音频文件格式--M4A格式介绍
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发布时间：2024-10-24 16:36
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时间：2024-10-28 02:31
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背景介绍
M4A 文件格式是采用 AAC（高级音频编码）技术创建的音频文件，这种格式被称为有损压缩。M4A 的全称是 MPEG 4 音频。这类音频文件通常以 .m4a 扩展名结尾，尤其在未受保护的内容中常见。M4A 能够存储多种音频内容，如有声读物、歌曲和播客。与 MP3 格式相比，M4A 通常被认为更高级，因为 MP3 主要是为音频设计的，而 M4A 是 MPEG 1 或 2 视频文件中的音频层。
M4A 格式通过 FairPlay 数字版权管理加密，在通过 iTunes Store 销售时使用 .m4p 扩展名。Apple iPhone 使用 MPEG-4 音频作为铃声，但这些音频文件使用 .m4r 扩展名。
MPEG 规范中定义的音频 Object 编码提供了用于表示自然声音和基于结构化描述合成声音的工具。合成声音的表示可以从文本数据或乐器描述中导出，并通过编码参数提供效果，例如混响和空间化。这些表示提供压缩和其他功能，如可扩展性和效果专业。
发展历程
M4A，即MPEG-4 Audio，是由 Apple Inc. 于2004年开发的一种数字音频格式。它基于 MPEG-4 Part 14 (MP4) 文件格式，并使用高级音频编码 (AAC) 压缩标准。M4A 文件通常比相同质量的 MP3 文件小，并且可以支持 DRM（数字版权管理）保护。
Apple 想要创建一种比 MP3 更高效、更通用的音频格式，这推动了 M4A 的开发。在相同的文件大小下，AAC 提供比 MP3 更好的音质，并且更能抵抗压缩伪影。此外，M4A 文件可以使用 DRM 进行保护，这使得 Apple 能够控制其音乐的分发和消费方式。
M4A 文件受到大多数现代设备和软件的广泛支持。它们可以在 Apple 设备（例如 iPhone、iPad 和 iPod）以及许多其他设备（例如 Android 手机和平板电脑、Windows 电脑和 Mac 电脑）上播放。
以下是 M4A 历史的简要时间表：
如今，M4A 是一种广泛使用的音频格式。它是 Apple Music 的默认音频格式，并且许多其他流媒体服务（例如 Spotify 和 Amazon Music）也支持它。M4A 文件也是在计算机和移动设备上存储音乐文件的流行选择。
为何有 M4A 文件
M4A 的开发是为了解决 MP3 音频格式的许多问题。MP3 是一种有损压缩格式，这意味着在压缩过程中会丢失一些数据，这可能导致音质下降，尤其是在较低比特率的情况下。另一方面，M4A 是一种无损压缩格式，这意味着在压缩过程中不会丢失任何数据。即使比特率较低，这也能带来更好的音质。
M4A 还解决了 MP3 文件的 DRM（数字版权管理）问题。DRM 是一种可用于限制数字媒体使用的技术。这可能会导致共享 MP3 文件变得困难，并且还会阻止用户在某些设备上播放 MP3 文件。M4A 文件可以使用 DRM 进行保护，但也可以在任何支持 MPEG-4 Part 14 (MP4) 文件格式的设备上播放。
以下是 M4A 解决的一些问题：
概念区分 M4A 与 MP4 | M4A 和 MP4 的区别 文件格式
在 QuickTime 文件中，基本的数据单元是原子（atom）。Atoms 由头部（header）和后续的原子数据组成。Atom Header 包含原子的大小字段（size）和类型字段（type），用于表示原子的字节大小和类型，例如下图中所示。大小字段表示原子中的总字节数，包括大小和类型字段。类型字段指定原子中存储的数据类型，并隐含了该数据的格式。在某些情况下，大小和类型字段之后会有版本（version）字段和标志（flags）字段。带有这些版本和标志字段的原子有时也被称为完整原子。
如果一个扩展大小字段存在，它会给出一个 64 位整数作为大型原子的大小。如果存在扩展大小字段，大小字段将被设置为 1。一个原子的实际大小不能小于 8 个字节（即类型和大小字段的最小大小）。
以下是 M4A 文件中最常见的 atom 类型的列表：
“ftyp”、“mdat”、“moov”、“pnot”、“udta”、“uuid”、“moof”、“free”、“skip”、“jP2“、“wide”、“load”、“ctab”、“imap”、“matt”、“kmat”、“clip”、“crgn”、“sync”、“chap”、“tmcd”、“scpt”、“ssrc”、“PICT”。
第一个块的类型为“ftype”，并且在偏移量 8 处有一个子类型。由子类型定义的 M4A 必须是“M4A_”，对于 M4B 子类型必须是“M4B_”，对于 M4P 子类型必须是“M4B_”。是“M4P_”。
M4A 文件结构也是分层的，这意味着块可以包含其他块。例如，moov 块可以包含 auds 块，其中包含音频流信息。
至于具体每一个 atom 的含义，可以自行查阅 Apple 官网说明，上面记录的非常详细，链接如下：
developer.apple.com/lib...
当然也有 PDF 版本：
developer.apple.com/sta...
文件工具
针对具体的 M4A 文件，可以用 MP4Reader 进行直观查阅，更好理解 M4A 文件：
MP4 Reader 是一款用于 ISO 基于的媒体文件格式及其衍生格式的工具。主要功能：
下载地址如下：
mp4-reader.software.informer.com...
参考文献
file-recovery.com/m4a-s...
sound.media.mit.edu/res...
mpeg.org/standards/MPEG...
csclub.uwaterloo.ca/~eh...
我是一枚爱跑步的程序猿，维护公众号和知乎专栏《MediaStack》，有兴趣可以关注，一起学习音视频知识，时不时分享实战经验。
