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為什么CD比數(shù)播好,用白話文講清數(shù)碼音頻的那些事

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今天早上在B站看視頻,看了一個論CD比數(shù)播好的視頻,觀點居然是:CD讀數(shù)據(jù)比數(shù)播讀得更準(zhǔn)確……Balabala。

這就很無厘頭了,這說明很多人都還是沒搞清為什么CD機(jī)好而數(shù)播電腦不行的根本原因。

就數(shù)據(jù)讀取的準(zhǔn)確性而言,不管是電腦還是網(wǎng)絡(luò)傳輸式都是可以精確到每一個0和1的,出現(xiàn)誤差,那是會要人命的。在今天的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)里,哪怕只有1/1000的誤讀,那文件都沒法用了。大家網(wǎng)也別上了,電腦也別用了。

但是,這不意味著網(wǎng)絡(luò)或電腦這類設(shè)備是在讀取或傳輸信號是“無損”的,是沒有誤讀和誤差的。任何學(xué)過通訊專業(yè)或電腦的人都知道這個常識,也就是丟包,而且這是非常常見的事。為了解決這個問題,校驗碼應(yīng)運而生。這玩意兒的作用類似于一個指紋,發(fā)射端發(fā)射一組數(shù)據(jù),也就是一個包,最后會帶一個校驗碼,接收到端接收到一組數(shù)據(jù)。接收端就會用它進(jìn)行校驗,如果校驗過去了,就繼續(xù),不然就重新讀。

在信號傳輸中,丟包是常見的現(xiàn)象。在網(wǎng)絡(luò)信號不好的時候,這種問題會特別嚴(yán)重,也就是我們所說的網(wǎng)絡(luò)卡了。這個應(yīng)該任何上網(wǎng)的人都經(jīng)歷過,用過電腦的也常見,讀個盤,卡卡才健康。以前讀光盤時,更常見。但沒關(guān)系,卡是可以容忍的,繼續(xù)讀就好了,什么時候網(wǎng)絡(luò)好了,不卡了,就正常了。只要不出數(shù)據(jù)讀錯就行。速度慢從來不是事,讀錯才是事。

上面是網(wǎng)絡(luò)或計算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議的一些基本原理,也就是TCP/IP協(xié)議、HTTP協(xié)議,具體可以查相關(guān)的文章或書籍。

但也有些數(shù)據(jù)是主要考慮速度,不考慮讀錯的事的。比如,音頻。我們打電話,信號不好,語音會中斷,但稍微有點,就不會中斷,只會變差。也就是說,音頻文件是沒有校驗碼的,記住這一點,很重要。

在CD發(fā)明時,大家還沒這校驗這概念呢(我記得這個協(xié)議是1988年才出來的,而CD是1980年出現(xiàn)的)。于是,CD光盤的讀取方式和黑膠非常類似,都是同心圓往外讀。CD的采樣率是16/44,也就是每秒按44k的頻率讀一組組的16位的數(shù)據(jù),然后才把它翻譯成音樂的聲音強(qiáng)度,也就是響度。是的,只是響度,不是頻率。那聲音的頻率是由哪個決定的呢,是那個44k決定的。這點也很重要!因為人耳能聽到的頻率是從20-20000Hz,所以,44k的采樣頻率肯定是夠了。再后面,96k的采樣率出來了,192k的也有了,現(xiàn)在,384k的也出來了。DSD的采樣和讀取方式更不一樣,頻率很高,但一次只有一位。DSD128我記得是5.6M,也就是每秒讀五百六十萬次,五百六十萬個0或1。

我kao,真是造謠一張嘴,避謠跑斷腿。誤導(dǎo)超容易,一句話就行。而要解釋清楚,得一篇文章。都讀到這里了,還不點個贊,給個評,關(guān)注下,你好意思!

這個時候就可以解釋,為什么CD機(jī)音質(zhì)好了吧。兩個原因,一是這種讀碟方式精度高,說人話就是不容易誤讀。而且現(xiàn)在CD機(jī)用的轉(zhuǎn)盤,都是轉(zhuǎn)盤里比較高級的那種了。但仍然是不夠了,還有更好的,比如俺用的CDM4的搖臂轉(zhuǎn)盤,就是公認(rèn)了的頂級轉(zhuǎn)盤,讀光盤的精度賊高。全球還有其它的頂級轉(zhuǎn)盤,比如索尼的Fixed Pick Up Mechanism轉(zhuǎn)盤和CEC的皮帶轉(zhuǎn)盤等等,目標(biāo)都只有一個,就是減少讀取光盤時的讀數(shù)誤差。為什么存在這類的轉(zhuǎn)盤呢,言下之意就是其它的轉(zhuǎn)盤不行唄,誤差大唄。就不要拿你手里那區(qū)區(qū)的電腦光盤機(jī)說100%的精度了。

除了讀碟精度外,另一個重要的事就是44k頻率了。這玩意兒是由CD機(jī)內(nèi)的時鐘決定的,也就是晶振這個元件,它決定了音樂重現(xiàn)時的頻率的精度。要是誤差大了,沒準(zhǔn)本來是1000Hz的信號就變成了1100Hz了,這肯定不是同一音了,也沒法聽了。不過,CD用的44k這個頻率是固定的,因為它只讀CD光盤,其它一律不認(rèn)。而44k這個速度很慢(相對的),現(xiàn)在隨便一個晶振的精度相對它都老高了,還原出來的精度是可以保證的,至少人耳絕對聽不出來。

為什么CD的聲音好,原因就是這么簡單,讀盤精度很高(尤其是高等級的轉(zhuǎn)盤),時鐘隨便滿足要求,那能不音質(zhì)好嗎。

現(xiàn)在再來說數(shù)播。從讀盤的精度來說,它是不可能跟CD相比的(不然CD白進(jìn)步了)。是的,很多人只要不是讀過通信這類專業(yè)的,都會以為電腦讀盤是100%沒問題的。但實際上,如果沒有校驗碼,一篇文件它能跟你錯很多,它的精度是依靠反復(fù)的讀取來實現(xiàn)的。數(shù)播讀盤也一樣,但是,音頻文件是沒有校驗碼的,因此,錯了就是錯了,它沒法子糾正的。而現(xiàn)在的音頻文件,除了16/44外,還有24/92、24/192,甚至,還有DSD的,那讀取的要求更高了,誤碼丟包是常見的事。也就是說,音樂響度的還原會有問題。

除了誤碼丟包外,另一個就是時鐘了。不同于CD機(jī)只有一個44k的時鐘。數(shù)播這類產(chǎn)品是不可能只讀16/44這種文件的(不然,你一臺都賣不出去)。至少,24/192要支持吧,DSD256要支持吧。你會發(fā)現(xiàn)一個問題,那就是不管是96k也好,192k也好,它都不是44k的整數(shù)倍,而是44k的2.1818181……和4.363636……倍,也就是說,192k晶振精度再高,用在44k時的都不行,誤差是必然存在的。如果要DSD256,那時鐘是11.2M,這個要求是比較高的,關(guān)鍵是,它既不是44k的整數(shù)倍,也不是192k的整數(shù)倍,問題就更大了。因此,只能妥協(xié),都相互照應(yīng)一下,不要誤差太大就行。因此,用它們來還原頻率,誤差總是存在的。這也就是我們常說的Jitter問題了。

解決這個問題的辦法也不是沒有,咱準(zhǔn)備幾種時鐘,讀取不同采樣率的數(shù)據(jù),讓不同的時鐘工作。但這種辦法有一個缺點,成本是很高的(晶振并不貴,貴的是設(shè)計和周邊)。一般機(jī)器它肯定不這么干,設(shè)計太復(fù)雜了。但外接的時鐘它可以,這也就是為什么有些機(jī)器有外接時鐘這種騷操作了。

為什么數(shù)播音質(zhì)它不容易做好,音質(zhì)差很多。一方面要保證讀取的精度(這個已經(jīng)比CD難了),另一方面要保證幾種不同要求時鐘的誤差(臣妾做不到?。?。

再說回電腦,這個貨的精度更差。不僅是在讀盤上,畢竟數(shù)播只干讀音樂文件這一件事,它相對容易得多。但電腦是啥文件都要讀的,丟包就更常見了。更關(guān)鍵是,它內(nèi)部干擾更大,尤其是臺式機(jī)(臺式機(jī)電源EMI絕對不可以忽略)。假設(shè)我們定義1V是1,0V是0,因為干擾,它讀1時變成了0.6V,讀0時變成了0.4V,電腦它就傻了。對于普通數(shù)據(jù),沒關(guān)系,有校驗碼呢,重讀就好了。但對音頻文件,沒這玩意兒,那它就只好亂整一下。錯就錯吧,也就是聲音響度比原始錄音差點而已。

更重要的是,電腦時鐘不是專門給音頻準(zhǔn)備的,它的精度就更差了??赡苓B照顧都不愿意照顧一下了(照顧不過來的,它要照顧的東西太多了)。那還原回去的頻率就差得更大了。

對網(wǎng)絡(luò)而言,它的問題就更大了。網(wǎng)絡(luò)要不卡下,都對不起俺們的上網(wǎng)費的。更何況網(wǎng)絡(luò)上的原始文件都遠(yuǎn)不能比CD了。時鐘的話,得看運氣了。

搞懂這些,你就會明白。為什么CD格式并不高級,但CD機(jī)的聲音就是不差,比同價位數(shù)播和電腦好很多的關(guān)鍵原因了。

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