窥”的一个曲子的内部序列
我们可以下载音质极佳的MOD格式的歌曲，文件后缀名一般为“.MOD”或“.XM”。很显然在MOD中使用了大量的压缩手段，因此我们看到一段一分钟长的高质量的音乐文件的体积只有100KB左右。若要享受这种音乐你只需一个小小的播放器，有关MOD的资料及软件可以在这里下载：http://www.castlex.com/。
关于电子音乐MP3
◇ 不同寻常的MP3
近几年来基于MP3格式的音乐获得了巨大成功，从发展的目光来看，它仍有很大的潜力。我个人认为，MP3将会成为下一个10年中的“音乐磁带”。音乐播放器将越来越多地使用MP3作为载体。
◇ 先进的压缩技术
MP3是MPEG（动态图像专家组）开发的第三层音频格式，MPEG-1（最常见的是VCD）和MPEG-2（最常见的是DVD）格式中也采用了类似的音频压缩技术。MP3能将CD质量的音乐压缩到原来体积的1/8-1/12，而音质并没有太大的损失。强大的压缩技术是它能纵横互联网的优势。标准的MP3文件中，一分钟高保真的音乐体积大约是1MB。MP3的标准说明了设计MP3的技术特点和用途，但是没有说明怎样制作MP3文件，不仅如此，它们并不允许公司及个人制作MP3文件。
◇ 高效压缩
CD上的音乐有1.4M/s的带宽，计算公式是1.4M＝2×16×44100 bit/sec。
一个典型的MP3文件只需要128Kb/s或160Kb/s的带宽，为了达到这一效果只有使用一系列高效率的压缩技术。
* 最重要的原理就是声音心理学法则对声音信号的选择，那些我们听不到的声音信号都被删掉了。另外还有一些轻微的声音，虽然存在但被别的一些频响较大的声音淹没掉。
* 另一种压缩是将立体声转化为单声道音乐，因为如果声源太远，人们就不能分辨方向了。
* 霍夫曼运算法则通过为那些最常用的数据做代码优化来减小文件的体积。
◇ 侵权还是合法
商业音乐在互联网上的拷贝随处可见，这种做法不但违法也阻碍了技术的发展，不过在www.mp3.com网站上你可以找到大量的合法音乐。1998年10月时，美国唱片工业联合会一度打算阻止帝盟公司在市场上销售他们的MP3随身播放机。
SDMI
SDMI的全称是Secure Digital Music Initiative（主动式数字音乐加密），这一标准由SONY、EMI等公司共同创建。这是一种可用于MP3文件或其他格式文件的安全证明，可用来防止音乐的非法拷贝。举个例子，带有SDMI的一个MP3文件将只能被复制3次。SDMI被放置到MP3播放器中去，这样播放器可以验证SDMI序列号。然而这对播放未授权的MP3文件并没有影响。
◇ Winamp
自从Winamp问世后，一直备受MP3音乐爱好者的青睐。
微软公司新的媒体播放器“Windows Media Player”也能播放MP3文件，不过它不如Winamp那么小巧好用。
一个优秀的播放器软件允许我们为可播放文件列表，这个列表是一个小的纯文本文件，它连续地列出了所有能够回放的MP3文件的名字，这种文件列表的后缀名是M3U，它可以直接用记事本来编辑。
◇ Ripping
我们可以运用ripper软件来制作MP3文件，所要做的只是把一张正版的CD放入光驱中，在完成验证你的CD是否正版后（这个操作将会连到互联网上查询一个数据库），只要告诉这个Music Match软件你需要把哪个CD音乐制成MP3就可以了。下图显示了这个软件的设置菜单：
MP3这种音乐格式应用方便，基于近来它在互联网及音乐业界蓬勃发展的现状，我们完全有理由乐观地期待着MP3将引爆一场音乐产业的革命。
在以下的网址中可以找到MP3相关的资料或软件：
http://www.winnmp.com
http://www.mp3.com
http://www.musicmatch.com
OK，本文到此结束了，我们“走马观花”般介绍了电脑音频的诸多方面，谨希望能对初涉此领域的朋友有所帮助。
