LP、CD格式里的几点总结和几点容易理解错的概念 [复制链接]

下面来看看CD方面。

1. 数码取样是离散、断续的取样，那么是否会造成重播时信号缺乏光滑性和连续性呢？

这可能是最容易引起误解的一个问题。对于熟悉信号处理的朋友来讲这个问题是根本不成问题；但是对于不太熟悉这方面的朋友，却很有必要了解一下。

实际上，我们用离散的方式对连续的模拟信号进行取样，目的是为了给我们定义的某种变换取得参数，并且这种“变换”绝对不是说把取样点“拼”起来；而是说我们把连续的信号转换到另外一种坐标系（具体来讲就是把信号从时间域转换成频率域）去表达，这种转换仍然保持连续性，并且恰好这种转换可以用一组数据来表示。所以这样来看，CD上记录的数据，可以理解为它记录的是这些变换的参数。

数模转换做的就是利用CD上记录的这些变换参数，用这种变换的反变换，把这些数据从这个坐标系（频率域）变回原先的坐标系（时间域），得到原来的信号。这些变换都是100%保持连续性的。

只不过，由于这种转换的取参数的方式，很容易让人想起“割开来，再拼起来”这种形象，所以有的朋友就会把它理解为“不连续”的感觉。

当然我们都知道：给定坐标系，只要用三个数字（a,b,c）就可以标出三维空间里的任何一个位置（我们可以把这看成是一种“变换”，空间位置变为三个数字）。三维空间可以用三个数字来定位，同理很自然地，四维空间，就得用四个数字来定位。也就是说，空间“广”一些，需要的参数就要多一些。

所以，CD要表达的“空间”是0Hz - 20kHz，所以经过计算，一秒钟用44100个参数就能够表示出这种“变换”，参数多了没用（比如说三维空间用三个参数就能够完全定位了，给第四个参数是多余的）。假如我们想要更大的“空间”，比如说0Hz - 40kHz，那么一秒钟用88200个参数就足够了。

（未完待续）

2. 是否说数码取样就一定没有误差？

当然，器材、硬件所带来的测量误差肯定会有的，不过我们先不考虑器材的性能。我们来看看CD的取样格式理论上会有什么误差。

理论上误差只有一个，称为“量化误差”。具体是什么意思呢？上面我们说过要为这种“变换”取参数吧，所以我们现在就去参数。

我们每秒要取44100组参数，每组参数包含两个数字：时间和该时间信号的振幅。时间好办，因为时间间隔是我们来定的，所以我们能够精确地100%写下准确时间。但问题是信号的振幅却由不得我们来定，我们只能去观察它。

计算机只会认二进制的数字，并且由于光盘是由容量的，它不可能记录无穷多的数据。所以在CD格式里面，我们限定对于振幅，我们用16位的二进制数码去表达。在模-数转换的时候，比如说通过测量，我们预先知道这个母带里面最大电平的绝对值在1V以内，所以我们可以用000000000000来表示-1V的电平，111111111111来表示1V的电平，然后在-1V到1V这个区间内，平均分成65536份，这样就在-1V到1V之间定出65536个点。测量振幅的时候，我们看振幅的数值距离这65536个点中哪个最近，我们就把这个振幅记录成这个点的数值。

因此可见，这有点像“四舍五入”，误差就来源于此。不过这也不能责备数码模式，因为我们不可能完整地记录下某些小数，比如说圆周率，就算给你无穷多张白纸，你也永远写不完圆周率小数点后的所有数字。

对于模拟技术同样也有这个问题，比如说让你在LP上刻一个振幅为圆周率的信号，我们也绝对刻不出这个精确的振幅，我们只能说，我们刻出来的振幅，和圆周率十分十分接近。

量化误差对音质是否会有影响？这当然是会有影响的，毕竟你测量变换参数的时候没有正确记录下来，那么由这些带有误差的参数还原出来的信号肯定是会和原先的有些不同了。

问题是，这些影响听觉能否听出来，程度有多大？这就只能看每个人自己怎么看了。有的人说，上面举的这个例子里这个误差最多也就0.00003V，小菜一碟，没关系，人家LP刻盘时机械、材料的误差比这大十倍、上百倍呢——这当然OK；但有的人说：不行，我就是认为CD的声音就是因为这0.00003V而不好，不管失真有多大，我就是觉得模拟的好听——这也OK。选择谁并不要紧，关键是自己选择自己喜欢的就行了。

（未完待续）

并且，我发现有一些LP爱好者有时会这样说：听某张LP的时候，里面高潮乐段很“爆棚”，所以觉得LP的动态范围实际应该很大。造成这个错误结论的原因是，没有理解好动态范围的定义。

大声、爆棚和动态范围并没有任何联系。

各位朋友请勿误解我写此帖的本意。此帖意在列举一些客观事实和一些容易误解的概念，这里并不讨论谁好谁不好的问题。两种制式毕竟都是历史上存在过多年并且目前仍存在的事物，没必要硬是得出一个统一的答案。

这里补充一下，关于CD的取样率44100Hz，实际上按照Nyquist定理，这个取样率可以完美记录任何小于22.05kHz（请注意，这里是小于，不包括等于）的正弦波型声波。

事实上的确近年来很多以最新的诸如24/96格式制作的CD，里面的确包含了0Hz - 22kHz的信号，假如阁下的CD机解码芯片愿意负责把所有信息都输出来的话，我们从这些最新再版的CD里面可以得到直到22kHz的声音。我刚才也测试了Decca新的Lengends系列里Curzon/Szell合作的布拉姆斯第一钢协，从频谱分析上能够明显看出这款新再版的CD，里面包含了直到22kHz的极高频信息。

我明天会把测试的部分截图贴上来。

dr kuang 在 2005-11-23 12:20:52 发表的内容 如果需要制作的是一条供CD使用的立体声工作母带，那么就要按90dB的分离度进行制版；如果需要制作的是一条供制作LP使用的立体声工作母带，那么录音师就要按LP唱头的分离度来制版。

其余观点同意，就以上这个觉得可能值得商榷。

比如说，假如混音工程师要着重考虑唱头播放时的分离度的时候，1958年Decca的混音工程师考虑的肯定是1958年那时唱头的分离度吧？

问题1：1958年的唱头的分离度，不同牌子、型号的唱头都有各自的指标，甚至对于不同信号的强度、频率，不同的唱头还有各自不同的声道分离度，那该Decca工程师是按照那个牌子的唱头的性能来混音呢？这个问题怎么解决呢？

问题2：2005年的唱头性能比1958年的一定有不少改变了，所以2005年的唱头的是声道分离特性和1958年的相比，肯定已经有很大改变了，那么我们聆听旧的Decca头版LP的时候该怎么办呢？用回1958年的唱头？

松香味 在 2005-11-23 20:05:29 发表的内容 felixcat兄； ELP的动态可以达到多少指标？有这方面的资料吗？

LP唱片播放的动态是和LP唱片本身的刻制、品相等有密切关系，所以我们给不出“LP唱片动态范围一定大不过某个值”这个结论，所以ELP也就没有给出它家产品的动态范围 ：）

不过它倒是给出了其他一些技术指标：
20Hz - 20kHz内声道分离度：大于25分贝（这说明肯定在某个频段内只有25分贝了，不然它肯定会写大于30分贝、40分贝之类的）；

失真：使用 DIN 45 543测试碟，对于1kHz的正弦波，小于0.5%；

要注意的是，这些数据都是使用 DIN 45 543测试碟测出来的，这种测试碟是专门高精度制作的，不会考虑到平常商业的LP里的磨损、灰尘、翘曲等等实际因素。

ELP的官方网页：http://www.elpj.com/main.html

科研级旗舰 在 2005-11-24 1:19:32 发表的内容 LP的分离度够“好”的^_^ Fcat兄，这些全是你自己的原创么？有参考书本或一些东西吧：）

呵呵，这些的确是我自己写的，不过里面用到的知识点是历年来从各种书、还有杂七杂八的资料中学来的 ：）

3. CD的动态范围大，是否就意味着CD听起来“更响”？

这也是一个比较容易误解的概念。首先看看动态范围是的定义。

动态范围是：最大电平和最小电平的差，单位是分贝。理论上CD可以容纳96分贝的动态范围。

动态范围大，意味着最大电平和最小电平的差比较大，但这并不等价于说最大电平一定大，因为可以是“最大电平不大，但最小电平比较小”这种情形。实际上在日常家居里听音响，不管听LP还是CD，我们都是习惯把唱片最大声控制在某个水平，所以这个时候，CD和LP最大声的时候音量都是差不多的，只不过在安静的乐段，CD的音量可以比LP小得多。

那么为什么一般商业LP，全新时候的动态范围也只有40到50分贝呢？原因不是在于最大电平上，而是在最小电平上。由于LP的材料、刻制等种种原因，使得LP的音槽上会附带上一定的额外噪音信息，所以就算LP上什么音乐信号也不刻，我们也能够听到这些额外的噪音，这些噪音的电平并不小，因此LP的最小电平肯定就要大于或者等于这些额外噪音的电平，因此最大 - 最小的值就变小了。

那是否由于CD的动态范围大，LP的动态范围小，那么CD就能够装载更多的细节？——假如是同样的母带，不加任何变动地转成CD和LP，那么的确CD可以装下更多的细节，这就好比现在我有一根长5厘米的棍子，假如把它装进一个长4厘米的盒子，那我只需把棍子砍掉1厘米就行了；但假如要把它装进一个长3厘米的盒子，那我必须砍掉2厘米才行。

但所幸的是，信号是可以压缩的，比如说对于LP，我只需把母带信息里面那些“小声”的信息，提升到电平大于LP的背噪，同时我们保持母带的最大电平不变，那么，我们就可以把这些细小的信号都装进LP里去了。

这样做的确避免了丧失细节，但是另一方面，这样做却改变了声音之间的强弱对比。比如说，可能在某个录音现场，长笛真实的音量听上去大概只有长号的1/8那么响，但可能到了LP里面，由于动态压缩了，所以长笛的音量听上去变得有长号1/4那么响了。但是对于唱片欣赏者，由于他们不可能听过这个录音现场的声音，并且他们也不曾在这个录音里面指挥过乐队或者参加演奏之类的，所以就算声音之间强弱对比有改变，他们也是不知道，并且也不会去关心的。

那么CD是否也要动态压缩呢？理论上来讲对于以往的模拟母带，CD的动态范围已经能够应付很多情况了，但由于各种原因，比如说有些录音的时候，音乐的动态根本不需要这么大（比如说室内乐等），或者录音母带本身有本底噪音，所以这样就使得制作成的CD，它里面关于音乐的动态范围比96分贝要小。并且由于考虑到目前的功放等硬件、还有听音室的环境等等，承受不了96分贝的动态，所以混音工程师有时也会对制作CD的信号作一些动态压缩。但是，总体来讲制作优良的CD都比LP有高得多的动态范围。比如说我在另外一个帖子里面就测试过，Gilels/Szell合作的贝多芬第一钢协的EMI录音，正价版CD，这部作品并不算动态大的作品，我仅仅测试它的第一乐章里面有音乐声的那部分，动态范围就已达到了63分贝（假如算上开头和结尾的静音，动态范围还会大得多呢），这是一个实测数值，对比一下一般LP的40多分贝的动态范围我们就知道：CD不仅仅说到了，并且还做到了。

CD更好的动态范围，不是说听起来“更响”，而是为了使得我们能够欣赏到音乐里面各种乐器的更加正确的强弱对比。

（未完待续）

qiguang 在 2005-11-23 19:41:12 发表的内容 虽然每一个取样信号误差只有0.00003V，但别忘了，这只是在65536份之一秒内这么短的时间内发生的误差，想一想累积起来在一秒种内产生的误差是这个误差的几倍，而一秒钟在我们耳朵上产生的听感只是一瞬间。 还有不管数码信号采用什么手段来还原信号，它永远是以一种时间片的方式来产生信号的，只有尽可能接近于原有信号而不可能产生原有信号的副本（哪怕是有所失真的副本）。

听觉是一瞬间的事，因此也就绝对不是一秒之内的事，而是0.00005秒之内的事（按人的听觉上限来算），0.00005秒之内有一个声波脉冲，人耳就能听到。

由于人耳的听觉是瞬间的（0.00005秒），所以瞬间（0.00005秒）之内产生的误差（也就是一个数位产生的误差，也就是这里的0.00003V）就代表了整个过程的平均误差。

假如按照“积累”这个逻辑，那不必用1秒之内“积累”的误差了，我们不如说在74分钟内，CD积累起来的误差？或者说，我连续听了5张CD，这5张CD一共积累起来的误差？——是否我听CD越久，失真就越听越大？