翻译了一篇文章，供大家参考。CD [复制链接]

这是我在搜信号处理资料时无意中发现的。文章不算新，但还是能说明一些问题滴。
前辈们，我翻这玩意忒累啊，两管笔都给写没油了，看完给顶一个吧
http://sound.westhost.com/cd-sacd-dvda.htm    [原文]

CD,DVD-A,SACD之比较
作者：Niklas Ladberg


前言：

前段时间，所谓最新高解析度音乐载体SACD和DVD-A炒得风风火火，我也找过一些颇有代表性的示范碟来听，不过说实话，没什么深刻的印象。当时我就想，是不是有什么碟片之外的原因呢？似乎许多网友都有同样的见解，但这又似乎并非事实。Ing. Ohman 在瑞典音频技术协会(一个音频播放爱好者的民间协会)会刊上的文章提到：

"尽管索尼/飞利浦制式的SACD在高频段的解析度实际上比CD系统的要差，但没有什么比人们至今仍认为SACD是DVD-A的有力竞争者更为可悲了。"

"DVD-A确确实实比CD的动态范围要大得多，但如果要这样评价SACD就很值得质疑了。"

"SACD在高频段的表现的确很平庸，甚至连一个好一点的CD用1比特数模转换器都不如，因此肯定比采用多位数模转换器的CD机差。"

"相对地，DVD-A在全频段上的表现都要比CD好上250倍(理论值)。"

"尽管在今天，我们很难达到这样的超级解析度，但是将来呢？如有这种潜能，录音和重播技术都会大有进步。今天DVD-A的解析度比CD好16倍，带宽可延伸到100kHz，CD只能上到22,050Hz。"



看完之后我开始感到好奇，这和许多网友的看法截然不同，以下是我对Ohman的提问...
NL：请问您是如何得出这些结论的呢？
Ing：DSD(SACD采用的编码技术)在低频要比CD好得多。到高频时，问题就来了，在超声波寄存器中的噪声水平(最大输出电平以下-40dB，窄谱分析)要比DVD-A(最大输出电平以下-144dB，全谱噪声)高100dB！

换另一种表达方式：SACD的噪音能量比DVD-A大两百亿倍！

我们必须知道这些超声波噪声已经足够影响高音单元对声音的重播了。此外，超声波通过在空气中"下混合"，从而影响到人耳对声波的接收，至少在较高的声压下。

这一点想同CD比较会有困难，因为CD的带宽有限，超过22,05kHz频段的信噪比可以忽略，但噪音水平依然可以媲美DVD-A，因为你可以使用低通滤波器对CD进行滤波，那么就不会播放出超声波音频了。

SACD的问题可以通过理论计算来求解，也可以通过仪器测量甚至听出来。这三种方法我都采用过多遍，最终都同样证明了：SACD在高于10kHz以上的精度与普通CD无异。我们早期的推断现在也被其他人通过仪器和听觉证实了，比如测试过SACD机许多次的杂志《发烧天书》。


NL：《发烧天书》对SACD的局限有什么评价呢？
Ing：噢，杂志上没有刊登过太多的评价， 《发烧天书》同样是一本依靠广告取得收入的杂志，因此他们对任何东西作出任何负评价时都会小心。但他们刊登过"厚道"的John Atkinsson主编所做的测试，他的评论极具参考价值。尽管评论时很小心谨慎，但是同样聪明的读者还是能很容易地解读主编的意思。

《发烧天书》也做过大规模有针对性的现有高端录音手段的听觉测试，SACD在其中的表现甚至比PCM 16bit, 176.4 kHz还差。

无论如何，人们不应过分注重"有多少人"认为它怎样，事情的关键是事实上它是怎样的，而不是多少人想信它。用投票来决定事实本身并不科学，其结果最多反映人们的取向问题，一些人的信任固然正确，但更多时候正确的信息和相关的听音经验会被错误的想法，先入为主的观念甚至载体的底噪所掩盖。
尤其是DVD-A和SACD从来没有在相同的环境下做过比较，因此误解更容易发生。

NL：我在一篇关于SACD的论文上见到，索尼说：
     "传统CD所用的PCM录音技术大多采用1比特A/D转换和高采样频率"
    因此把信号保留为DSD格式(SACD)要比把它们转换成PCM(CD/DVD-A)要好。

Ing：是的，我同意，但是这和我们讨论的内容相关吗？当CD采用1比特转换时效果会差过原来，问题不是出在1比特到PCM的转换中，而是1比特转换器自身的缺陷。

另外，CD机中用的1比特转换器精度通常比DSD的高，DSD的采样频率(2.8MHz)只比CD的高64倍，DSD中相对较低的采样频率是受系统低下的编码效率以及有限的存储空间所限的。在信息的打包环节它的效率会稍微高一点，但与PCM比仍然很低。

CD用1比特转换器采样频率通常在11MHz至50MHz之间，最好的应该是JVC的PEM-DD，它大大好于DSD所用的转换器。这个说法我有所保留，因为我可能不知道比PEM-DD更好的1比特转换器，但据我所知这是分辨率最接近多比特放大的技术了。

NL：我原先以为SACD唱片的录制和混音是采用DSD技术的，但这显然是错的。
    文献记载："录音工程师协会里头最让人吃惊的就是，索尼确认了DSD技术，在录音和混音时都采用了多比特PCM技术，1比特只在最后的重播系统中采用。AT&T研究所的Jim Johnston因此推测，在特定环节上用相同的处理器进行处理，出来的DSD和DVD-A信号流是一样的。"

    显然PCM被用在SACD的录音和混音上，现在不用格式转换这个优势忽然没有了。

Ing：许多资料都证实了这一点，索尼/飞利浦甚至官方推荐用PCM作为编辑录音素材的手段。我想这是明智的推荐，因为PCM处理过程中每个步骤都是直接的，易实现的，以及不会损坏音质的(如果采样精度足够高的话)。只有DSD存在问题。

DVD-A没有格式转换问题，对上至100kHz的所有频率都有144dB的解析率，因此它的系统更直接更简洁。这样会更好吗？当然会，而且还有发展的空间，但是DVD-A目前已经足够好了。由于原理相同，CD从一开始就应该具有现在DVD-A的表现。

NL：回到索尼的技术文献：
    "在重播过程中，大多数CD机用了1比特数模转换器"
这正确吗？难道大多数CD机不是采用多比特转换器吗？

Ing：虽然的确是有高档的多比特CD机，很不幸当今大多数CD机还是采用了1比特转换器。归根结底还是成本问题。一个所谓24位1比特转换器(能够接受24位输入，但仍按1比特处理)成本在2-4美元，就已经包括了两声道的转换和数字滤波器了。

而一个真正的24位，96kHz，8倍超采样的转换器成本是10-15美元/声道，这还不包数字滤波器。两个声道和数字滤波器加起来成本将近40美元。

因此多比特技术的成本比1比特高出10倍，做为制造商，很容易就能决定用哪种技术了...特别是Hi-Fi杂志和商家根本不会指出它们之间的差异(纵容包庇?)

NL：再次看索尼的材料：
    "虽然DSD精度位数只有CD的十六分之一，但是采样频率却比CD要高出64倍。因此DSD能容纳比CD大四倍的信息量"

"大四倍的信息量"这种说法正确吗？采样精度的位数会更重要吗？

Ing：当然是采样精度的位数更重要。事实上从理论的角度出发DSD系统所包含的数据密度是比CD系统要小的，即使封装好了(压成SACD)也没有改善。

索尼指的大四倍的信息容量，可能只是指SACD碟片的存储空间比CD大四倍而已。但事实上DSD的编码效率是如此的低下，以至于真正的信息量反而少了。

分辨率/信息量和采样频率成正比(这可能是特例而已，不过对于本文它能够成立)。但是要使PCM系统的分辨率翻倍，我们只需简单地增加一位采样精度就好，如果你增加到16位(多加15位就需要多增15倍的存储空间)，那么分辨率就会上升到原来的65,536倍！

另一个本质的区别是，通过提升采样频率换来的分辨率是频率依赖型的，1比特系统因此在低频段(理论上该频段包含的信息量很少)拥有较高的分辨率，而在高频段(理论上包含极丰富的信息)分辨率却很低。

通过使用高阶噪音整形电路，我们可以通过牺牲超高频部分的分辨率来提升高频部分的分辨率，但这只对稳态信号有用，而对暂态信号是无效的。1比特系统对暂态信号的解析力很差，如果信号不能延续一段足够长的时间，噪音整形电路就无法将产生出的错误抑制到最小。

这是为什么我们能在Burr Brown(同时生产1比特和多比特转换器的制造商)的文档中见到：在要求低失真度和低噪声的波形合成应用场合，应该采用多比特转换器。

1比特转换器(DSD系统)不能对短脉冲进行完全相同的再生，对于同一个短脉冲，可能每次再生出的波形都不一样。

人们会讨论这种失真的可听度有多大，如果真的是可以听到的，那么就会讨论失真程度到底有多少。客观来说高质量的重播音乐对每个人的意义都不一样，当音乐在重播过程中产生了某些与原来偏离的变化，一些人并不会太敏感，而有人却会觉得问题相当之严重。

对这些信号微观上的探讨超越了我们今天的讨论范围，总而言之，在你追求超精确，超稳定，在你千方百计确保回放波形与原来一致的过程中，多比特转换无疑是你为一的选择。

所有的经验告诉我：HiFi音频需要极高的精确度，1比特技术与DSD系统正是受重播精度不足所困。

或许我更喜欢70年代天龙的13位PCM系统，它虽然谈不上超高解析度，但其稳定性绝对超乎你想象。我还有许多用这种技术录制的再版CD，不用问，它们听起来音质好得让你难以置信！

NL：索尼的报告中写道：
    "总体上，PCM的量化背景噪声由其量化精度影响，是单调的，而Delta Sigma调制所产生的背景噪声是由噪声整形所决定的。由于DSD法采用高采样频率，量化噪声被转移到一个很高的频带内，这就减少了人耳所能听见的噪声水平。"

这对吗？

Ing：前半部分是对的，但我们不能和索尼一样低估人耳的听力水平，否则你便会只满足于SACD了。的确我们只能听出最高20kHz的基音，但这并不能纵容超声波段被任何噪音污染，因为，在高声压下超声波段的泛音是能够被听觉感知的。

我们可以讨论能不能忽略SACD的超声波噪声，SACD所产生的略高于100kHz的噪声要比大部分高频的电平要高，至少在听大多数原声音乐时。我们同样能够探讨DSD是否采用了真正"高"的采样频率。但抛开上述不谈，如果没有噪音整形环节，SACD会比现在差更多，而现在只在最高音部分比CD差一点。

但为什么一个全新的系统，会"比CD差一点"呢？虽然和CD比还是很有优势，但是SACD/DSD技术的瑕疵十分碍眼，一个全新的系统就不应该全方位超越CD吗？

高于100kHz的噪音电平是最大信号电平以下-40dB(甚至可以通过示波器观察！)，噪音水平事实上比同频率的音乐信号还要高。与之对比，DVA-A在全频段(包括超声波频段)的噪声电平只有-144dB。

现实中消费级DVD-A播放器还未能达到这个理论值，但这个差距就是DVD-A技术的改进空间所在。如今最好的DVD-A播放器信噪比能达到120dB(0–100 kHz)，如果用窄带分析法的话还会更高点，虽然远没达到144dB，但表现依然很优秀。

目前尴尬的局面是，还没有好的DVD-A唱片面世，DVD-A唱片质素普遍不高是让普通人难以评判SACD和DVD-A好坏的原因之一，佩尔松在Opus3出的SACD名盘音质远优于目前任何DVD-A。

总而言之，对存储介质/系统的争论远不及录音水平重要，一盒精心制作的录音带肯定要比一张粗制滥造的DVD-A效果好。虽然争辩总有它的起因，但这次我们实在没理由为阻止新存储介质的采用进行辩护。无形的音乐比有形的唱片更重要，但各人对音乐的理解都有很强的主观性，因此也用不着进行争辩，比如我，总喜欢对音乐进行有余地的批评。

NL：某些文章还提到：
    "在洛杉矶举行的第109次录音工程师协会(AES)大会最受各路专家关注的议题就是，防盗版水印问题，越来越多的业内人士指出新一代高保真存储介质里面所用的水印技术实际上破坏了其原先的音质。在版权保护组织大力推广水印技术的同时，许多大牌唱片公司(如Chesky)和有名的录音师(如GRP唱片的Tony Faulkner)都对由于采用该技术带来的音质损失感到失望。最近英美都作过测试，证明采用了水印的DVD-A音质的确下降了。"

SACD所用的水印会破坏它的音质吗？

Ing：那就要看采用的是哪种水印了。所谓"心理声学水印"不论用在哪种介质上都会对音质造成不同程度的影响。任何系统都能采用该种水印技术，不过我不太清楚它应用不同的系统的时候要做哪些调整，据我所知目前市面上的SACD都没采用心理声学水印，但也可能有我却不知道的。

我只知道许多CD在压片时用了它，但这并不会对系统和唱片构成不好的影响，因为你可以选择屏蔽它，但DSD系统里头的却不能被屏蔽。

为了避免误解我想再提醒一下，SACD在5-10kHz以下拥有比CD系用好的解析度。我们讨论问题出在哪，CD还是SACD比较好，关键看你关系动态指标还是静态指标。100-600kHz以下SACD理论上比DVD-A号，但实际上并不重要，这些小的瑕疵都大大低于人的听阀，所以可以被忽略。某些播放机在低频的表现很差，那是它自身问题，并不是SACD或DVD-A的制式问题。

无论如何，现实中DVD-A似乎全面超越了SACD，更纯净的声音，更低的噪声，更稳定的系统，而且不会因噪音整形电路而引起震荡干扰。

NL：如今的播放器解析度和设计理论值相差多少呢？

Ing：现在市面上能买到的DVD-A机，解析度距离理论值还有15-30倍的距离，这意味着它们目前比CD好上8-16倍，相当大的改进，但可改进的空间更大。这些技术比较都是在纯技术规格层面上的，换种表达方式，你把"倍数"值取对数，然后乘上20，就能得到以分贝为单位的数值。好15倍意味着噪声电平会低23.5dB。这样的表示方法对你而言，是你能够看到噪音电平究竟比音乐电平低多少，如果噪音低过听阈以下，那很自然你应该不会感受出来。

当然不同的误差给人的感觉会不同，有些较易于觉察，有些则很难。有些误差甚至数值上很高，但实际上却能够被忽略。

对于实际听觉与技术指标之间的关系，并不是简单的正相关，我们必须十分谨慎地对待它们之间的联系。我的经验是提高精度位数只能增强大动态时的表现。11位的录音已经能够很好地满足需要高度压缩的广播级音质了。

人们对超声波的感知是因人而异的，最敏感的听众反而喜欢没有超声波泛音的录音，因为没有了超声波噪音的污染。可能没人会拒绝一个纯净的超声波段(如DVD-A)，但当重播系统能做到这一点时，却轮到录音师们无法保证唱片的制作过程超声波段不被污染了。

同时对CD DVD-A SACD进行比较其实不难，因为在三者中，误差的表现都是噪音。但噪音在每种系统中都有自己的幅频特性，因此必须每个频段分开比较。我再次强调因为上文中可能对这一点说明的还不够。

NL：感谢您回答我的疑问

Ing：希望我的回答能够澄清你的误解。