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[音频课堂] 几种音乐编码格式解析

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发表于 2018-5-25 21:37:49 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 dybbbb 于 2018-5-25 21:41 编辑

CD 和 MP3 常见 44.1KHz、16bit 这些技术标准,是什么意思呢?

    44.1KHz 表示采样率,即每秒钟取样 4万4千1百次(取声音的振幅值)。

    44.1kHz取样率的来由,这是根据著名的“乃奎斯特取样定理”得出的结果。“乃奎斯特取样定理”说:在模拟讯号数字化的过程中,如果保证取样频率大于模拟讯号最高频率的2倍,就能100%精确地再还原出原始的模拟讯息。音频的最高频率为20kHz,所以取样率至少应该大于40kHz,为了留一点安全系数,再考虑到工程上的习惯,CD标准最终选择了44.1kHz这个数值。

    现在绝大部分音乐CD,是16bit的。声音信息是以16bit形式记录在唱片上的。播放音乐CD,也就是16bit声音信息的重放。16bit能处理的最大的声音与最小的声音的倍数是96db(db是分贝,声响的单位)。
    夜深人静,我们的房间里声音的响度大约是20db,交通繁忙时市中心的街口,是100db,喷气式飞机飞天时,声响可达140db。正常说话的声音响度约是50db,大声说话,声音响度会有60-70db,军事教官操练士兵时发的口号声可达90-100db。所以16bit的CD唱片的信息不能完全记录实际世界的声音变化---16bit,最多可记录96db的声音差别。并且由于数字化,声音的变化最小是1bit,难以细分声音的微小差别:以最大的声音16个1来比较,最小的声音变化1bit,是2的16次方分之一;以平均声响(10bit)来比较,则只有2的10次方分之一了,2的10次方约1000,也就是说16bit的CD唱片只有千分之一的分辨度,所以听CD唱片,有时候感觉甚至不如听卡式磁带“好听”。卡式磁带录音机,是前CD时代的音乐载体。磁带,由于磁粉的非均匀度等原因,噪声很大,整体上说,信号与噪声之比最多能达到60db,做了非线性处理以后,信噪比能达到70db。单从信噪比上,磁带是不能与CD唱片相比(CD唱片的信噪比,轻松达到(90db),但是,从声音的变化分辩度上,磁带记录的是模拟信号,不是象CD的数字信号,不是人能够听到的声音变化,所以感觉有时候卡式磁带比CD要细一些。这个问题,一般称为“数码声”,就是CD的声音是“数码声”,不细,有些“空”。
    注:信噪比(Signal/Noise),通常以S/N表示,单位为分贝(dB)。

    模拟的时代,还有一种记录介质叫---LP,信噪比约80db。LP,黑胶唱片(不是指黑胶CD),Long Playing唱片。虽然信噪比不如CD,但声音的分辨度远高于现行CD,即一些细小的声音变化能在LP上听出,而在CD上无法听出来。所以16bit的CD音乐,效果在很多方面不如之前的LP,科技的进步没有提升音乐欣赏的效果啊!
   
    现行CD唱片的声音分辨度约千分之一,一般经过训练的人能分辨声音的变化达万分之一,乐队的指挥可感觉百万分之一的声音变化。发烧友---整天听音乐的,基本上能感觉到几万分之一的声音变化(这不是说你耳朵好、感觉好就永远比不上乐队的指挥,是因为你聆听、感受真实音乐的机会远不如乐队的指挥,好比下棋,你不常与各类高手切磋水平自然很难提高)。所以现在新的音乐形式,在电脑上,采用24bit的形式,以24bit作为一个整体,信噪比就不说了,可达140db!微小细小的声音差别在24bit下,也能得到大的提升,24bit比16bit增加了8个bit,以比平均声响增加5bit来算,可达6万分之一!除了高水平的指挥,其他人很难区分现场Live与重放!




    24bit音乐是一种“体验”,相比于24bit音乐,现在的16bit音乐都是“有损”的,就象MP3一样。MP3是“有损”的音乐形式,对比Mp3与CD音乐,能够听出差别来吗?!

    随着存储空间的越来越大,有些人对音乐的追求,可以得到满足,60分钟24bit(96khz采样)音乐约占空间为1G,24bit(192khz采样)约占空间为1.4G 对比24bit与16bit,感觉差别也是较大的,主要是现场感、圆润度有提高,“数码声”减少了很多,或者说,基本上没有“数码声”了。

MQS
    MQS概念由韩国公司艾利和提出,是一种全新音乐模式,其全称为Mastering Quality Sound,意为录音棚级别无损音乐。MQS模式音乐通常采用Flac格式存储,多为24bit/96kHz或24bit/192kHz级别,其保留了歌曲最原始的信息。与16bit/48kHz的CD音乐相比,信息里之高、细节之丰富无需多言。

SACD
    Super Audio CD的缩写,是超级音频光盘系统,是索尼和飞利浦在它们联合开发的MMCD(单面双层结构的高密度光碟)基础上研制推出的新数字音频格式。它的频率范围和动态范围均优于CD。SACD是一种新型的光盘,它不是CD格式,而类似DVD光盘,播放时需使用SACD专用的播放设备。

    传统CD技术发展了二十年也发展到了极限,仍有很多让人不满意的地方,例如因容量的关系需把部分讯号删除,正如CD只有20kHz,而SACD可达100kHz,虽然人的耳朵不太能听出这种细微的差别,但SACD因其空间大,的确存在着一种空气感,给人立体的感觉。从这一点上来说,SACD有着黑胶的味道,给人一种回归的怀旧色彩。

    从黑胶进化到CD,再从CD进化到SACD,除了是格式不同外,其录音与制作上也有180度大改进,由模拟演进成数码,我们能做到的也比以前多。就算歌手走音也能改成没走音,这是以前模拟时代所不具备的,结果却是养了一些不懂唱歌的歌手。而SACD的好处,则是可以做到非常接近录音室的效果,通过它作为载体,我们可以简单地把接近于录音室效果的声音带回家。(此类资源都是直接抓取镜像ISO文件,在播放的时候无需解压缩,直接用foobar2000拖进去播放就可以)

DSD
    DSD (Direct Stream Digital - 直接比特流数字编码),是由索尼和飞利浦在1996年宣布共同发展的高解析数字音响规格,曾经广泛应用于SACD (Super Audio CD) 的编码模式。
DSD由于使用的 1bit 比特流的方式获取声音样本,在声音采样率上优势明显,常见的几种DSD的采样率包括2.8MHz, 5.6MHz和11.2MHz, 分别为CD 44.1kHz的64,128和256倍,由于取样次数高,所以取样过的波形很圆顺,比较接近原来的模拟波形。同时,由于不采用多位,省去位转换程序,降低了因为数字滤波而可能产生的失真与噪声。

    DSD的编码过程中,对信号进行量化的方式和PCM完全不同,对于对声音进行多位 (Bit) 记录的PCM,每记录一个采样点需要用到16bit数据,但是DSD对于每一个采样点,用1bit就可以记录。这样一来, 对声音的量化不会再受到频率的影响,最大量化范围直接取决于电平值,因此收获了极小的量化噪声和超高的信噪比, 是众多音响发烧友心目中理想的声音载体。

【LPCD】
    CD的潜力到底还有多少?当CD爱上LP,最后诞生的宝宝又带来音像界什么改变?  

    让CD机上能得到LP黑胶唱片那种愉悦的类比音质感受,能达到这种要求吗?雨果又有了新的CD音质提升的技术,这种新技术叫作LPCD,正是一种新的尝试的开始.雨果是一间音乐性与hifi性都并重的唱片公司,雨果的老板易有伍先生既是音乐人也是音响发烧友,所以唱片中的音乐元素和hifi元素都非常丰富,为了追求最好的音响效果,雨果出过XRCD、XRCD24、SACD、LP黑胶唱片,出版了LP后雨果发现LP才是自己最喜欢的声音。
  
    为了让CD也能够接近LP的声音,雨果研究多年后推出了自己专利的LPCD格式。LPCD有别于CD主要在两方面,一个是母带处理,一个是压碟处理。母带处理中,雨果在处理器材中采用高纯度的电源和军用级的高精数码时钟,并采用雨果自己开发的音频处理系统。压碟处理中,一般唱片一个母盘起码压5000张以上唱片,而LPCD的母盘只压2000张,而且碟片采用特殊材料,可以减少激光在唱片上的散射,减少转盘伺服系统、纠错系统的工作压力。
  
    雨果之前已经在内部出过几款LPCD给业内的朋友试听,2005年公开发售的是在白天鹅展期间推出的3张LPCD示范碟,其中1是《12金钗》,里面精选了雨果的女声唱片,2是《新历其声》,是新加坡音响展的赠碟内容,是雨果所有唱片的精选,而第3张是《发烧@港》,是香港《音响技术》主编大草在雨果所有唱片中挑选出自己最喜欢的曲目,里面包罗了人声、弦乐、交响乐、钢琴、打击乐、民乐等等,每首音乐都附有大草亲自撰写的导赏文案。2005年11月发行过的是LPCD33示范碟③——发烧@港;此为LPCD45系列的《发烧@港》。

    LPCD产品规格分为LPCD33和LPCD45,LPCD33是特殊加工处理的CD产品;LPCD45是录音水平顶峰代表的产品,也是CDR母盘的最高规格。消费者要先确认所用的CD唱机能否播放CDR。现在,你可以不用服侍LP唱机,不用再受嗓音,抖摆率等的虐待却能享受到非常高端LP系统的声音。

    如果要感受LPCD的真正靓声,大家一定要买张正版才能原汁原味享受LPCD的高端美声!  

    LPCD录音制式介绍:  
    惊震百里的雨果LPCD系列在CD号称要被SACD、DVD-A取代的21世纪初,因为在20年前数码技术限制有关,CD的规格就只能制定在16Bit/44.1KHz的规格,如果要再加上当年的视讯的话,就可以看到和目前黑胶唱片(俗称LP)一样大的雷射影碟(俗称LD)。CD限于当年数码科技,再以人耳所能听见的频宽和商业考量之下,才定下这样的规格(幸亏人耳不是蝙蝠耳,要不然我看当年的CD为了要放入大量的位元,可能CD会比你家的炒菜锅盖还大,感谢上天,让人耳只能听到这样的频宽)。所以CD唱片制式规格16Bit/44.1KHz,和当今数码录音动不动就要20Bit或24Bit,192KHz或256KHz……相比之下,实在是相差甚多的。这对所有音乐界的专业人士和一般聆听者来讲,CD唱片的声音表现,等于讲--有遗憾但却要牵就事实,于是这二十几年来,全世界各大小唱片公司莫不以其毕生之力,以各种不同的方式,试图将CD的制式规格发挥到极限。那么如何将CD的制式规格发挥到极限呢?一当然是录音时所经过的手续,除了专业的录音时麦克风摆位之外,还有录音混音的过程,这一点以下不讲(要讲又是一大篇了),因为以下所讲的是从原始母带到CD成品之间的事。录音到原始母带这段过程,不是本文讨论的重点啦,请诸位高手见谅。比如以真空管机过带啦,以真空管麦克风录音啦,温厚一点的线材啦,或者用真空管机再过带一次,以更高规格的数位录音技术录音,升频处理啦……但不管您再怎么的玩,最后还是要放入--CD唱片的制式规格16Bit/44.1KHz里面。

    其实很多录音师所言,在录音室里所制作出来的--最后即将压制CD的母盘CDR,声音是和他们录音当时所鉴听的内容和“感觉”差异不大的,但是为什么一制作成CD成品后,也曾听过一些著名的录音师听到从工厂里压制出的CD成品时常说:这是我制作出来的心血吗?意思就是说,他们最后制作出来准备要去压制CD前的母版,其声音是和制成CD成品差别甚大的。全世界各大唱片公司当然也知道,这要卖的成品--“CD唱片”声音不如原来母盘CDR(这就和复制画的感觉和原版画还是不能比一样),所以发明了很多专利的编码技术,比如著名的HDCD、JVC的K2、XRCD、喇叭花的16+-20、SONY的SBM……很多很多不同的数位编码技术,只为了让CD的16位元制式规格,在“人类耳朵”的听感上能达到20甚至24位元的感觉。




    Hi-Res全称为High Resolution Audio,又称为高解析音频,Hi-Res Audio是由索尼提出并定义、由JAS(日本音频协会)和CEA(消费电子协会)制定的高品质音频产品设计标准。Hi-Res音频的目的是表现音乐品质极致和原音重现。获得真实感受原唱者或演奏者在现场演出的临场氛围,高解析音乐是指声音信息量超越CD音质的音乐格式。


    Hi-Res的音源: 采样率超过44.1kHz的音源,理论上高频才可以上40kHz,比如说96kHz/24bit的Hi-Res它的高频就可以达到48kHz。

    超过44.1kHz的采样率的Hi-Res音乐不仅带给我们更加接近原音的采样点,更能够记录更多的声音的深度,也就是比特率!同时对声音的厚度,声场的记录等以往CD所无法聆听到的细节和氛围都可以在Hi-Res音乐中得到表达!



    可以说是非常高的取样频率了,一首歌的大小一般在1GB左右,甚至更大!

    文件格式以SACD同样的DSD无损音频文件.dsf提供,大文件高售价,但可以负责任的说这一切都是值得的,尤其在古典音乐方面它的表现无与伦比!真正实现将现场声音以"画面化"方式重现音响之中的效果。

    目前市面上仅有少部分音频播放器型号支持11.2MHz/1bit DSD品质播放,



    K2HD是Victor Entertainment Inc., FlAIR公司研发的高次元母盘处理系统。通过其独有的K2 Hight Definition Coding编码技术,将原本倾注在母盘音源的音乐魅力以高达100KHz宽频带和24Bit高分辨率的音频信息装载到各媒体的K2HD MASTERING。在CD MASTERING上,通过192KHz 24Bit的信息装载至44.1KHz 16Bit的CD母盘中,从而实现从未有过的CD高品质化。其制作出来的音色既柔和又能延伸至高音域,而且更有深度,非常接近模拟声。




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发表于 2018-6-6 08:44:23 | 只看该作者
很好在科普知识,感谢分享!
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发表于 2018-6-8 09:18:24 | 只看该作者
很好,学习了很有收获
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