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作者：Benjamin Miller 貿澤電子 聲音的數字化捕捉及復制以供人類(lèi)消費，這個(gè)歷程已持續了幾十年。有損壓縮技術(shù)——減小文件尺寸使音樂(lè )更加便攜的技術(shù)，使得年輕的一代更好地接納一路隨他們成長(cháng)的MP3“退化的聲音”。激光唱盤(pán)(CD)比MP3的音質(zhì)更高。音頻開(kāi)發(fā)的另一面便是高分辨率、音質(zhì)高于CD的音頻。這種新的音質(zhì)范式要比CD唱片（標準清晰度文件）更加清晰，并能提供更多的音樂(lè )空間。不管高分辨率音頻是否已成為主流，當它發(fā)展得如MP3一樣便捷的時(shí)候，越來(lái)越多的人便可以很快走向一個(gè)CD音質(zhì)或標準清晰度音樂(lè )的“中間地帶”。 
盡管MP3的音質(zhì)已被大眾接納，但音樂(lè )家、音頻工程師和高保真音響愛(ài)好者對音質(zhì)有更高的需求。自90年代初，當CD開(kāi)始替代黑膠唱片和磁帶接管市場(chǎng)時(shí)，聽(tīng)眾一度對數字媒體是否能準確地捕捉現場(chǎng)音樂(lè )表演的重要品質(zhì)存有爭議。大部分持批評意見(jiàn)者將矛頭指向嚴重有損便攜式文件，雖然這些文件經(jīng)過(guò)重度壓縮后下載速度更快。音樂(lè )家和制作人則傾向于為便攜式消費發(fā)行高分辨率音頻文件。相比壓縮文件格式存儲音樂(lè )的方式，這已經(jīng)是很大的改進(jìn)，但它也超越了標準清晰度文件(CD文件)。CD音質(zhì)并不限制音頻分辨率，但優(yōu)于CD的分辨率 (高清)造價(jià)昂貴，改進(jìn)不佳，這是個(gè)問(wèn)題，尤其是如果人們認為沒(méi)有必要購買(mǎi)標準清晰度的音頻時(shí)。 音質(zhì)相關(guān)的考慮因素 想了解音頻質(zhì)量，必須首先理解兩個(gè)主要考慮事項。第一便是采樣率和位深度(請參閱文末術(shù)語(yǔ)欄的定義)。這兩個(gè)規范都是在錄制歌曲時(shí)進(jìn)行確定。目前CD質(zhì)量的標準是采樣率44.1千赫(kHz)、位深度16位。
圖1:音頻采樣:藍色點(diǎn)是紅色模擬信號的樣本。位深度垂直顯示，采樣率水平顯示。圖片來(lái)源:Wikipedia.org 另一個(gè)需要考慮的因素是文件壓縮。音頻文件的本機位率是每個(gè)音頻通道(立體聲是兩個(gè)聲道)的采樣率和位深度的乘積。不過(guò)，文件的位率取決于其如何被壓縮及編碼。大多數音頻文件都被壓縮到一個(gè)便攜設備上。通常，一個(gè)音頻文件被壓縮，并從一個(gè)巨大的波形音頻文件(WAVE)（位率為每秒1411.4千比特），轉換到一個(gè)類(lèi)似MPS、Vorbis或無(wú)損音頻解碼器（FLAC）的較小的文件格式 (最大位率為320 kbps)。軟件編碼器進(jìn)行壓縮，每一次都使用不同的算法來(lái)決定哪些數據可以被刪除，而不需要大幅改變音頻。例如，128 kbps的Vorbis文件比同等位率的MP3音質(zhì)要更好，因為Vorbis編碼器使用了不同的算法來(lái)壓縮文件。FLAC格式以有效無(wú)損壓縮及不受許可成本限制而聞名，因此，它已或多或少成為大小合適且高質(zhì)量音頻的代名詞。蘋(píng)果公司有其自身開(kāi)發(fā)的格式：用于iPod的有損壓縮高級音頻編碼(AAC)(可與MP3媲美)，用于Mac的無(wú)損壓縮蘋(píng)果無(wú)損音頻編解碼器 (可與FLAC媲美)，以及音頻交換文件格式(AIFF)，即一種與WAVE相當的未壓縮文件格式。 音質(zhì)低劣的問(wèn)題使得許多發(fā)燒友都不喜歡任何數字或便攜的產(chǎn)品，而另一些人則一直鼓吹對舊音頻進(jìn)行重新采樣，并以更高的音質(zhì)進(jìn)行發(fā)布。Neil Young的公司Pono首次對高清晰度、無(wú)損壓縮的音樂(lè )進(jìn)行了收費。Pono音樂(lè )播放器播放的是24位192kHz的 FLAC文件，位率范圍是1411kbps到9216 kbps。CD通常是16位44.1 kHz。如今，大部分音樂(lè )都是高分辨率錄制的，但數字錄制仍是新領(lǐng)域，“數字大師”就以CD音質(zhì)進(jìn)行錄制�！澳M大師”可以以所需的高分辨率音頻規格從磁帶轉換到數字，但以16位44.1 kHz錄制的音質(zhì)并不能達到“Pono音質(zhì)”的標準。如果高分辨率能滿(mǎn)足年輕人的愿望，那更多的內容將需要以高分辨率錄制。音樂(lè )產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開(kāi)始為那些被認為是高分辨率的東西制定標準，但音樂(lè )愛(ài)好者們會(huì )認可嗎?
圖2  ono市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)片Pono規格與其他音樂(lè )格式的比較只有當消費者認為質(zhì)量的提升值得付出額外的成本時(shí)，才會(huì )有更佳質(zhì)量的內容產(chǎn)生。更高的質(zhì)量需要更多的存儲空間。64g(GB)內存的iPhone可以收納大量256kbps MP3音樂(lè )，如果用戶(hù)可以在播放器上下載更多的內容，他們似乎很樂(lè )意聽(tīng)壓縮音樂(lè )。Pono播放器也有64 GB的內存，但平均為192 kHz 24位FLAC(Pono音質(zhì))的文件，約195兆字節(MB)左右。相對而言，44.1 kHz 16位的FLAC僅為6.7 MB�！癙ono音質(zhì)”音頻作為無(wú)損CD音質(zhì)文件占據了近30個(gè)空間。當然，數據存儲造價(jià)越發(fā)便宜，且占據面積越來(lái)越小，所以對音頻文件大小的擔憂(yōu)都只是暫時(shí)的。但就目前而言，這種在感知改善方面的小小提升需要占用昂貴的空間，對于大多數音樂(lè )播放器或智能手機來(lái)說(shuō)則不實(shí)用。 像Pono這樣的播放器還擁有專(zhuān)門(mén)的硬件，并聲稱(chēng)“任何文件都將有更佳音質(zhì)”。但這卻大大提高了播放器的成本。Pono播放器目前售價(jià)為$399，且額外配置一副優(yōu)質(zhì)耳機費用$300，一副耳機放大器則$200，這樣才可以從Pono商店($20)聽(tīng)到高清質(zhì)量的專(zhuān)輯。但時(shí)間已經(jīng)證明，發(fā)燒友對于高質(zhì)量的音響系統愿意支付更多的費用。但如果他們花費了額外的費用，卻聽(tīng)不出音質(zhì)有何差別，則要另當別論。 高音質(zhì)是否優(yōu)于CD？ 對于高清視頻，在大屏幕上顯示時(shí)，分辨率差異變得尤為明顯，而高清音頻并非如此。每樣本位數越多，量化誤差則越小。24位音頻的優(yōu)勢主要凸顯在音頻工程師的工作中。在錄制過(guò)程中，他們可以使用24位音頻來(lái)對抗噪音，從而使音樂(lè )創(chuàng )作有更多的 “空間”。雖然聽(tīng)眾幾乎不會(huì )注意位深的增加，高采樣率的優(yōu)勢也幾乎沒(méi)有凸顯。應用一些工程原理，尼奎斯特定理認為，為準確采樣信號，樣本頻率必須是源信號的兩倍多。人類(lèi)聽(tīng)力的極限是20 kHz，所以44.1 kHz是人類(lèi)聽(tīng)力極限值的2倍。因此，理論上而言，它可以捕捉到人類(lèi)能聽(tīng)到的最高的音調。這就是為何標準變成了CD音質(zhì)，且更高的采樣率只能捕捉聽(tīng)不清的頻率。 出于各種原因，音頻工程師可以使用更高的采樣率。音調調整和速度調整便是案例。不過(guò)，他們通常會(huì )在控制過(guò)程中去除聽(tīng)不清的聲音。因此，對于最終的聽(tīng)眾而言，位率和采樣率對聲音帶來(lái)的改進(jìn)作用都是微小的。在儀器和那些聽(tīng)不清的頻率之間，通過(guò)更高的位率降低背景噪音所獲得額外 “空間”的成本是多少? Neil Young的高分辨率專(zhuān)輯額外收費$10。 這里的討論當然不限于Pono播放器。隨著(zhù)存儲成本越來(lái)越低，更多的人可能會(huì )轉移到無(wú)損文件。問(wèn)題的核心是：消費者選擇了便利而不是質(zhì)量。人們壓縮音樂(lè )以便隨身攜帶。消費者并未注意到，他們的壓縮音樂(lè )聽(tīng)起來(lái)比CD音樂(lè )要糟。相比將高清音頻文件推向消費者，Neil Young是否會(huì )努力說(shuō)服人們在手機上使用無(wú)損壓縮的CD文件，以此為音樂(lè )界提供更高的服務(wù)?許多消費者不再購買(mǎi)CD，因為從手機上下載音樂(lè )更加便利。將來(lái)，更好的壓縮技術(shù)加之更快的網(wǎng)速，音樂(lè )愛(ài)好者可以更快速地下載FLAC，有損壓縮業(yè)務(wù)將退出歷史舞臺。消費者可以在手機上擁有更優(yōu)質(zhì)的音樂(lè )，且不用額外支付費用。除了文件質(zhì)量更佳，高質(zhì)量硬件也將體現價(jià)值。據稱(chēng)，在便攜式設備上，由于定制數據轉換器，Pono的CD音質(zhì)文件比CD播放器更好。拋開(kāi)有關(guān)高分辨率的科學(xué)問(wèn)題，這一事實(shí)讓Pono在音頻質(zhì)量上贏(yíng)得先機。在便攜式設備上以CD音質(zhì)播放相同數量的歌曲，使之聽(tīng)起來(lái)就如同立體音響系統，這是不錯的體驗。 說(shuō)到音樂(lè )聲，我們已經(jīng)擁有了最好的音樂(lè )。購買(mǎi)高分辨率文件可能是一種浪費，因為設備本身不足以匹配更高清的文件，并且人耳分辨不出音質(zhì)的差別。對于那些認為值得為高分辨率文件買(mǎi)單的人而言，許多播放器都是“金耳朵”。數字音頻的最佳組成部分是，每個(gè)人都可以選擇自己想要付費的音質(zhì)，且現在，對于那些想要在口袋里裝滿(mǎn)更好保真音樂(lè )的人來(lái)說(shuō)，有了更多的選擇。 更多資訊，請點(diǎn)擊Audio Applications site。該網(wǎng)站還有巴瑞•曼茲關(guān)于無(wú)線(xiàn)音頻壓縮的文章。 資源 1. http://www.digitaltrends.com/mus ... dard-definition-... 2. https://www.ponomusic.com/ 3. http://dsd-guide.com/size-compar ... ts-dsd-wav-flac-mp3 4. http://www.soundonsound.com/soun ... eed-24-bit-recor... 5. https://xiph.org/~xiphmont/demo/neil-young.html 術(shù)語(yǔ) 模擬——根據不同的頻率和振幅，音頻以連續波形的形式呈現，由磁帶和黑膠唱片捕獲。聲音的自然棲息地。 數字——音頻以離散二進(jìn)制樣本的形式，被計算機捕獲和存儲。采樣率——通過(guò)模擬-數字轉換器(ADC)采樣或捕獲每秒有多少次波形。一個(gè)樣本捕獲一個(gè)波的振幅(響度)。44.1 kHz是CD音質(zhì)標準的采樣率。 位深度——每個(gè)樣本的大小。在實(shí)際操作中，每個(gè)樣本所寫(xiě)的數據越多，樣本所能捕捉到的精度就越高。類(lèi)似于攝像機捕捉的像素的數量。位數越多，細節越多。CD標準是每個(gè)樣本16位。 位率——每秒音頻文件中寫(xiě)入的字節數。未壓縮的位率是采樣率與位深度的乘積(立體聲的兩倍)。未壓縮的PCM(CD寫(xiě)入的格式)文件是每秒1411.4千比特(kbps)。對于壓縮格式，位率根據需要的文件大小而不同，如：音質(zhì)不佳的MP3是128 kbps，音質(zhì)最佳的MP3是320 kbps。 壓縮——音頻文件尺寸最小化。這是通過(guò)音頻編解碼器完成的，它將文件轉換成一種新的格式。Codec可以是無(wú)損或有損。 無(wú)損——音頻文件壓縮即所有原始數據都涵括在內，不需要為磁盤(pán)空間犧牲一些數據。例如，蘋(píng)果的無(wú)損音頻編解碼器(ALAC)和免費無(wú)損音頻編解碼器(FLAC)。 有損——文件通過(guò)刪除數據來(lái)壓縮。有損codec使用算法移除人耳可以捕捉的一些數據，但是過(guò)多的壓縮會(huì )使音頻聽(tīng)起來(lái)不完整，如：MP3和Vorbis。 |
