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為什么CD比數播好,用白話文講清數碼音頻的那些事

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今天早上在B站看視頻,看了一個論CD比數播好的視頻,觀點居然是:CD讀數據比數播讀得更準確……Balabala。

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

就數據讀取的準確性而言,不管是電腦還是網絡傳輸式都是可以精確到每一個0和1的,出現誤差,那是會要人命的。在今天的數據網絡里,哪怕只有1/1000的誤讀,那文件都沒法用了。大家網也別上了,電腦也別用了。



但是,這不意味著網絡或電腦這類設備是在讀取或傳輸信號是“無損”的,是沒有誤讀和誤差的。任何學過通訊專業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,校驗碼應運而生。這玩意兒的作用類似于一個指紋,發射端發射一組數據,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據。接收端就會用它進行校驗,如果校驗過去了,就繼續,不然就重新讀。

在信號傳輸中,丟包是常見的現象。在網絡信號不好的時候,這種問題會特別嚴重,也就是我們所說的網絡卡了。這個應該任何上網的人都經歷過,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。但沒關系,卡是可以容忍的,繼續讀就好了,什么時候網絡好了,不卡了,就正常了。只要不出數據讀錯就行。速度慢從來不是事,讀錯才是事。

上面是網絡或計算機的數據傳輸的協議的一些基本原理,也就是TCP/IP協議、HTTP協議,具體可以查相關的文章或書籍。



但也有些數據是主要考慮速度,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發明時,大家還沒這校驗這概念呢(我記得這個協議是1988年才出來的,而CD是1980年出現的)。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位的數據,然后才把它翻譯成音樂的聲音強度,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,關注下,你好意思!



這個時候就可以解釋,為什么CD機音質好了吧。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。而且現在CD機用的轉盤,都是轉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的搖臂轉盤,就是公認了的頂級轉盤,讀光盤的精度賊高。全球還有其它的頂級轉盤,比如索尼的Fixed Pick Up Mechanism轉盤和CEC的皮帶轉盤等等,目標都只有一個,就是減少讀取光盤時的讀數誤差。為什么存在這類的轉盤呢,言下之意就是其它的轉盤不行唄,誤差大唄。就不要拿你手里那區區的電腦光盤機說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機內的時鐘決定的,也就是晶振這個元件,它決定了音樂重現時的頻率的精度。要是誤差大了,沒準本來是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。而44k這個速度很慢(相對的),現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(尤其是高等級的轉盤),時鐘隨便滿足要求,那能不音質好嗎。



現在再來說數播。從讀盤的精度來說,它是不可能跟CD相比的(不然CD白進步了)。是的,很多人只要不是讀過通信這類專業的,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的讀取來實現的。數播讀盤也一樣,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機只有一個44k的時鐘。數播這類產品是不可能只讀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。你會發現一個問題,那就是不管是96k也好,192k也好,它都不是44k的整數倍,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,關鍵是,它既不是44k的整數倍,也不是192k的整數倍,問題就更大了。因此,只能妥協,都相互照應一下,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,咱準備幾種時鐘,讀取不同采樣率的數據,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,貴的是設計和周邊)。一般機器它肯定不這么干,設計太復雜了。但外接的時鐘它可以,這也就是為什么有些機器有外接時鐘這種騷操作了。

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



再說回電腦,這個貨的精度更差。不僅是在讀盤上,畢竟數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。更關鍵是,它內部干擾更大,尤其是臺式機(臺式機電源EMI絕對不可以忽略)。假設我們定義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。對于普通數據,沒關系,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備的,它的精度就更差了。可能連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。

對網絡而言,它的問題就更大了。網絡要不卡下,都對不起俺們的上網費的。更何況網絡上的原始文件都遠不能比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機的聲音就是不差,比同價位數播和電腦好很多的關鍵原因了。

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