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很多人像我一样收集和存储了很多自己喜欢的音乐，并且竭尽全力找音质最高的版本——但是我们找到的、甚至是花钱买的高品质音乐是真的吗？
频谱仪就是音乐文件的照妖镜，今天就随着我的步伐，来找找这些「妖精」吧！
生成一个音频文件的频谱图比较简单，最简单直接的方案是用 ffmpeg 的命令行：
ffmpeg -i file.mp3 -lavfi showspectrumpic=s=1200x600:mode=combined:color=viridis output.png这样就生成了 file.mp3 这个文件的频谱图，分辨率是 1200x600，生成的图片名字叫 output.png，使用的配色方案是 viridis。
但是这个方案对不搞技术的小伙伴来说有点麻烦。所以如果你不喜欢命令行，图形化界面其实也是使用上面的命令生成的，原理完全一致，但支持推拽、缩放等功能，更方便使用。我这里使用的是 SPEK 这个开源、免费的工具。
上图是一个 flac 无损文件的频谱图，最上面是这个文件的外在参数，采样率 48kHz、24bit，横轴是时间，纵轴是声音的频率，不同的颜色代表着不同的响度，也就是音量，可以参考图上最右侧的色条；当音量小到 -120db 以下，颜色就是黑色的，表示几乎没有声音。
当然频谱图可以反应音乐文件非常多的信息，我们今天主要是通过他来看看我们的高品质音乐到底是真是假。
第一张示意图是一张真的标准的无损音频的频谱图，我再帖一张假无损的，我能来对比一下：
两个文件的编码都是采用的 flac 的无损编码方式，假的这个文件采样率是 44.1kHz，理论上最高的采样率是 22KHz，但是上图非常明显，16KHz 以上已经几乎没有响度、全部截断了。这个是非常明显的 128k 码率的 mp3 文件的特征，也就是说这个假的 flac 文件是从一个 128k 的 mp3 文件直接转码来的。
这种使用 mp3 造假的非常容易看出来，并且这个方式是目前最多的方案，但是其他更高级的格式就不太一样了，比如 AAC 编码，并不会完全截断高频
但我们依然可以明显看到有黑色断裂，高频图谱看起来非常的毛刺；这也是为什么 AAC 的编码会比 mp3 的音质听起来要好的原因。
还有 opus 编码的频谱也有很明显的特征：
总之，有损的编码方式去和无损的频对比，不同的编码器都有自己的特征，和无损的相比我相信大家都能很容易的看出区别。
下面我们进阶到高解析度音频上。
高解析度的定义是高于标准 CD 音质（44.1kHz、16bit），但我这里的高解析度比正常的定义要严格一点，我再加上编码是无损的，因为前面对比过有损和无损的频谱了，我们下面分析是否真高解析度音频的时候，将默认编码都看作是真无损的。
还是按照之前的逻辑，我先上一个真的高采样率的频谱，以方便后面假的文件的对比。
在上图中，96KHz 采样率编码音频信号有效频率达到了 35KHz，并且高频信号截止的非常自然，虽然没有达到天花板的 48kHz 采样率，但我们能明显地看出来这个音乐的质量非常高，明显超出了人类的听觉范围和大部分耳机音响的频响范围。降低 35KHz 以上的信号可以让编码更高效。
好，我们来看下一个：
采样率是 96kHz，看频谱音频信号已经顶满 48KHz，但是很明显的是，20 多 K 以上部分是静音和噪音部分（30 K 以上），所以这个歌曲的有效信号其实就是 21KHz 以下。但它并没有出现高频很明显的截断，高频截止得比较自然，说明这个文件就是一个真的 CD 音质无损音乐强行升频出来的，升频后并没有带来任何的音质提升，而是引入了大量的高频噪音。
我发现我保存的大量 96kHz 和 192KHz 的音乐，都是普通的 CD 音乐强行升频的，感觉这个目前是高解析度音频的重灾区。当然不是所有这种音频的频谱都和上面一样，但是明显的特征是 21K 处有明显的边界，再以上的部分要么是全是静音，要么是静音和噪音的混合体，可能和使用的升频算法不一样导致的。
总之高解析度音频，如果频率明显在 21K 或者 24K 处有明显分界线，那么大概率是假的；由于母带制作的时候，包括录音设备的限制，即使是真的高解析音频，有效频率也不会特别高，我觉得最高频率如果能超过 30KHz，就是合格的高解析度音频了。
比较遗憾的是，我发现这个频谱分析法对 DSD 并没有多大用处，因为 DSD 本身并不是 PCM 数据，软件在把他转成 PCM 数据时会加入滤波器，并且由于 DSD 极高的采样率，在这个小小的图片上已经无法看到细节了。
DSD 文件也不能简单的靠 PCM 数据中的声音的频率界限来判断真假；但我相信一定有其他方法能够分析处 DSD 中特有的能量分布，等我找到这个方案后再来更新。
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