開心辭典之音響音源基礎(chǔ)知識(shí)問(wèn)答

    什么是音源？音響系統(tǒng)常用的音源有哪些？

    顧名思義，音源就是聲音的源頭，沒有音源，用音響系統(tǒng)還原聲音也就 無(wú)從談起。音源有兩層含義，一是指記錄聲音的載體，只有先把聲音記錄在某種載體上，才談得上用音響設(shè)備把載體上的聲音還原出來(lái)，這些載體是音響系統(tǒng)中聲音的來(lái)源，所以叫音源。

    常見的音源載體有CD（小 型激光唱片）、盒式磁帶、LP（密紋唱片）等，現(xiàn)在又出現(xiàn)了DVD-1（ 音頻DVD）、SACD（超級(jí)音頻CD）等更先進(jìn)的新型載體。上述載體中， 磁帶是可以反復(fù)錄放的，也就是說(shuō)，使用者可以更改磁帶上的內(nèi)容，而 其他載體的訊息由工廠一次性灌制在里面，無(wú)法再改變。當(dāng)然，隨著電腦的日益普及，最早為電腦工業(yè)設(shè)計(jì)的CD-R/CD-RW光盤逐漸進(jìn)入音響領(lǐng)域，用CD-R/CD-RW就可以自己錄制訊息，不像CD只有工廠出來(lái)的錄音成品。

    音源的另一層含義，是指播放音源載體的設(shè)備。上述CD、盒式磁帶、LP唱片等時(shí)源載體記錄著聲音訊息，但必須通過(guò)相應(yīng)的設(shè)備才能把訊息讀出來(lái)，進(jìn)而以電信號(hào)的形式傳輸給音響系統(tǒng)中的其他設(shè)備。

    播放CD片的設(shè)備叫CD機(jī)，是目前主流的高性能音源設(shè)備之一；錄放盒式磁帶的設(shè)備叫卡座，當(dāng)然，以前流行的收錄機(jī)也能錄放磁帶，收錄機(jī)可以看成擴(kuò)展 了功能的卡座——增加了收音、功放部分，還自帶揚(yáng)聲器，不過(guò)收錄機(jī)磁帶錄放部分的性能通常遠(yuǎn)不及卡座，所以我們現(xiàn)在只談卡座。

    當(dāng)然， 由于受到CD的沖擊，卡座和磁帶的影響力已遠(yuǎn)不如從前了；播放LP唱片 的設(shè)備叫LP唱機(jī)。LP唱片和唱機(jī)曾經(jīng)是音響系統(tǒng)中性能最好、保真度最高的音源，但同樣因CD的沖擊而走向衰落。

    今天，只有少數(shù)高級(jí)LP唱機(jī)作為昔日經(jīng)典繼續(xù)存活下來(lái)，也只有少數(shù)對(duì)模擬時(shí)代滿懷留戀的發(fā)燒友還在繼續(xù)使用LP，在絕大多數(shù)音響愛好者和普通消費(fèi)者家里，LP已經(jīng)消失了。不過(guò)，高級(jí)LP系統(tǒng)的聲音并不一定遜色于當(dāng)今先進(jìn)的數(shù)碼音響， 有些資深發(fā)燒友甚至認(rèn)為，頂級(jí)LP的聲音質(zhì)感和音樂味是CD無(wú)法企及的 。對(duì)LP可以用一句話來(lái)概括；夕陽(yáng)無(wú)限好，只是近黃昏。

    什么叫模擬音源，什么又叫數(shù)碼音源？模擬音源和數(shù)碼音源的主要區(qū)別在哪里？

    時(shí)間上連續(xù)、而且幅度隨時(shí)間連續(xù)變化的訊號(hào)稱為模擬訊號(hào)（例如聲波 就是模擬訊號(hào)，音響系統(tǒng)中傳輸?shù)碾娏�、電壓訊�?hào)也是模擬訊號(hào)），記錄和處理模擬訊號(hào)的音源就是模擬音源，例如磁帶/卡座、LP/LP唱機(jī)； 時(shí)間上不連續(xù)、幅度只有0和1兩種變化的訊號(hào)稱為數(shù)字訊號(hào)，記錄和處理數(shù)字訊號(hào)的音源叫做數(shù)碼音源，例如CD/CD機(jī)、DVD-A/DVD-A播放機(jī)、SACD/SACD播放機(jī)等。

    模擬音源記錄和處理的訊號(hào)是聲音（準(zhǔn)確地說(shuō)應(yīng)該是從聲音轉(zhuǎn)換而來(lái)的 電訊號(hào)）的本來(lái)面目，可以直接用傳統(tǒng)的放大器放大，處理起來(lái)方便直接；數(shù)碼音源記錄、處理的都是0和1排列組合形成的抽象二進(jìn)制數(shù)據(jù)流 ，非常不直觀。

    聲波是模擬的，不能直接為數(shù)碼音源使用，必然通過(guò)轉(zhuǎn) 換設(shè)備轉(zhuǎn)為數(shù)字訊號(hào)，才能記錄在數(shù)碼音源載體上。播放時(shí)，數(shù)碼音源設(shè)備讀出的數(shù)據(jù)不能直接由傳統(tǒng)的放大器放大，必須先轉(zhuǎn)換為模擬訊號(hào)才行。

    可見，數(shù)碼音源訊號(hào)處理過(guò)程要復(fù)雜得多。但數(shù)碼音源優(yōu)點(diǎn)很突出：信噪比和動(dòng)態(tài)范圍遠(yuǎn)勝模擬音源，訊號(hào)經(jīng)多次復(fù)制和多個(gè)傳輸環(huán)節(jié)后質(zhì)量不下降，這一點(diǎn)模擬音源無(wú)論如何也辦不到。

    為何數(shù)碼音源能有這么出色的性能呢？關(guān)鍵在于數(shù)字訊號(hào)中只有0、1兩種狀態(tài)，無(wú)論外界干擾有多強(qiáng)，只要不影響到對(duì)0、1這種兩種邏輯狀態(tài)的褒別，最后都可以通過(guò)整形電路將干擾去除，100%的復(fù)原原始訊號(hào)。 而模擬訊號(hào)的訊息就直接承載在幅度變化上，如果受到一點(diǎn)外界干擾， 幅度就可能變化，訊息也就失真了，這種訊息的損傷是永久性的，無(wú)法再修復(fù)。

    CD的規(guī)格如何？

    CD的規(guī)格是索尼和飛利浦公司聯(lián)手制定的。聲音訊號(hào)采用44.1KHz的頻 率采磋，每個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行16bit量化，然后以LPCM（線性脈沖編碼調(diào)制 ）方式編碼成數(shù)字訊號(hào)，數(shù)字訊號(hào)用模壓的辦法保存在特制的盤片上， 做成CD片。

    CD片的片基一般用塑料制作，其中一個(gè)表面為模壓的訊號(hào)層，訊號(hào)層上有一個(gè)個(gè)壓出來(lái)的抗點(diǎn)，這些坑點(diǎn)就代表了0、1兩種訊息。訊號(hào)層之外再鍍上一層極薄的鋁膜（也有鍍金的），用于讀取訊號(hào)時(shí)加強(qiáng)激光反射。CD片有兩種尺寸，最常見的一種直徑為12cm，數(shù)據(jù)容量6 50MB，大約存儲(chǔ)74分鐘音樂；另一種稱為Mini CD，直徑8cm，數(shù)據(jù)容量大約185MB，能存儲(chǔ)20分鐘左右的音樂。

    取樣、取樣率、量化、量化精度等術(shù)語(yǔ)的含義是什么？

    取樣也叫采樣，是把連續(xù)的模擬量用一個(gè)個(gè)離散的點(diǎn)來(lái)表示。顯然，取樣點(diǎn)需要足夠密集，才能很好地表達(dá)原始模擬訊號(hào)的特征。每秒鐘取樣的次數(shù)叫取樣率，CD的取樣率為44.1KHz，表示每秒鐘取樣44100次。所謂量化，通俗地說(shuō)，就是度量采樣后離散訊號(hào)幅度的過(guò)程，當(dāng)然，度量結(jié)果用二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示。量化精度是就是度量時(shí)分極的多少，好比一把尺子上刻劃分的多少，顯然，分級(jí)越多度量結(jié)果便越精確。

    CD的量化精度為16bit（16位二進(jìn)制數(shù)），換算為十進(jìn)制，分級(jí)數(shù)等于65536。也就是說(shuō)，以CD的標(biāo)準(zhǔn)，可以分辨出1/65536級(jí)的幅度變化。問(wèn)題來(lái)了，如果訊號(hào)的幅度變化比1/65536級(jí)還小呢？答案很簡(jiǎn)單：量不出結(jié)果， 就象用精細(xì)到1mm的尺子去量一根頭發(fā)的直徑一樣。

    量不出結(jié)果就沒有數(shù)據(jù)，將來(lái)還原成模擬訊號(hào)時(shí)就會(huì)形成背景噪聲，專業(yè)術(shù)語(yǔ)叫量化噪聲。量化噪聲量數(shù)碼音源信噪比提高的主要限制，對(duì)于CD規(guī)格，假設(shè)最強(qiáng)訊號(hào)為一個(gè)單位，噪聲大小就是1/65536個(gè)單位，因此信噪比為65536 即96dB。

    CD規(guī)格定為16bit/44.1KHz有什么根據(jù)？為什么不是其他的數(shù)字呢？

    先說(shuō)44.1KHz取樣率的來(lái)由，這是根據(jù)著名的“乃奎斯特取樣定理”得出的結(jié)果。“乃奎斯特取樣定理”說(shuō)：在模擬訊號(hào)數(shù)字化的過(guò)程中，如果保證取樣頻率大于模擬訊號(hào)最高頻率2倍，就能100%精確地再還原出 原始的模擬訊息。音頻的最高頻率為20KHz，所以取樣率至少應(yīng)該大于40KHz，為了留一點(diǎn)安全系數(shù)，再考慮到工程上的習(xí)慣，CD標(biāo)準(zhǔn)許最終選 擇了44.1KHz這個(gè)數(shù)值。

    16bit又怎么來(lái)的呢？在量化精度一問(wèn)的解答中已經(jīng)說(shuō)過(guò)，量化精度和最終的信噪比有著直接的聯(lián)系，當(dāng)初制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，一個(gè)主要的出發(fā)點(diǎn)就是要獲得盡量高的信噪比。

    飛利浦的工程師傾向于14bit，他們認(rèn)為14 bit已經(jīng)能獲得84dB信噪比，比起模擬音源60dB左右的最高值已經(jīng)有了質(zhì)的提高。但崇尚的規(guī)格至上的索尼工程師認(rèn)為14bit無(wú)論如何也不夠，堅(jiān)持16bit的提議，最后索尼的提議獲得通過(guò)。為什么不用更高的量化精度？比如20bit、24bit？因?yàn)楦�高的量化精度意味著更大的�?shù)據(jù)量，CD的存儲(chǔ)容量已經(jīng)不夠了。

    16bit/44.1KHz、24bit/192KHz這些數(shù)字有什么含義？

    兩組數(shù)字分別是CD和VD-A的規(guī)格，斜線前的數(shù)字表示最化精度，斜線后的數(shù)字表示取樣率，詳見量化精度和取樣率的解答。

    A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換是什么意思？ ADC、DAC又是什么意思？

    A/D轉(zhuǎn)換=模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，意思是模擬訊號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字訊號(hào)；D/A轉(zhuǎn)換=數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換，意思是數(shù)字訊號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬訊號(hào)：ADC=模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，DAC=數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器。

    什么是超取樣？超取樣有何作用？

    超取樣是CD機(jī)中采用的一種技術(shù)，用于提高放音質(zhì)量。CD片上的數(shù)據(jù)訊號(hào)被讀出后，通過(guò)DSP電路的插值處理，將44.1KHz的標(biāo)準(zhǔn)取樣率提升一倍到數(shù)倍，這就是超取樣。

    為什么要超取樣呢？這涉及到D/A轉(zhuǎn)換之后的噪聲濾除問(wèn)題。數(shù)碼訊號(hào)經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換之后，會(huì)在音頻頻帶以外的高端產(chǎn)生一個(gè)鏡象頻帶，這是一種噪聲，必須用低通濾波器濾除，否則經(jīng)過(guò)非線性器件后會(huì)折回到音頻頻帶內(nèi)，對(duì)放音效果產(chǎn)生很大的破壞。

    該鏡像噪聲頻帶的位置和取樣頻率有關(guān)，頻率越高，鏡像頻帶就離音頻頻帶越遠(yuǎn)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)取樣頻率來(lái)說(shuō)，必須用衰減十分陡峭的濾波器才能 濾掉靠近音頻頻帶的鏡像噪聲。

    但衰減陡峭的濾波器很通俗讀物設(shè)計(jì)，相位失真很大，難免會(huì)影響到音頻頻帶的高端部分，使音質(zhì)下降，這就 是早期的CD機(jī)數(shù)碼味比較重的重要原因。如果采用超取樣，就可以把鏡像噪聲推到遠(yuǎn)離音頻頻帶的位置，這時(shí)只需要衰減平緩的低通濾波器就 行了，設(shè)計(jì)難度大大降低，相位特性得以改善，使放音質(zhì)量獲得顯著的 改善。

    什么是HDCD？

    高解析度CD，是美國(guó)太平洋微音公司在現(xiàn)有CD格式的基礎(chǔ)上推出的一種 “增強(qiáng)型CD”，它利用CD格式中富余的存儲(chǔ)容量來(lái)記錄擴(kuò)展訊息，使聲音的解析度提高到20bit的解析度，機(jī)器需要具備HDCD解碼線路。

    什么是MD？

    Mini Didc（迷你磁光盤）的縮寫，索尼公司開發(fā)的一種數(shù)碼音樂媒介，象磁帶一樣可以反復(fù)錄放，但因?yàn)椴捎脭?shù)碼工作方式，沒有磁帶復(fù)制后音質(zhì)下降的問(wèn)題。MD的音質(zhì)稍遜于CD，這是因?yàn)镸D使用了ATRAC（適 應(yīng)性轉(zhuǎn)換改朝換代學(xué)編碼）有損壓縮編碼方式，而CD的PCM訊號(hào)是不壓縮的，沒有損失。MD目前在隨身聽上獲得了比較成功的運(yùn)用。

    什么是DVD-A和SACD？DVD-A、SACD跟CD機(jī)有何區(qū)別？

    DVD-A稱為音頻DVD，是DVD家庭的一個(gè)分支，它的物理規(guī)格和普通視頻 DVD相同，單面單層的數(shù)據(jù)容量約為4.7GB，但DVD-A只存儲(chǔ)聲音或聲音加靜止畫面，不存儲(chǔ)活動(dòng)視頻影像。DVD-A的數(shù)據(jù)格式采用了跟CD相同 的LPCM線性脈沖編碼調(diào)制方式，但取樣率和量化精度都比CD高得多。

    當(dāng)存儲(chǔ)多聲道音樂時(shí)，DVD-A的取樣率為96KHz，存儲(chǔ)雙聲道音樂時(shí)取樣率高達(dá)192KHz，重放的頻寬最高可達(dá)96KHz。量化精度在各種情況下均為24bit，因而擁有144dB的超高動(dòng)態(tài)范圍（每一比特對(duì)應(yīng)6dB動(dòng)態(tài)）。

    SACD稱為超級(jí)音頻CD，是索尼公司開發(fā)的新型高質(zhì)量數(shù)碼音樂格式，其性能與DVD-A相當(dāng)，遠(yuǎn)勝傳統(tǒng)CD但SACD的數(shù)據(jù)格式不同于DVD-A，是索尼公司開發(fā)的DSD直接數(shù)據(jù)流格式。

    DVD-A、SACD跟現(xiàn)在的CD機(jī)兼容嗎？ 我現(xiàn)在的CD片會(huì)不會(huì)被淘汰？

    DVD-A片無(wú)法在CD機(jī)上播放，但SACD片可以，因?yàn)镾ACD是雙層結(jié)構(gòu)，高密度的DSD訊號(hào)層在里面，表面還有一層內(nèi)容完全相同的普通CD訊號(hào)層，可以被CD機(jī)讀取�，F(xiàn)在面市的DVD-A、SACD播計(jì)算機(jī)幾乎都可以播放CD，即使將來(lái)CD逐漸被DVD-A和SACD取代了，現(xiàn)在投在CD上的心血也不會(huì)白費(fèi)。