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高清音频格式普及那些你知道和不知道的

2020-03-17

数字家庭 2020年1期
关键词:模拟信号音质高清

高清音频是我们经常挂在嘴边的词,实际上高清音频是相当广义的,非常多的音乐格式都可以称之为高清音频。音乐格式的不同会带来音乐信息量的变化,音质会随之变化,文件的体积也会变化,甚至选择的播放器或者播放软件也會不同,理解高清音频的各种格式,就变得非常重要。

了解采样率

数字音源大部分都是“线性PCM”,它是通过对声音的波形(模拟信号)进行一定程度的数字化(采样)而获得的数据,其周期被称为“采样率”,也就是模拟转数字时每秒对声音采样的数量。

例如44.1kHz、96kHz、192kHz就是我们常见的采样率,数字越大说明声音采样的频率越高,在将数字信号还原成模拟信号时就越能接近真实的原始声音,意味着更多的信息量,更好的音质。

换句话说,当你看到这些数字,就可以知道“声音的细节在单位时间里被测量的程度”。

关于bit数

bit数的大小表示了有多少声音的细节被捕获,数值越大就表示捕获的声音可以更接近原始声音(模拟信号),并以高分辨率的方式再现。bit数的大小,可以说直接与音乐的解析度关联,例如,1bit的时候振幅就为“0或1”的两阶,2bit就是“00和01”“10和11”的四阶。

同理,如果是4bit就是16阶,8bit就是256阶,16bit就是65,536阶,24bit则是16,777,216阶,越多的阶数越能精确描述每个采样的振幅高度,也就越接近原始声音的“能量”,在从数码还原到模拟的过程中也就能越接近原始的声音。

另外,bit的数目还决定了声波振幅的范围(即动态范围,最大音量与最小音量的差距)。如果这个位数越大,则能够表示的数值越大,描述波形更精确。每一个bit的数据可以记录约等于 6dB动态的信号。

人类听觉的动态范围为120dB,16bit的时候有96dB的动态范围,24bit是144dB,32bit则为192dB。所以,高清音频文件有足够的动态来诠释丰富的音乐细节,理论上满足人类的听觉极限。

TIPS

波形和采样率的关系

采样率越高,得到的信息量就越大,也就越接近原始的波形

高清音频的定义

什么样的音乐格式才能被称为高清音频呢?如果以上述通过采样率和bit数来区别的话,至少应该要超过CD(44.1kHz/16bit)的音质。实际上,根据日本电子情报技术产业协会(J EITA)的定义,只要音乐文件的采样率和bit数都超过CD的规范标准,就可以称之为高清音频。

另一方面,由索尼提出并定义,日本音频协会(J AS)和消费电子协会(CE A)也制定了自己的高清音频标准,并对支持高清音频播放的产品打上金色的logo,就是我们经常在产品上见到的“Hi- Res Audio”商标。该规则下,基本上只要符合播放24bit/96kHz的FLAC或者WAV的,都是属于Hi- Res Audio的标准规范。

知道了Hi- Res Audio的标准以后,就可以来了解一下支持高清音频的文件格式了。实际上高清音频并没有严格的统一标准,也不仅是FLAC或者WAV两种格式,是否是高清音频更多还是从音频文件的采样率和bit数来辨别。采样率44.1kHz以上,bit数在24bit以上,我们都可以理解为高清音频。

PCM和DSD

虽然,我们现在是以PC M为前提来定义高清音频,不过大家应该还有对S AC D的印象,S AC D全名为“Super Audio CD”由SONY与Philips共同制定的,借此提供比CD更好的音乐质量。

但SACD的取样方法并不是像CD一样使用PCM的方法来取样声音,而是使用一种叫做DSD(Direct Stream Digital)的方式取样。在DSD上的取样频率达到每秒2,822,400次,比起CD的44,100次还要高出64倍,而且是以1bit的单位在记录信息。不同于PCM每16bit一个单位的取样方式,在这样的取样方法下,可以由量化不精确的声音讯号而造成的噪音和失真,减少至一个位以内的误差。

所以,DSD也能够被认为是高清音频,虽然日本电子情报技术产业协会的定义并没有明确表明,但是根据日本音频协会的定义,只要支持播放DSD 2.8MHz/5.6MHz的产品就可以获得Hi- Res的认可。由于SACD的不普及,缘由则是设备门槛太高,录制成本也高,消费者购入的管道少,所以,即使有着高音质的优势,最后也还是无法取代CD成为更好的音乐载体。

TIPS

PCM和DSD的采样区别

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