我們以將數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在塑料材質(zhì)的圓盤上的光盤為例:當(dāng)我們把光盤放進(jìn)CD機(jī)后,激光就會(huì)讀取這些數(shù)據(jù),然后將其發(fā)送到數(shù)模轉(zhuǎn)化器,之后數(shù)模轉(zhuǎn)換器就會(huì)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換回模擬信號(hào)。 因?yàn)镃D都帶有糾錯(cuò)功能,所以即使光盤上有輕微的劃痕,它也能識(shí)別出來(lái)并對(duì)丟失的數(shù)據(jù)進(jìn)行替換,因此通常不會(huì)有跳讀的情況發(fā)生。 在您下載音樂(lè)時(shí),即使您的互聯(lián)網(wǎng)連接中斷了,下載引擎也會(huì)將這些部分組合成一個(gè)可以不間斷播放的文件。
對(duì)音樂(lè)家來(lái)說(shuō),更重要的是,使用數(shù)字音頻可以讓音頻在通過(guò)信號(hào)鏈后的音質(zhì)保持不變。 在模擬多軌錄音機(jī)的時(shí)代,當(dāng)您將您的歌曲混縮到一個(gè)模擬雙軌錄音帶時(shí),會(huì)引入了額外的嘶嘶聲和失真。 當(dāng)您對(duì)磁帶進(jìn)行母版制作時(shí),會(huì)引入更過(guò)的雜音,將音頻傳輸?shù)揭粋€(gè)可以壓制唱片的金屬壓模上時(shí),也會(huì)引入砰砰聲、研磨聲和扭曲的聲音。 在每個(gè)音頻傳輸階段,信號(hào)質(zhì)量都會(huì)更加惡化。
使用數(shù)字錄音,您可以將數(shù)字信號(hào)混合到立體聲或環(huán)繞立體聲中,從而創(chuàng)建另一組數(shù)字。 (當(dāng)然,這些數(shù)字也會(huì)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行監(jiān)聽,因此您可以聽到正在混縮的內(nèi)容。)因此,最終的立體聲混音將代表您混縮歌曲時(shí)所聽到的內(nèi)容。 接下來(lái),您可以將通過(guò)數(shù)字化混合的數(shù)字串傳到網(wǎng)上(希望是無(wú)損的),或?qū)⑵鋸?fù)制到智能手機(jī)的內(nèi)存中,或者將這些數(shù)字信號(hào)壓入光盤,等等。
您可以在信號(hào)鏈的最初想象模數(shù)轉(zhuǎn)化器把聲音“風(fēng)干”了起來(lái),聲音直到回到播放系統(tǒng)的數(shù)模轉(zhuǎn)化器時(shí)才會(huì)被重構(gòu)。 這也是數(shù)字音頻聽起來(lái)如此純凈的原因:它沒(méi)有遭受模擬信號(hào)所遭受的那些修整。是時(shí)候喝杯咖啡休息一下了,因?yàn)槲覀兗磳⒁f(shuō)到的會(huì)涉及到更為晦澀的專業(yè)技術(shù)。但是大家一定要堅(jiān)持看下去,因?yàn)榻酉聛?lái)的內(nèi)容非常重要。
轉(zhuǎn)換器的采樣率是由高精度、穩(wěn)定的系統(tǒng)時(shí)鐘所控制的,是數(shù)字音頻系統(tǒng)最重要的特性之一。如果轉(zhuǎn)換器的采樣率比較高的話,那么您也可以向下使用較低的采樣率,但如果轉(zhuǎn)換器的采樣率比較低的話,您卻不能使用較高的采樣率了。大多數(shù)低成本的轉(zhuǎn)換器的采樣率都是96kHz,不過(guò)隨著技術(shù)的發(fā)展,192kHz的采樣率在現(xiàn)代已經(jīng)越來(lái)越普遍了。
轉(zhuǎn)換過(guò)程的另一個(gè)方面是位分辨率(通常稱為字長(zhǎng)),它表示的是模數(shù)轉(zhuǎn)化器測(cè)量輸入信號(hào)的準(zhǔn)確程度。 由于每個(gè)樣本在那個(gè)時(shí)刻都會(huì)測(cè)量信號(hào)的電壓,因此測(cè)量越精確,從模擬音頻到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換就越準(zhǔn)確。 就如同尺子的刻度一樣,以英寸為刻度的尺子只能只能確切地用英寸測(cè)量長(zhǎng)度,但是,用十六分之一英寸刻度的尺子來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度的話,那么分辨率就可以提高16倍。 位數(shù)越高,分辨率也就越高。
幸運(yùn)的是,不管怎樣,失真在回放時(shí)的電平是非常低的,并且抖動(dòng)也能進(jìn)一步降低我們對(duì)低失真的感知。 此外,錄音/混音程序中的音頻引擎也不受轉(zhuǎn)換器硬件規(guī)則的約束,并且一旦信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)內(nèi),就可以提供本質(zhì)上無(wú)限的分辨率。在混音時(shí),主輸出要留有幾dB余量的一個(gè)原因是,大多數(shù)數(shù)字測(cè)量?jī)x測(cè)量的是數(shù)字音頻樣本的電平。但是,將數(shù)字音頻轉(zhuǎn)換回模擬可能會(huì)產(chǎn)生比樣本本身更高的電平值,這會(huì)造成樣本間失真(如圖4所示)。
除非您通道的電平表具有能夠提醒您采樣間失真的功能,否則請(qǐng)留出幾dB的余量來(lái)避免這種情況。 此外,您也不需要將電平調(diào)到最高,因?yàn)樵诂F(xiàn)今的流媒體世界中,諸如YouTube和Spotify等都會(huì)調(diào)整音頻,使其達(dá)到一致的感知電平。當(dāng)CD第一次出現(xiàn)的時(shí)候,它的宣傳口號(hào)是“永遠(yuǎn)完美的聲音”—一個(gè)誰(shuí)都會(huì)喜歡的營(yíng)銷口號(hào)。然而,雖然數(shù)字音頻總體上要比模擬音頻好,但它仍不是完美的。
采樣率問(wèn)題。如果系統(tǒng)不能以足夠高的采樣頻率對(duì)信號(hào)電平進(jìn)行采樣的話,就很難準(zhǔn)確地再現(xiàn)信號(hào)。采樣率必須至少是進(jìn)入系統(tǒng)的最高音頻頻率的兩倍,因此44.1kHz是錄音的最低的采樣率。輸出濾波器音染。如上所述,post-DAC低通濾波器會(huì)將階梯采樣轉(zhuǎn)換為平滑連續(xù)的信號(hào)。 但是,濾波器可能會(huì)添加自己的音染。
非線性。非線性是用來(lái)描述如果不同的量化級(jí)別之間的間隔不是均等的,那么就會(huì)出現(xiàn)誤差的情況。讓我們回顧下前面的例子,我們假設(shè)能夠測(cè)量到1毫伏的精度?;氐角懊娴睦?,我們假設(shè)能夠測(cè)量到1毫伏的精度。但如果存在非線性,轉(zhuǎn)換器可能會(huì)將1毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)換為1.001毫伏,2毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)換為1.978毫伏,等等。這些誤差會(huì)改變波形形狀,從而導(dǎo)致失真。
抖動(dòng)。如果提供采樣率的系統(tǒng)時(shí)鐘不穩(wěn)定,則不會(huì)以相同的時(shí)間間隔捕獲或回放表示數(shù)字音頻的樣本。您可以將其視為“時(shí)間失真”,因?yàn)槟鷽](méi)有在正確的時(shí)間聽到正確的樣本。這會(huì)導(dǎo)致細(xì)微的失真,這也是在兩個(gè)不同的數(shù)模轉(zhuǎn)換器上回放相同的數(shù)字音頻可能聽起來(lái)不同的原因之一 -- 一個(gè)可能具有更高的抖動(dòng),而另一個(gè)具有更低的抖動(dòng)。
偏移和增益誤差。即使沒(méi)有輸入電平,偏移也會(huì)產(chǎn)生輸出電壓。高端的轉(zhuǎn)換器在加工完成后,通常還會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部電路進(jìn)行修整以消除偏移。當(dāng)輸出電壓高于或低于理論上的值時(shí),轉(zhuǎn)換器也可能存在增益誤差。對(duì)于這些問(wèn)題,目前并沒(méi)有什么好的解決方法,但是人們?cè)谠O(shè)計(jì)高端的轉(zhuǎn)換器時(shí),通常會(huì)在最小化電壓偏移和增益誤差上下很大功夫。
雖然數(shù)字音頻可能并不完美,但它確是最接近完美的 - 并且還在不斷改進(jìn)。然而,僅僅因?yàn)槟承〇|西是“數(shù)字的”并不意味著您能享受到數(shù)字音頻所有的優(yōu)勢(shì)。智能手機(jī)或其他消費(fèi)類設(shè)備中的轉(zhuǎn)換器與專用音頻轉(zhuǎn)換器是不在一個(gè)級(jí)別上的。
評(píng)論