WMA對決MP3

  還在聆聽MP3音樂嗎?有沒有想過改用更棒的音訊格式呢?如果有個音訊格式,在音樂音質一樣的前提下,可以更加節省我們的時間和空間;在音樂體積一樣的前提下,卻可以提供更優的音質,而且支援的裝置又多,這樣會不會想換掉MP3呢?快來試試看WMA吧!下面將對MP3和WMA做出一系列的PK測試,讓你對WMA和MP3的差異有所了解。

超然卓越卻被抹黑的WMA
  WMA和MP3哪個音質比較優,哪個比較節省網路傳輸的時間,比較可以節省你的空間,這些問題曾經困惑我許久。網路上文章很多,我很快的找到了反微軟分子的心得,主觀的宣稱WMA的音質不如MP3(直到本文發佈時,還有受害網友說“看某某測試mp3中高流量勝耶”)。但用心一點閱讀,就發現那只是自欺欺人的假文章。沒有測試數據;或者不當的測試數據(以舊版的WMA和最新版MP3比較),只是一昧的以“因為是微軟技術”為由,就來判定WMA不如MP3,真是不怕誤導大眾呀!由於在下先前拜讀過 終極反微軟份子:紅臊龜 的超偏激文,從中體認到為了反對而反對的騙局,所以很快的就辨別出真假。這邊呼籲大家,上網應該有個認知,網路就跟真實世界一樣,都存在所謂虛假的騙局,而且在虛擬身分的前提下,似是而非的網文更甚真實世界,況且又是主觀又無責任的撰文,很可能沒有專業人士嚴謹客觀,可靠度遠不如親身體驗。要從眾多的網文找出真正的答案,勢必要很費心力;所以如果可以,知道真相最好的辦法就是:親自嘗試,相信自己。
  WMA全名是Windows Media Audio,是微軟研發多年的音訊壓縮格式。由於微軟樹大招風,惹來一堆眼紅蒼蠅,長期以來受到反微軟份子的打壓。但由於音質優越,市面上已通行許久,大多數的設備都有支援,論流通性僅次於MP3。最初WMA 1.0版發表於1999年,直到2003年發展成熟,最新的9.2及10 Pro版則發佈於2007年。最初微軟打的口號是“64kbps就可提供接近CD的音質,在音質相等的前提下,只需要MP3一半的儲存空間”,這真是美好的願景呀!但此舉立刻引發反微軟分子的側目,給予非常負面的批評,甚至以很主觀的角度去攻擊,並且欺騙世人MP3音質比WMA優很多;但亦有許多客觀的玩家做出比較,他們認為微軟態度很謙虛,其實在同等音質為前提下,甚至可壓小至MP3的三分之一。哪個是真的?哪個是假的?哪個是客觀的說法?哪個是為了反對而反對?在親自聆聽比較後覺得很奇怪,WMA聽起來明明比MP3好聽呀!怎麼會有人說MP3比較好聽(當年並不認識反微軟分子XD)?為了了解真相,揭發反微軟分子的騙局,還給WMA一個公道,並了解哪個壓縮格式比較適合我們,所以做了以下一系列的測試,希望大家可以好好認識WMA。

聲音的特性與音質的判定
米豆花了時間對人類聽覺做了一番了解,歸納出以下幾個重點:

  1. 人類能查覺到的聲音頻率,範圍約在20Hz~20kHz之間(另外還有16Hz~18kHz的說法),超過的頻帶稱之為超音波。
  2. 人類發聲的頻帶是500Hz~1kHz。
  3. 人耳最敏感頻率在1kHz~5kHz左右。
  4. 大部分的人可以察覺100Hz~14.1kHz的聲音。
  5. 人類比較容易聽到振幅(音量)大的聲音。

  基於以上原因,我想音訊壓縮格式首要任務在於,大部分人可以察覺到的100Hz~14kHz頻帶,而且振福夠大的部分,也就是聲波圖的上半部,符合這區段才算及格。至於100Hz之前和14.1kHz之後,有些耳朵敏銳的人可以聽出來,列為評比一個音訊壓縮格式的決勝題,孰優孰劣就此分勝負。此外還可以囊括人類聽不到的超聲波頻帶:根據日本的研究,雖然聽不到但卻感受的到唷!如果音樂可以做到無損壓縮,完全不失真當然是很棒;但理想跟現實總是有所差距,而我們總是在找那個最佳的平衡點不是嗎?

音訊測試檔 標記
看法:水平為音頻(範圍0Hz~22.05kHz),垂直為音量(振幅);越上面越接近原始音量,下面聲音越小;越左邊音頻越低,越右邊音頻越高。
500Hz~1kHz是人類發聲頻帶。1kHz~5kHz是人類聽覺最靈敏的地帶。100Hz~14.1kHz是人耳可清楚辨識的頻帶。

測試環境與方法
  以下的測試環境是在Windows Vista SP1,為了公平性,也就是確保大家可以自己做到相同的測試,原始檔是採用RightMark Audio Analyzer(版本6.2.3)產生的音訊測試檔,大家可以免費下載取得。轉檔軟體使用Protected Music Converter(版本1.0.1.0)這套軟體。這個轉檔軟體內建LAME 3.97的MP3編碼器,而LAME MP3 Encoder是網路公認最棒的MP3編碼器。將原始檔透過Protected Music Converter轉換為各種設定做測試,然後無失真的轉為WAV聲波檔,最後透過RightMark Audio Analyzer解析出下列圖形。圖形的看法是, 紅色為原始音訊,綠色或白色是壓縮後的差異;壓縮後不相符區塊,也就是紅色、綠色或白色越多,代表失真的越嚴重。

測試1:單聲道壓縮失真比較。壓縮設定:單聲道/48kbps/44.1kHz/CBR
音訊測試檔 (單)mp3_48k
很顯然的MP3無法有效壓縮單聲道音訊,失真的程度是淺而易見的。

音訊測試檔(單) wma_48k
WMA對單聲道音訊壓縮非常有效,失真程度非常的低。

測試2雙聲道壓縮失真比較。壓縮設定:立體聲/64、96、128、192、256、320kbps/44.1kHz/CBR
  測試結果出乎意料之外,往往被認為失真度應該是最小,高位元率的320kbps設定並未奪得冠軍寶座,反而是老二256kbps上座,而且無論是MP3或WMA皆是,尤其是WMA,在高頻的地方幾乎沒有失真。曾經看過高階音響系統比較兩格式的心得,作者覺得高頻部分MP3顯得空洞,WMA比較接近原音;現在就圖形來判斷,WMA在高頻的表現確實更勝MP3。當做好下面的測試後我就想到,相同流量下的MP3雖然不比WMA好聽,但還是有人堅稱MP3音質比較好,可能是因為MP3在1kHz~5kHz之間,低音量時的表現比較接近原音。但音量要夠大才聽得到,聲音的壓縮是否更應該注意音量夠高的部分呢?況且這是聲音測試檔的場合,如果是壓縮音樂,這個頻帶會有低音量的表現嗎?
音訊測試檔 mp3_64k 音訊測試檔 mp3_96k 音訊測試檔 mp3_128k 音訊測試檔 mp3_192k 音訊測試檔 mp3_256k 音訊測試檔 mp3_320k
壓縮為MP3後,音質嚴重失真,至少需要128kbps才好聽。但當採用256kbps編碼,除了高頻的聲音失真外,整體表現都非常出色。

音訊測試檔 wma_64k 音訊測試檔 wma_96k 音訊測試檔 wma_128k 音訊測試檔 wma_192k 音訊測試檔 wma_256k 音訊測試檔 wma_320k
WMA在低位元率時,除了高頻的聲音失真外,整體都很讓人滿意。當採用256kbps編碼時,壓縮的非常漂亮,幾乎沒有差異。

測試3雙聲道VBR壓縮失真比較。壓縮設定:立體聲/64、96、128、192kbps/44.1kHz/VBR(平均位元率)
  有人說MP3的LAME編碼器表現很優,甚至到了後來也支援VBR編碼,而且音質已經超越WMA了。那麼MP3支援VBR以後情形真有那麼大的改進嗎?答案是:沒有。從以下的測試結果就可以看出,VBR編碼並未給MP3帶來足以跟WMA抗衡的力量,而且就以圖形跟CBR相比,似乎採用VBR不會優很多的樣子。就WMA來比較,透過VBR編碼在中低頻音量低的地方,失真有比較收斂一些,但高頻部分失真就比CRB嚴重,且VBR編碼必須耗費兩倍時間,因此可說是效益不彰。
音訊測試檔 mp3_vbr64k 音訊測試檔 mp3_vbr96k
音訊測試檔 mp3_vbr128k 音訊測試檔 mp3_vbr192k
MP3採用VBR編碼方式,在低位元率依舊無法呈現足夠的音質,但跟CBR比較128kbps,失真情形有比較收斂。

音訊測試檔 wma_vbr64k音訊測試檔 wma_vbr96k
音訊測試檔 wma_vbr128k音訊測試檔 wma_vbr192k 
WMA在高頻部分的失真情形一直都比較少,整體而言只有在音量較小的時候出現失真。

測試4無損壓縮失真比較。壓縮設定:立體聲/Q100/44.1kHz/VBR(品質為基礎)
音訊測試檔 wma_ll
這個測試MP3不支援,WMA則得到滿分。

壓縮特性
  以上就是RMAA音訊測試檔所得的結果。就測試結果來看,MP3是種顧全大局的壓縮機制,要就大家一起衝,不然就大家一起死,畢竟MP3是很有年紀的東西了。WMA的壓縮技術比較先進,除了以MP3“聽的到音頻”為基礎壓縮,再加上“聽的到音量”為優先考量,如果位元率不足,先捨棄音量小的音質;音量高的音訊完成儲存後,如果有足夠的位元率,就進一步的保存小聲的音訊,進一步的做了加分作用。大家都可以自己測試看看,只要版本相同結果應該是一致的。但是測試音訊檔可以反映多少實際應用上的差異呢?接下來米豆決定追加測試純人聲的音訊檔,還有抒情音樂、搖滾音樂和卡通音樂壓縮差異(後來發現音訊測試檔,對音訊壓縮格式來說,是很嚴苛的試煉^_^b )。然而,先前的測試就可以明顯看出,MP3採96kbps以下壓縮根本完全不能聽,所以下面的音樂測試將捨棄64kbps和96kbps CBR壓縮,取而代之的是改用VBR模式,位元率設定為128kbps和192kbps,依舊取得六個樣本做比較。

測試5人聲壓縮失真比較。壓縮設定:單聲道/20kbps(MP3為32kbps)/22.05kHz/CBR
voice mp3
MP3最低位元率只可以設定為32kbps,已經比WMA多1.6倍的流量,但失真度卻遠比WMA嚴重,甚至會聽到雜音和音爆。

voice wma
注意500Hz~1kHz,也就是人類發聲頻帶,WMA在這範圍表現極佳,僅使用20kbps的流量就可原音重現。
PS. 本測試中WMA使用Windows Media Encoder壓製。

測試6抒情音樂《You are so beautiful》壓縮失真比較。壓縮設定:立體聲/128、128、192、192、256、320kbps/44.1kHz/CBR、VBR(平均位元率)
Lyric mp3 128_ Lyric mp3 128VBR_ Lyric mp3 192_ Lyric mp3 192VBR_ Lyric mp3 256_ Lyric mp3 320_
MP3大致上來說,位元率128kbps尚可滿足基本聽覺,但低頻50Hz以下的失真有點可惜的樣子…對於耳朵敏銳的人來說,MP3沒有256kbps是無法接受的。

Lyric wma 128_ Lyric wma 128VBR_ Lyric wma 192_ Lyric wma 192VBR_ Lyric wma 256_ Lyric wma 320_
WMA僅僅使用192kbps的流量,差點就把MP3打趴;流量拉高到320kbps時,僅有超過人類聽覺上限的20kHz失真,就算是再敏銳的耳朵也聽不出差異。

測試7搖滾音樂《What I’ve Done》壓縮失真比較。壓縮設定:立體聲/128、128、192、192、256、320kbps/44.1kHz/CBR、VBR(平均位元率)
Rock mp3 128 Rock mp3 128VBR Rock mp3 192 Rock mp3 192VBR Rock mp3 256 Rock mp3 320
MP3在壓縮搖滾樂的失真情形比較小,位元率128kbps高頻的表現還比WMA好一點點,但在其他流量依舊無法跟WMA匹敵。

Rock wma 128 Rock wma 128VBR Rock wma 192 Rock wma 192VBR Rock wma 256 Rock wma 320
WMA位元率192kbps就有很棒的音質;位元率256kbps和320kbps都有近乎原版的音質。

測試8卡通音樂《となりのトトロ》壓縮失真比較。壓縮設定:立體聲/128、128、192、192、256、320kbps/44.1kHz/CBR、VBR(平均位元率)
Cartoon mp3 128 Cartoon mp3 128VBR Cartoon mp3 192 Cartoon mp3 192VBR Cartoon mp3 256 Cartoon mp3 320
MP3在這項測試中輸的超級慘,192kbps壓縮得到超異常曲線。本來還以為是檔案有問題,結果重新壓製還是一樣;看樣子卡通歌曲壓成MP3非常不適合。

Cartoon wma 128 Cartoon wma 128VBR Cartoon wma 192 Cartoon wma 192VBR Cartoon wma 256 Cartoon wma 320
壓縮卡通音樂採用WMA真是太棒了!採用320kbps壓縮時,可以享受原音重現的感動。

結論
  很顯然的WMA是比MP3更好的選擇,壓縮生成的檔案音質優、體積小,適用範圍廣泛,而且壓製速度快(MP3二到四倍不等)。如果是單聲道,則可以更低的位元率壓縮;另外不管你怎麼去壓縮,只要位元率在64kbps以上,都可以提供極佳的音質;儘管位元率小於64kbps,也不像MP3會生出恐怖的聲音;192kbps提供了不錯的壓縮率,且兼顧極優的音質;256kbps和320kbps則提供了幾近原版的音質;對於擁有敏銳挑剔的耳朵,還有高級揚聲系統的人,也可以考慮選用WMA無損壓縮;如果要儲存DVD的多聲道環繞音效,交給WMA Pro也可以。WMA應用層面廣,無論是用在音樂的珍藏、分享、個人網頁、或線上試聽都很合適。做完這些測試我就了解了,何以KKBOX的音樂會全面採用WMA格式,因為音質更勝MP3 ,適用範圍又遠比MP3大:KKBOX網頁提供的線上試聽,採用低流量壓製,音樂串流不中斷;KKBOX程式的高音質模式,則提供高流量的WMA 192kbps,讓你享受高品質音樂。

  單聲道 低流量 高音質 不失真 人聲 多聲道 版權保護
WMA 推薦 64kbps 256kbps WMA Lossless 推薦 WMA 10 Pro DRM
MP3 不適用 128kbps 320kbps 不支援 不適用 不支援 不支援

理想中的無損壓縮
  在現今超大硬碟空間的驅使下,你是否對不失真的WMA無損壓縮感興趣呢?這幾天我想硬碟空間也用不完,於是就採用WMA Lossless擷取CD;但當我做完以上測試後就後悔了。因為WMA 320kbps的音質失真極小,已經是人耳聽不出來的程度,我的喇叭也不是高級音響,更是聽不出差異;還有空間耗用率極大(最近擷取的Kiroro音樂CD,Lossless為320kbps的2.75倍,佔用硬碟空間452MB),加上用以網路傳檔也會變得很不便,所以心得只有一個:除非你有高級揚聲系統,並且有超大的硬碟空間,不然音樂檔真的不建議使用無損壓縮呀!

音質相對關係
  或許你跟我一樣,曾經想過探索WMA和MP3音質的相對關係。現在有了RMAA的音波分析圖,這個想法已經變得可行。下面就繼續補完各式位元率設定,再透過圖形化的比較,排序出WMA和MP3之間音質的相對關係。至於被認為頗為主觀的CD音質,這邊定義為人耳可清楚辨識的頻帶:100Hz~14.1kHz。就WMA而言,大約在80kbps可以有這樣的表現;MP3要儲存這樣的音質,則需要112kbps(音質略遜128kbps一些些)的流量。

測試9抒情音樂《You are so beautiful》壓縮失真比較。壓縮設定:立體聲/32、48、64、80、96、160kbps/44.1kHz/CBR
Lyric mp3 32 Lyric mp3 48 Lyric mp3 64 Lyric mp3 80 Lyric mp3 96 Lyric mp3 160
MP3在96kbps以下音質有很明顯的失真。從音波分析圖可以發現,在高頻的地方出現詭異的訊號,而且音量上揚使的失真容易發現。

Lyric wma 32 Lyric wma 48 Lyric wma 64 Lyric wma 80 Lyric wma 96 Lyric wma 160
WMA 在48kbps以上都只會削弱高頻的音量,直到32kbps才於8.5kHz的地方出現高低起伏的詭異訊號。

wma vs mp3 ratio
就米豆對CD音質的定義,剛好符合微軟宣稱的“64kbps就可提供接近CD的音質”。

後記

  外觀的美醜是很主觀的議題 ,只是一般在某個區間裡,大家會有個共識。舉例來說,我們會說林志玲很美,也會說恐怖片裡的殭屍很醜,但如果這時候要說林志玲是世界最美的女人,就一定會有不同聲音出來。聲音是否悅耳亦是如此,除了每個人在耳朵靈敏度上的差異,勢必還會有主觀評斷的部分,也就是每個人偏好的音色差異;但也基於此原因,很可能閱讀到不同的心得;加上反微軟分子在網路上散布謠言中傷微軟,更可能得到錯誤的資訊。在聽人家講MP3或WMA音質哪個比較好的當下,其實花1分鐘親自壓縮測試比較,如此謠言就不攻自破了;像米豆被騙那麼多年後才得知真相,已喪失許多聆聽WMA的機會,心中充滿了悔恨,為何要聽信反微軟分子的話…不要再聽MP3了,把全部的音樂轉成空間更省、分享更快、音質更好的WMA吧!

說明
  無論是壓縮率或音質都是WMA比較優(除了128kbps的速率):同體積的前提下,WMA音質比較好;同音質的前提下,WMA壓縮率比較高。
所以如果你想節省硬碟空間,可以參照對照表把MP3轉成WMA。
 例如:MP3 96轉成WMA 48(省50%),MP3 256轉成WMA 192(省33%),MP3 320轉成WMA 256(省20%)
但請勿將低音質的MP3轉高流量的WMA,這樣只會體積變大,音質並不會變好。
 例如:MP3 64轉成WMA 320(音質依舊只是MP3 64的水準)

PS. 有網友感到困惑,為何未附加壓縮後的檔案體積。這是因為檔案體積的資訊並不是本文重點,音樂檔的體積主要決定於位元率,儘管不同壓縮格式,只要位元率相同的音樂檔,壓出的檔案體積是相近的。就MP3 320kbps和WMA 320kbps比較,MP3是5,955,722位元組,WMA是5,977,345位元組,微乎其微不到 0.37% 的差距,相信不會影響你對高音質的嚮往,所以只要取位元率比較即可。

PS2. 有網友表示KKBOX部分音樂的音質不是很好,儘管確認是WMA 192kbps。這部分我推測是廠商直接從MP3 128kbps轉過來的,因此依舊會有低音質的感受。

 

測試:Ultrasonic Ringtones – the new ringtones that only kids can hear!
http://www.ultrasonic-ringtones.com/
測試你聽覺的靈敏度。大部分的人都可以聽到14.1kHz。你可以聽到頻率多高的聲音呢?

參考:洋洋實業有限公司─OCEANIC TRADING CORPORATION─
http://www.oceanictrading.com.tw/epaper.php?e_id=43

參考:人耳正常听到的声音是多少赫兹?|学问吧|天天学习网
http://xuewen.tt-xx.com/xiangxi/125.shtml

清單:WMA對決MP3 – Windows Live
http://cid-77f4b009845727c4.profile.live.com/Lists/cns!77F4B009845727C4!6149/

下載:WMA對決MP3.ppsx – Windows Live(投影片版)
http://cid-77f4b009845727c4.skydrive.live.com/self.aspx/%e6%96%87%e4%bb%b6/WMA%e5%b0%8d%e6%b1%baMP3.ppsx

  1. #1 by T on 2009 年 11 月 03 日 - 06:22:40

    太專業了~真的很謝謝你讓我看到這麼多

  2. #2 by 米豆 on 2009 年 11 月 03 日 - 13:03:35

    雖然花了很多時間測試,但為了就是一個真相,協助大家免於受騙。

  3. #3 by arthurson on 2009 年 11 月 05 日 - 18:00:08

    非常專業, 受教了, 多謝.

  4. #4 by 米豆 on 2009 年 11 月 06 日 - 09:52:58

    感謝您的讚美^_^

  5. #5 by 羽琪 on 2010 年 03 月 09 日 - 04:18:13

    請問一下喔,如果我想用這個軟體分析音樂的頻率要怎麼看啊?可以教教我嗎,有沒有可以分析出有專業數值和資料的方法,感謝!

  6. #6 by 米豆 on 2010 年 03 月 10 日 - 17:44:59

    這個… 我在文章有解釋呀~_~看法:水平為音頻(範圍0Hz~22.05kHz);越左邊音頻越低,越右邊音頻越高。垂直為音量(振幅);越上面越接近原始音量,下面聲音越小。■500Hz~1kHz是人類發聲頻帶。■1kHz~5kHz是人類聽覺最靈敏的地帶。■100Hz~14.1kHz是人耳可清楚辨識的頻帶。

  7. #7 by a06125566a on 2010 年 05 月 30 日 - 03:45:58

    對於 KKBOX 使用 192K 的 WMA我個人認為只是單純為了使用 DRM 來防盜而已

  8. #8 by 米豆 on 2010 年 06 月 02 日 - 17:44:19

    DRM應該是原因之一。但何以音樂音質差,推測是從MP3轉過來的。

  9. #9 by Vinix on 2011 年 04 月 14 日 - 11:13:12

    您好,在找資料的時候發現您的文章,一解心中的疑惑,真的是十分感謝。

    小弟覺得,大部分的人之所以要採用mp3格式,是因為:

    1. 出現的時間較早,且由於當時的智慧財產權尚未普及,所以目前幾乎所有的轉檔軟體及隨身播放器上都有支援。反觀wma的支援度則較低。

    2. 設計「沒有」考量到DRM,所以對大部分人來說很方便。😛

    3. 各人的耳機或喇叭不盡相同(尤其是市面上的平價mp3 player隨附的耳機…),所以即使wma擁有較好的音質也不一定聽得出來。

    • #10 by midoava on 2011 年 04 月 14 日 - 13:30:10

      MP3是行之有年的格式,當位元率在128kbps以上時,聽起來也可以接受。
      但如果在比較好一些的喇叭,WMA會明顯勝出MP3許多喔~
      在下用的是BOSE喇叭^_^

      • #11 by tcm on 2012 年 09 月 25 日 - 22:02:28

        用Bose 既我都唔聽WMA 啦,係都WAV

      • #12 by midoava on 2012 年 09 月 25 日 - 22:25:46

        WAV太占空間了吧~_~
        要聽無損音質,我選擇WMA無損壓縮^_^

  10. #13 by on 2011 年 12 月 01 日 - 20:57:05

    還在wma?倒不如用新一代的ACC或沒有專利完全開放的ogg更好

    • #14 by midoava on 2011 年 12 月 01 日 - 21:02:47

      看樣子閣下並不了解各種格式的差異呀~看看失真比較的結果吧!
      http://blog.roodo.com/midoroo/archives/16096501.html

      雖然OGG開放,但看不出哪邊好呀!而且市面支援的設備多不支援。
      除非自己搞偏激,不然真找不出轉OGG的動機喔!

  11. #15 by hu0800 on 2012 年 01 月 02 日 - 22:43:43

    讚, 喜歡這種有專業又簡單口語化的文章

    • #16 by midoava on 2012 年 01 月 03 日 - 03:29:15

      謝謝你的捧場^_^

  12. #17 by BB on 2012 年 01 月 16 日 - 12:23:19

    WMA 10 Pro 編碼

    CBR 440 kbps 和 VBR Q98
    哪個編碼出來的音質比較好?

  13. #18 by 中中 on 2013 年 04 月 29 日 - 11:49:24

    印象中WMA比mp3大~@@
    但我爬文很久,很多都說WMA壓縮比是1:18;mp3是1:12
    所以,WMA大小可到mp3的一半,是真的?
    還是大大可以推薦以最新WMA格式轉譯的軟體~

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