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数字音频音质剖析之三:你必须了解的7件事           
数字音频音质剖析之三:你必须了解的7件事
作者:佚名 文章来源:不详 点击数: 更新时间:2006-4-27 21:07:34


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毫无疑问:音乐工业正在向高量化精度的方向发展,并且在不久的将来,更高的采样率也将成为现实。你有什么打算,是投身到这场技术革命中去,还是对它视而不见?在接下来的章节中,我们将会对现行的16-bit/44.1 kHz数字音频标准与高量化精度和高采样率的数字音频进行比较。在你阅读本文时,同时也要想一想你自己的音乐工作室和你所制作的音乐。等你将本文全部阅读完毕,你就会对自己的音乐工作室和音乐作品有一个全新的想法了。

- 第一件事

我是否可以将量化精度和采样频率不同的设备连接到一起使用?如果可以,我具体应该怎样去做?

随着现在越来越多的设备采用更高的量化精度和采样频率,这个问题是非常严肃且现实的。当我们使用的音源依然是用16-bit的量化精度采样音色,或是使用一个20-bit的数字多轨录音机与一套24-bit的硬盘系统配合使用时,如何才能发挥出高精度设备的优势呢?另外,如何让一部20-bit的数字效果器对16-bit的硬盘录音机上的音频数据进行加工?将一台数字混音器接到音频链路中,为什么声音变得如此吓人?这些设备究竟可不可以接到一起使用? 

实际上,这要看你如何去"接到一起使用"。在数字音频领域,将采样率和量化精度不同的设备接到一起使用是一件非常棘手的事。有些数字音频设备是使用内部的时钟信号来控制采样频率,这种时钟信号我们称之为字时钟(word clock)。当数字音频信号从一件设备传送到另外一件设备时,这两件设备的字时钟必须同步,用户可以使用包含在数字信号数据流中的时钟信号来实现同步,或是使用外部的字时钟连接器和电缆。如果这两件设备使用的采样频率不同,那么就不能使用这种同步方式。当然,我们也可以使用采样频率转换装置强制两件设备在数字化情况下配合使用,只是这样做似乎有些不值当。

在一些数字音频工作站上,不允许同时录音、回放采样频率或是量化精度不同的音轨。大多数的数字音频系统都要求你为整个音频工程或是整首乐曲设定唯一的采样频率和量化精度值。这时,你可以将各种采样频率和量化精度的音频数据载入到音频工程中,但是必须将它们的采样频率和量化精度统一后才可以正常工作。

由于在数字化领域进行连接有上面谈到的问题,因此我们可以采用模拟的方式来进行连接。当我们使用模拟的方式连接不同的音频设备时,根本就不存在字时钟、量化精度和采样频率的问题。例如,你将一台16-bit的录音机的模拟输出口与一台24-bit的数字效果器的模拟输入口相连接,不会出现任何问题。但是你要知道,在连接的过程中,要经过模/数转换器和数/模转换器的转换,经过的转换越多,音质的下降就越严重。另外,让音频信号在量化精度不同的设备之间进行转换,也会造成音质的下降。此时,对信号进行无损传递是我们所追求的目标,但是使用过多的中间设备会对信号精度有影响,实际上我们使用高精度设备的目的就在于提高信号精度,而不是要去损害信号精度。

使用这种连接方式时,音频信号的质量就完全取决于各个设备的模拟输入输出端口的精度了。音频信号从一部量化精度为16-bit的设备的模拟输出口发送到一台具有24-bit转换器的设备中,你不要指望声音的精度会有所提高,声音只不过可以被较好地再现而已。反过来,如果你将一台量化精度为24-bit的设备的模拟输出口输出的信号发送到16-bit设备的模拟输入端,则信号的量化精度就将下降为16-bit,原先24-bit设备所具有的高精度全都白费了(参见图1)。

 

图1a:当数字音频信号以模拟方式从16-bit的设备发送到24-bit的设备中时,不会有音质损失,但是音质也不会有任何提高。只不过是用24-bit的设备将16-bit的信号精确再现出来了而已。

图1b:当数字音频信号以模拟方式从24-bit的设备发送到16-bit的设备中时,将会有音质的损失。最终的信号精度将受到16-bit设备的限制。

我们的建议是,尽可能地在数字方式下进行连接。例如,将你的Korg Trinity合成器的16-bit数字输出接到DAT录音机的数字输入端。将MIDIMAN声卡的24-bit数字输出接到VM7200数字调音台设备的24-bit数字输入端。但是如果你要将量化精度和采样频率不同的设备连接到一起,还是需要使用模拟方式,而不能使用数字方式。如果你打算将你的音乐设备用模拟的方式连接起来,那么你必须要有高质量、高精度的模/数转换器和数/模转换器。只有这样,才可以使得转换阶段的声音精度损失最小。

- 第二件事

在高量化精度和高采样频率情况下,音频数据的存储有什么特殊要求?

使用高量化精度和高采样频率的数字音频系统,意味着系统对于数据存储的空间要求和速度要求都要有所提高。所有这些增加出来的bit、字节和字都要有地方来保存,并且,当系统进行音频回放和进行数字信号处理时,还要有足够快的速度来传送这些数据。使用数字音频系统工作的音乐人和工程师都清楚,16-bit/44.1 kHz的数字音频数据每一轨每分钟大约需要5 MB的存储空间(如果是立体声,则需要10 MB,4个音轨就需要20 MB,以此类推)。

如果你是使用24-bit/44.1 kHz的数字音频格式,则每一轨每分钟就需要7.5 MB的存储空间。而24-bit/96 kHz的数字音频数据每一轨每分钟的数据量将达到17 MB。

另外,回放24轨16-bit/44.1 kHz音频数据需要系统具有每秒钟传输2.1 MB数据量的能力。如果是24-bit/44.1 kHz的音频数据,同时回放24个音轨时每秒钟的数据传输量将达到3.5 MB。采用24-bit/96 kHz时这一指标将达到6.8 MB。因此,如果使用高量化精度和高采样频率的数字音频格式,你的音频设备中的硬盘和总线系统必须能够达到所需的传输率。如果它们的性能不能满足要求,那么你就要考虑进行硬盘升级,可能还要添加一块Adaptec或是Atto公司生产的SCSI卡,甚至有可能要去升级你的整个计算机。

(编者注:Digidesign公司的Protools计算机音频工作站在进行24-bit的录音时,厂家要求使用每分钟10000转的高速SCSI硬盘。)

- 第三件事

如果我将录音机换成了高精度的设备,是不是其他的设备也要跟着进行升级?如果是这样,首先应该升级哪一件设备?升级什么设备带来的变化最明显:音箱?拟效果器?克风?克风前置功率放大器还是模拟调音台?

请记住一点,你的高精度数字录音机只不过是整个音频系统中的一个环节。而对于最终的效果来讲,将取决于你的系统中音质最差劲的设备的质量。在实际工作中,我们会发现升级某些设备所带来的变化要比升级其他一些设备大。当你要对自己的数字音频设备进行升级时,非常重要的一点就是首先仔细研究一下整套系统。如果你发现有哪一件设备对于音质的损害程度比其他的设备要大,那么不用犹豫,就从它下手。如果你的数字音频系统中各个设备的质量都差不多,那么我们推荐你首先升级监听系统和系统链路中的前端设备,例如麦克风、话筒前置放大器和录音时使用的效果器。

后端设备:音频系统中的后端设备包括监听音箱、功放、均衡器和其他用来进行参考监听的设备。

监听音箱 - 没有高质量的监听音箱,那么你就无法听到高精度数字音频所带来的变化。换句话说,高精度数字音频给你的音乐带来了变化,声音也的确比原先更好了,但是你无法听到,因为你的音箱没有重现这些声音的能力。

功放 - 如果你使用的不是有源监听音箱系统,那么你一定得使用功放,你的功放的品质如何?如果你拥有了一对极为出色的监听音箱,但是用来推音箱的功放却很不上档次,那么你依然无法感受到高精度数字音频所带来的惊喜。

均衡器 - 我们通常都不在监听通道中使用均衡器来补偿房间的声学缺陷,而是对房间本身进行改进,以求得更佳的声学效果。而其他的一些音频工程师和音乐人则喜欢使用均衡器,而且在有些情况下,这是唯一的选择。如果你也是在监听通道中使用均衡器,那么一定要保证它是一部高品质的设备,不会对声音带来不良影响。

关于监听的最后一点需要注意的地方:你工作时的房间将会对音箱中发出的声音产生一定的渲染作用。通常,一点小小的不注意(例如音箱摆位不正确)都会在听觉上带来非常大的误差,从而导致你进行了错误的操作。

前端设备:前端设备在录音线路中永远都是最重要的一个环节,当使用了高精度的数字音频设备时,就更是这样。录音系统将忠实地把其所接收到的信号记录下来,信号质量高则记录下来的声音质量就好,信号质量差则记录下来的声音质量就差。

将你的注意力转到新出现的数字麦克风和Beyerdynamic公司的MCD-100或是T.C.Electronic公司的Gold Channel这样的数字式麦克风前置功率放大器上。通常我们都强调说连接录音设备与麦克风的线路越短越好,其实,再短的模拟式线路,效果也比不上使用数字式电缆。

麦克风 - 如果你的麦克风不能够捕捉到足够多的声音细节,那么高精度的设备就等于被浪费掉了。使用你所能够使用的最好的麦克风,并且要仔细进行摆位。

前置功率放大器 - 麦克风和录音设备之间的线路越短,录制的效果越好,通常的线路布置方案为:麦克风、麦克风前置功率放大器、录音机的输入口。同选择麦克风一样,麦克风前置功率放大器的质量也对最终录制出的声音起着非常大的作用。我们可以听到看到许多有关这方面的广告,当我们自己进行选择时,一定要试听各种不同的品牌、型号,并参考其他音频工程师和音乐人的意见,做出自己正确的选择。

信号处理器 - 正如我们上面所说的那样,你最好是将麦克风前置功率放大器的输出直接连接到模/数转换器的输入端。但是在某些情况下,你可能还需要在信号输入录音机之前先通过其他一些设备,非常典型的有压缩器、限制器和噪声门等动态效果处理器。如果是这样,你一定要保证使用的效果处理器足够好,不至于对声音信号产生不良影响。如果你使用的是一只效果极佳的麦克风,麦克风前置功率放大器也是精品中的精品,然后你将插头插到了一台很不上档次的压缩器上,最后再将信号录制到一台高精度的数字录音机上,你说会得到什么样的结果?

如果你使用很破的麦克风、很破的麦克风前置功率放大器来录制声学吉他的声音,虽然你使用的录音机是高精度的设备,但是我们可以说你得不到优质的声音。因此,只有在高质量的麦克风、前置功率放大器和信号处理器的协助下,你新录音机的高精度才能够体现出来。

- 第四件事

如果我的音频数据格式使用的是16-bit,那么采用高精度的设备来进行处理、混音和母带制作是否有意义?

通常,我们要尽量避免的是音频数据的量化精度变差。因此,如果你可以使用高精度的设备来处理这些普通精度的音频数据,那很好。但是要注意,16-bit精度的数字音频数据经过24-bit的设备处理后,声音的量化精度不会变得更高,此时24-bit的设备只不过可以更好地重现声音的原貌而已。

现在有一点是非常清楚的,当你使用数字信号处理器对音频数据进行加工时,如果选用高精度的设备进行处理/混音/母带制作,最终得到的声音将会从这些高精度中受益。

- 第五件事

如果我的音频数据格式使用的是24-bit,可以使用16-bit的效果器来处理它吗?

这个问题的答案要取决于你所说的"处理"是什么意思。如果你所指的是压缩器、均衡器和噪声门这样的插入式效果器,它们将对整个声音信号进行加工,这时的答案是"不可以"。你可以将你的24-bit音频数据通过截断处理或是抖动处理降低为16-bit精度,然后再使用这些效果器,这将导致音频数据精度下降。对于这种情况,你的效果器精度越高,效果越好。

如果你所使用的效果器是那种接在调音台的效果发送/返回通道上的延时、混响或是其他的效果,那么结果是你的原始信号(干信号)的精度不会受这些16-bit效果器的影响,这是个好消息,但同时你也将听到一个坏消息,那就是经过效果器处理的信号(湿信号)量化精度将降低到16-bit。根据你使用的效果种类的不同,结果会有所区别。当你使用一个高精度的干信号和普通精度的湿信号进行混音时,如果这个湿信号是合唱、回旋或是短延时效果,则低精度将不太明显。而对于混响效果,其结果则相反。你将会听到16-bit的混响效果声拖着十分明显的颗粒状变化的尾巴混杂在24-bit的高精度声音中。

- 第六件事

当这些高精度的数字音频数据被录制到普通的16-bit精度的CD上时,声音怎么都……?

这一点可能非常明显,当高精度的数字音频数据被传送到16-bit/44.1 kHz的CD上或是16-bit/48 kHz的DAT上时,要有一些折中处理。高量化精度中多出来的那些bit将要通过截断处理或是抖动处理降低为16-bit,而较高的采样频率则要被转换为44.1 kHz。根据原始声音数据的不同,以及转换操作中所使用的算法不同,可能能够察觉到加工过的痕迹,也可能察觉不到。

但是你放心,尽管进行了这样那样的转换,最终还是会将高精度设备所带来的好处保留下来一些的。如果你对这一点非常关心,可以跳过后面的章节,先去阅读本次专题报道的另外一篇文章《你能够听出区别吗?》,那里有实际听觉测试的结果。

- 第七件事

我想将我现有的16-bit系统升级。是选择20-bit的设备呢,还是选择24-bit的,哪一种解决方案更佳?如果我现在购买了20-bit的数字音频系统,是不是以后还要去升级为24-bit的?

现在看来,工业界是正在向着24-bit的量化精度前进,但是这并不意味着你就要去盲目地跟进。在过去的10年中,涌现出了大量声音非常优秀的音乐作品,它们都是使用16-bit的量化精度来完成的,而且,将来可能还会有许多精彩的声音要以16-bit的形式与大家见面。这种现象同样也适合于20-bit的数字音频系统,它们现在依然可以使用,它们的价格也非常容易让人接受,并且,它们的声音相当不错。从现在开始向后10年,它们的声音依然会非常好,你依然可以使用它们制作出非常精彩的音乐。

但是从另一方面考虑,目前24-bit的系统已经开始出现,价格也在趋于合理。的确,它可以为我们提供最佳的量化精度,20-bit和24-bit之间的差别还是相当明显的,就象12-bit与16-bit之间的差别,都是差4个bit。24-bit的声音要好于20-bit,但是究竟好多少,现在还有争论。如果你是那种对音频的细节非常关心的人,或是那种紧跟技术发展潮流的人,那么就去尝试24-bit吧。

另外一个问题就是采样频率。96 kHz采样频率的转换器已经开始出现在高端产品市场,但是你放心,它们的价格很快就会下降到大路货的水平,同时能够支持这些设备的数字音频系统也将变得品种更加丰富,价格更加便宜。

我们会发现它的发展规律与计算机升级非常类似。无论你什么时候购买新设备,总还有比它更新、更好、更快的东西出现,并且价格还在哗啦哗啦地下降。你可以无休止地等待下去,等待你心目中那种完美的音频系统的出现,或者,你可以去购买你能够负担得起的最棒的设备,用它来投入工作。

该说的都说得差不多了,到底这些高精度设备能不能给音乐带来变化呢?是不是所有的人都能够听出高精度所带来的靓音呢?为此,我们专门为你准备了另外一篇文章--《你能够听出区别吗?》,那里将给你一个圆满的答复。还有一个最重要的问题:当你将音乐工作室中制作出的最终成品进行输出时,20-bit或是24-bit设备是否会有不同?正如我们在前面的章节中看到的那样,不同的音乐人和音频工程师所得到的最终结果将会有很大区别。

坐下来仔细考虑一下你所想要的设备,以及你所要录制的音乐类型。如果你的工作是录制原始音轨,和大量使用失真效果的电声乐队等,那么高精度的设备对你来说意义不大,甚至可以说,你可能会对过分清晰的声音和超高的解析力有些反感。如果你是用这些设备来录制合成器中出来的立体声音轨,由于合成器输出的都是16-bit的音频信号,因此使用高精度录音设备无法体现出其优势,它只不过可以精确地重现合成器中发出的声音而已。然而,如果你要录制的是人声或是机械乐器的声音,并且要尽量捕捉到其中的细节,或者你是一位义无返顾的音响发烧友,那么别犹豫了,高精度的设备就是为你准备的。

16-bit的声音在目前来讲还是相当不错的。对于大多数的音乐制品消费者,这都有些超出了他们的需要。但是如果你想在自己制作的音乐作品中加入对微小动态变化的辨别力,那么提高量化精度和采样频率是唯一的途径!



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