當MP3音樂格式紅透半邊天時，微軟也不遑多讓推出WMA音效格式，與其一較長短。而究竟哪種才有最佳的壓縮效能，相信許多人都想知道。用耳朵聆聽辨別不如使用儀器測試，就讓儀器測出的數據，做最公正的判斷。

※ 本文轉載自「PC Shopper」雜誌，2004年11月號，王振宇著。※

常見音樂壓縮格式簡介

‧目前MP3與WMA是主角，其餘都是配角。
‧MP3、WMA是目前較知名的音樂格式，不過也有許多高品質的音樂格式，例如MP3 PRO、Ogg vorbis都蓄勢待發，準備與其一較長短。

音樂壓縮格式之所以盛行的原因，除了可大幅壓縮音樂檔案，也節省大量的存放空間，卻不致損失太多的音質。早期確實只有MP3的壓縮格式最為流行，不過近期也有許多開放式的聲音檔案格式，極力爭取電腦使用者與音樂愛好者的認同。但是各種的音樂壓縮格式，都有各自的優缺點，現在是MP3壓縮格式最為吃香，至於以後的演變為何，誰也不敢保證。

傳輸率決定音質

在電腦的世界中，只有0與1這種數位組合的存在，聲音格式也是一樣。電腦中最常見的聲音格式為WAV檔，可說是不失真的數位音樂檔案，不過相當消耗儲存空間。為了解決此問題，故有類似MP3的音樂壓縮格式產生。不過世界上沒有絕對的事情，WAV檔案的傳輸率高達1411.2kbps (bits per second)，目前MP3最常使用的傳輸率為128/192kbps，檔案壓縮了10倍左右，當然部分的音質也被犧牲了，只不過人耳無法明顯的分辨出罷了。

bps：bps 是 Bits Per Second 的縮寫，主要是電腦用來計算有關通訊方面的傳輸效率單位。以56kbps的數據機來說，在傳輸資料的時候可以達到每秒56000個位元。而在單位的大小寫區別上，當傳輸的位元每秒鐘大於1000位元時，通常都會以kbps來作為單位。而至於大寫的Bps，通常都用來代表Bytes per second，只有小寫的bps才是用來代表bits per second。而這當中，因為位元bit以及位元組byte兩者相差了有八倍 (8bit=1byte)，所以在大小寫的標示上所代表的意義也有所不同，不過要是沒有刻意區分單位的大小寫，通常所指的都是bits per second。

換算為WAV檔案每秒所需的容量即為1411200÷8=176400bytes，176400÷1024=172.265625約為172KB，如果是3分鐘的CD音源轉為WAV檔案要佔用30MB的空間，有時候一此歌不只3分鐘，所以想以數位化的方式忠實記錄下聲音，所花費的代價可不小。尤其是之前硬碟只有數GB的時代，根本無法儲存太多的WAV檔案，而使用128kbps的MP3壓縮格式，3分鐘的CD音源轉換為MP3檔案後，只佔用約2.75MB的空間，音質也在多數人認可的範圍之內，這也是音樂壓縮格式能盛行的主要原因。

WAV：WAV檔案格式是由微軟公司和IBM公司所共同開發的聲音儲存檔案格式。WAV定義了數位聲音的一種標準儲存方式，利用8位元以上的音效卡，就可將這個檔案的內容還原播放出來。WAV佔用的空間可以小至644KB，或大至27MB。儲存空間的大小取決於取樣頻率、音效類型 (單聲或立體聲)，以及取樣所用的位元數。目前微軟視窗作業系統以及IBM OS/2作業系統都支援讀取播放這種聲音檔案。

網路所帶動的音樂格式

網際網路的蓬勃發展，加速了壓縮檔案格式的興起，也包括每種的音樂格式。早期多數人還是使用33.6~56kbps的數據機下載音樂，只要檔案夠小容易下載即可，音質差一點也可以忍受，所以壓縮能力越好的音樂格式越受歡迎。

現在大家都使用512~2Mbps的ADSL上網，下載速度大幅提昇，壓縮能力不再是主要關鍵，音質也逐漸受重視，於是各種音樂格式浮上檯面，開始比音質、比壓縮效能，都想取代使用率最高的MP3音樂格式。

當今王者MP3

MP3全名為MPEG Layer3，是聲音壓縮標準的一種。在早期由於MP3格式能使用極大的壓縮比，以轉為64kbps的MP3而言，不到原始WAV的5%，非常有利於當時網際網路的傳送速度。儘管檔案壓縮技術日新月異，但MP3可調整的壓縮比例很大 (32~320kbps)，可以隨著個人喜好調整傳輸率，其餘的聲音格式目前還無法取代。

不過MP3的版權問題尚有爭議，也沒有明確的管理辦法，下載的音樂只能私人使用，不能使用於公共場合。儘管如此，網路上流通的音樂格式還是以MP3為主，加上家中一般CD較多整理不易時，轉成MP3放在硬碟十分方便，要大家改變使用習慣的音樂格式，恐怕不是件容易的事情。

MP3 PRO：MP3 PRO 是針對64kbps這個傳輸率所發展的音樂格式，強調以64kbps的傳輸率也能達到128kbps的MP3音質，不過要搭配原廠的播放軟體，才能發揮100%的效用。MP3 PRO比較適用於網站上的背景音樂，或是當作試聽的樣品使用，對於堅持高傳輸率、好音質的使用者來說並不實用

後起之秀WMA

ASF (Advanced Streaming File Format) 是微軟公司所新推出的影音規格，用來取代現有的AVI影音格式，並且增加網路傳遞的可行性。ASF又同時包括了聲音與影像兩個部分，WMA (Windows Media Audio) 就是屬於ASF中聲音的部分。

WMA能以較少的傳輸率 (64~192kbps)，表現較好的音質，微軟也與電腦、網路、娛樂產業的廠商策略結盟，結合其WinXP作業系統的優勢地位，企圖以WMA擠下MP3音樂格式。

其實有不少人已經發現WMA較好的音質表現，漸漸改用WMA作為主要的音樂格式。市面上主要的MP3播放機都已經支援WMA音樂格式，相信WMA要追上MP3音樂格式，只是時間上的問題。

明日之星 Ogg Vorbis

Ogg Vorbis也是屬於開放的音樂格式，與熱門的MP3音樂格式最大的不同之處，是沒有專利權保護，不用支付權利金。Real Networks已經宣布加入開放碼陣營，全力支持Ogg Vorbis音樂格式，所以屆時Real One Player與Real Player的用戶，都可以播放Ogg Vorbis的檔案。

Ogg Vorbis是屬於變動傳輸率格式，用於64kbps以下傳輸率時，仍可以保持一定的音質，也適用於網站上的背景音樂。但是支援的應用軟體仍嫌不足，不過以其強大的效能來看，將來必定成為MP3、WMA最強勁的對手。

MP3、WMA壓縮效能大檢閱

‧考驗檔案的壓縮效能還有聲音品質
‧MP3與WMA這兩大音樂格式，常有人拿來比較與測試，但不用儀器測出數據，比較哪種音樂格式較佳，恐怕沒有太大的說服力。

聲音是以類比的形式存在，想用電腦的測試軟體加以判斷，其實非常不可靠，何況高頻的聲音需要特殊的硬體設備測試，使用電腦運算能力模擬硬體設備的測試軟體，會因為搭配的音效卡等級不同，所得到的測試數字也會不同，因此沒辦法測試出精準的結果。

使用DAAS聲學測試系統，是因為搭配測試專用的音效卡，所得到的測試結果必然較為正確。用這樣的方式測試幾種MP3、WMA音樂格式的傳輸率，才可以比較哪種傳輸率可獲得最佳的音質。

檢閱效能的工具與方式

這樣的測試方式為儀器代理商雅瑟音響所提供，挑選一張播放能力強的音效卡 (創新未來Audigy 2 ZS Platinum Pro)，並將聲學測試系統內建的適當音效檔案 (WAV格式)，轉換為MP3與WMA音樂格式再重複播放，讓轉換器能正確的抓到完整訊號為止。

DAAS聲學測試系統是德國ADM Engineering公司發展與製作的。利用一張16位元的D/A、A/D轉換器配合DAAS專業軟體，再加上電腦處理器的運算能力，可產生與硬體設備相近的測試數據。

主要測試項目

DAAS聲學測試系統內建許多的測試的檔案，「頻率響應」會選用粉紅噪音 (Pink Noise) 當作測試的檔案，因為粉紅噪音的特性是涵蓋頻率廣泛，用來測試0~20KHz範圍的頻率響應較為適當。

「諧波失真」則使用1KHz的正弦波當作測試檔案，本來要加入100KHz與10KHz的正弦波，但是低傳輸率的MP3與WMA檔案，為了獲得較佳的檔案壓縮能力，而大幅犧牲人耳不易聽到的頻率波段的聲音，所以高頻、低頻的部分皆被大幅壓縮，測試的結果都差不多也無從比較，所以這兩個頻段不予測試。

其實壓縮效能與音質是相輔相成，所以不只是比較音樂格式壓縮檔案能力，也應該考慮實際聆聽時，用耳朵所感覺到這個傳輸率的失真度是否在能接收的範圍，這是必要評測的項目，不過，只能當作參考。

頻率響應範圍：將粉紅噪音 (WAV檔案格式) 利用CDex與Windows Media Player，分別轉換為MP3與WMA音樂格式，再用DAAS聲學測試系統測試頻率響應範圍，下方三張圖示會明確表示，理論值、實際值差異的地方。

諧波失真參數：實際聆聽音樂檔案是主觀的音質測試，利用諧波失真測試才是客觀的比較。播放不同音樂格式的1kHz正弦波，測試得到偶次諧波 (取2kHz) 與奇次諧波 (取3kHz) 這2項參數，其中的百分比數據可以拿來做比較，數字越小表示失真情況越少，音質越好。廠商在研發與聲音有關連的產品，例如揚聲器、音效卡、電話等設備，諧波失真是列為必要測試的項目，可見這項參數的重要性。

檔案壓縮能力：先將CD音樂轉換為WAV檔案，再轉換為48、64、96、128、160、192kbps的MP3、WMA音樂檔案，比較哪種音樂格式的壓縮能力強。另外也實際聆聽每個音樂檔案，看哪種音樂格式在各種傳輸率時，較容易出現失真的情況。藉此比較哪種的編碼技術比較成熟，可將檔案壓縮至最小，又不會讓音樂明顯的失真。

測試數據所代表的意義：測試這幾個主要項目，是針對MP3、WMA做比較，若是同性質的音樂格式，可以用一樣的方法比較，如果加入其他音樂格式一起評比，就要更改或增加測試的方式。

數據會說話

這次測試了64、128、160、192、256、320kbps等六種傳輸率的MP3檔案，WMA檔案則是64、128、160、192kbps等4種傳輸率，經過仔細的比較之後，挑出兩組具有比較意義的評比。除了使用儀器分析它們的頻率響應、諧波失真之外，也經過實際聆聽的交叉驗證，至於何者的壓縮效能較佳，讀者看過比較的測試數據就能明白。

越級挑戰：WMA (64kbps) vs MP3 (128kbps)

雖然WMA在64kbps傳輸率的表現，略遜於MP3在128kbps的水準，但實際上相差不遠，也證明WMA在低傳輸率的壓縮演算法遠優於MP3的表現。

重要的是一首4分31秒的歌曲，64kbps的WMA檔案只佔用2.09MB的空間，128kbps的MP3檔案卻需要4.14MB，在聲音效能差異不大，可是壓縮能力卻差了快一倍，就目前使用MP3隨身聽的人來說，若是WMA檔案可收錄幾乎雙倍的歌曲，應該是相當划算的。

差距逐漸縮小：WMA (128kbps) vs MP3 (192kbps)

這階段的表現WMA與MP3各有勝出，可說是勢均力敵。WMA使用128kbps傳輸率的檔案，與MP3為192kbps傳輸率的檔案不分上下，表示越高傳輸率的壓縮演算法比較之下，雙方音質效能的差距就越少。

不過以壓縮能力來比較，同樣4分31秒的歌曲，WMA (128kbps) 檔案為4.17MB，MP3 (192kbps) 檔案為6.21MB，雙方壓縮效能仍有33%的差距。以目前MP3的主流傳輸率192kbps看來，如果要將大量的CD音樂轉換為數位檔案，似乎用WMA (128kbps) 音樂格式轉換也是一樣，還多出三分之一的空間可以利用。

檔案壓縮能力比一比

音質要比較，壓縮能力當然也要評比，由比較表就可以看出來，其實兩者的壓縮能力差別不大。但在音質的比較上，用較高傳輸率的比較時，WMA與MP3的音質相差不大，需要使用儀器才能分辨優劣。但在較低傳輸率時就有明顯的差別，MP3檔案在96kbps以上的傳輸率時，人耳才不易聽出失真的情況，WMA檔案在64kbps傳輸率就可以達到，還是有些微的差別。

結論：WMA略勝一籌

經過一連串的比較與測試後，儘管WMA (128kbps) 與MP3 (192kbps) 相較之下，頻率響應是MP3占優勢，不過諧波失真的測試卻是WMA扳回一城，相信大家能看出來，越高傳輸率的比較，雙方差距越小。

在低傳輸率的較量方面，WMA (64kbps) 與MP3 (128kbps) 的頻率響應、諧波失真測試，都是MP3的表現較佳，但實際上的差距並不大，加上WMA超越較多的等級跟MP3相比，所以這階段WMA音樂格式還是明顯勝過MP3的音樂格式。

相較之下MP3音樂格式較早推出，雖然編碼器不斷推陳出新，但還是略輸於WMA音樂格式，不過MP3還是有廣大使用戶的優勢存在，要一時改變使用習慣其實不容易。近期推出的MP3隨身碟與播放軟體，都已經支援WMA音樂格式，WMA的使用並不孤單，微軟也持續的與相關廠商結盟，看來MP3相關廠商要加把勁，才不會被追上甚至超前，不然MP3隨身碟改朝換代成為WMA隨身碟，唸起來還真是不習慣。

※ 本文轉載自「PC Shopper」雜誌，2004年11月號，王振宇著。※