新音频形式必要性的分析（兼谈LP的优越性） [复制链接]

JWang 在 2006-3-22 13:05:36 发表的内容
总算讲了句有意义的话，呵呵！

好，当假定在一正弦波上，每两次抽样点正好是和正弦波上最大的正值及最小的负值相重叠的话，在Nyquist frequecy下，我们可以完美地重建这个正弦波。而这个Nyquist Frequency是什么呢？Nyquist Frequency是正好是被抽样的正弦波的最高频率两倍。也就是说，在这一特定的前提下，Sampling Rate只要是被抽样的正弦波的最高频率两倍就可。

既f(N)=2f(W)。f(N)是Sampling Rate；f(W)是被抽样的正弦波的最高频率。

但在现实中，这个前提，即每两次抽样点正好是和正弦波上最大的正值及最小的负值相重叠在很多情况下是不能满足的。这样的话，我们有Sampling Rate要大于被抽样的正弦波的最高频率的两倍。即

f(N)>2f(W)

但对Nyquist定理完整的表述来讲，f(N)=>2f(W)。在英语中，严格的表述就是加了个AT LEAST。即至少要等于，而且这个等于是有前提的。这个前提就是我在上面讲的。

Felixcat讲很多网站上的表述不正确（简直是不知天高地厚），好，我来引用felixcat引用的网址的讲法。同一个网址，大概felixcat不会讲人家讲得不正确吧。


In order to recover all Fourier components of a periodic waveform, it is necessary to use a sampling rate  V at least twice the highest waveform frequency. The Nyquist frequency, also called the Nyquist limit, is the highest frequency that can be coded at a given sampling rate in order to be able to fully reconstruct the signal, i.e.,
F(Nyquist)=1/2 V
这里也是用了这个词AT Least twice，至少是两倍。

JWang 在 2006-3-22 13:05:36 发表的内容
即每两次抽样点正好是和正弦波上最大的正值及最小的负值相重叠在很多情况下是不能满足的。这样的话，我们有Sampling Rate要大于被抽样的正弦波的最高频率的两倍。

JWang 在 2006-3-22 13:14:30 发表的内容
haha,我好怕啊！

JWang 在 2006-3-24 13:14:18 发表的内容

JWang你看好了：凡是我引用的网页，只要里面开头说用“大于等于”号的，后面必定会说到“Critical Frequency”这个概念，并且声明因此要把等号去掉。JWang，我说的这个事实大家都可以去看，眼见为凭，你这里乱说是不可能混淆视听的！

你以为人家都像你一样思维不通。先放阵屁，然后还得声明，前面放的屁不算数。不知道你在讲什么。

你大错特错了！事实上，就算我现在只用等于信号最高频率两倍的频率来取样，拿正弦函数来说：只要取样点至少有一个没取在正弦函数零点上，那我们都可以100%还原出这个正弦函数来！什么胡说八道的“抽样点正好是和正弦波上最大的正值及最小的负值相重叠”——你只要满足我前一句话说的条件，不管什么情形都能100%复原。

JWang 在 2006-3-24 13:14:18 发表的内容
我不知道关于这Nyquist定理你还可以讲什么。是不是要分析分析你关于频率的缪论？

JWang 在 2006-3-24 13:14:18 发表的内容

我前一页里不是“请”你把你上一次骂的话说出来，录成wave传到这里让大家听听的吗？怎么不吱声了？！

讲这种话的人的脑子才真是有毛病。

felixcat 在 2006-3-24 15:46:06 发表的内容
现在最重要的是：

我要讨论的是JWang在帖子第一页画的图，由于硬件或者人为的原因，三幅图里面的后两幅和理论值相距甚远，有错。

大家看到了，JWang现在也承认了：只要取样频率大于信号最高频率的两倍，那就能100%还原一模一样的信号（就算是“等于”的时候JWang都觉得可以了——尽管事实上不可以，那么“大于”对于他来讲就更加不会有疑问了）

好了：44.1k和192k，两者都大于22k的两倍，对吧？因此44.1k/24bit和192k/24bit当然可以还原一模一样的0 - 22kHz频段内的信息，对吧？——但大家看到JWang提供的图，离“一模一样”差远呢！理论肯定是没有错的，有错的只能是人或者硬件——的确啊，一分钱一分货。

假如400多刀的声卡就能做得和理论值接近，那么专业的录音室就不用花上比这多几十倍甚至上百倍的代价去购置专业A/D了；

假如连JWang这种水平都能称为“懂知识”，“会正确使用声卡A/D”的话，那么各大唱片公司就用不着高薪聘请专业录音工程师和专业的制作人员了。

——以上两点说来的确不好听，会伤着人；但这却是人人都知道的硬道理。

JWang 在 2006-3-25 10:41:18 发表的内容
这个我在前面就答了你。

如果按照felixcat，那么192/24和44.1/16是没有差别的。但是现实又完全不是那么一回事。很多录音公司，包括硬件的公司都意识到44.1/16的缺陷。192/24在专业音响中已经成为一种标准。192/24PCM DVD-A，SACD的出现都表明了原有的格式不充分。在我的测试中也表明了这一点。当然证明192/24比44.1/16优越不是我主要的目的。也就是说，理论和实践出现了不符。假定，felixcat可以因为我测试的结果和某个定理不合的话而否定我的测试的结果的话，那他也以否认192/24这个专业音响中的标准，他也可以否认192/24PCM DVD-A，SACD的必要性。很明显，很多专业人士，包括业余爱好者都不会同意的。现实的听感也是充分地证明了新形式的必要性。

所以felixcat要否定的不单单是我的测试，而且是要否定任何新的高解析力的新音频形式。单单从Nyquist定理来否定现实是不是行？我认为是不行的。实践总是在理论的前面的。就是Nyquist的定理也是在实践中总结出的。

JWang 在 2006-3-26 4:59:34 发表的内容
看到吗，没得讲了，就讲我的设定不好，或者最轻松的方法是讲这个声卡没设计好。

至于是不是我的设定有问题。这个很好解决。felixcat买个同样的声卡，按你认为正确的设定来测试就可以了。

假定测试结果是一样，felixcat还可以讲这个声卡没设计好。一个稍微有点头脑的人就可以看出felixcat是什么东西。

leslie 在 2006-3-6 12:00:48 发表的内容
是说这个吧
http://bbs.hifi168.com/bbs/article.asp?titleid=89759&ftdate=20051219&ntypeid=10


刘汉盛专栏 ]CD、DVD-Audio与SACD谁优？LP与数字软件谁好听？发表日期: 2005/12/3 上午 09:24:12普洛文化事业有限公司古洪丞  

    随便找一位音响迷来问﹐到底是CD的声音好？还是LP(Long Play)唱片的声音好？我可以猜得到答案应该是：在某些方面LP声音比较好﹐某些方面CD比较好。如果我再问：CD的声音好？还是DVD-Audio、或SACD好？我想绝大部分的音响迷一定会回答DVD-Audio或SACD比较好。要是更进一步问：到底是DVD-Audio比较好还是SACD比较好？此时的答案可能就不那幺肯定了﹐有人会说DVD-Audio的声音比较好﹔有人则认为SACD的声音比较好。真理只有一个以上的答案到底是对？还是错？还是有部分是对了？有部分是错的？老实说﹐以上答案的对错与否可以分成二个层面来探讨﹐如果以感性或纯听感的层面来看﹐音响迷各有其支持的音乐软件格式﹐LP迷绝对死命支持LP的声音好过一切﹐DVD-Audio的支持者也信誓旦旦的说这种格式好过SACD﹐而SACD的支持者当然也不甘示弱﹐肯定SACD的声音听起来更自然﹐更真实。但是﹐如果我们以纯技术、纯理性的角度来看﹐则真理只有一个﹐在上述这些音乐软件格式中﹐一定只有一种是最优的﹐不会有模棱二可的答案。为了找出真理﹐许多人做过各种听感、仪器测试实验﹐网络上也有不少成果公布﹐我所读过的几篇相关报告中﹐以澳洲Christine Tham所做的测试实验最具说服力。以下我就以他的实验结果为核心﹐让大部份以感性作为判断依据的音响迷了解﹐这几种不同的音乐软件格式用仪器来测试时﹐到底有什幺不同的数据。以Diana Krall的唱片为样本首先我们先说数字软件格式之间的异同﹐也就是CD、DVD-Audio、SACD之间的不同。Christine Tham举最近一般人都可以买到的一张软件为例﹐那就是Diana Krall「The Look of Love」(Verve唱片)。测试时就采用「The Look of Love」(二声道)这首歌为样本。为何举这张软件为例呢？第一个原因是这张软件三种数字版本都有﹐方便比较。第二个原因是据他所知(唱片公司的人告知)﹐这张唱片从头到尾都是以「模拟」录音设备录制而成﹐最后才转成各种数字格式。如果纯粹以模拟转数字的观点来看﹐纯模拟录制的母带对CD、DVD-Audio或SACD都一样公平﹐也就是立足点相同。同时﹐唱片公司的人也告诉他﹐转成DVD-Audio与SACD时都是用同一卷模拟母带﹐这样更增加了比较的客观性。为了便于测试﹐一切都以计算机来分析(内装Audiotrak Prodigy 7.1声卡)。而为了能够让计算机分析音乐资料﹐不管是CD或DVD-Audio、SACD的讯号都是从音响器材的模拟输出取得﹐再以计算机音乐编辑软件Fasoft’s n-Track Studio 、Cool Edit或Exact Audio Copy转换成测试时所需的格式﹐例如96/24格式﹐或32bit Floating Point。音响器材则有Denon AVC-A1SE+﹐Sony SCD-XA777ES SACD播放机、Panasonic DVD-RP82 DVD-A/V播放机、Denon DVD-2200兼容机等。并非使用专业测试仪器﹐但无损大方向在此读者们一定有一个疑问：这些器材的可信度高吗？计算机声卡的优劣也一定会影响测试精准。没错﹐这样的怀疑是合理的﹐不过此处的测试并非求取最高精确程度﹐而是想得到共同的走向与结果﹐因此我们不必太在意于他所使用的是否专业测试仪器。有关计算机转换时的技术问题﹐假若您是计算机行家﹐又喜欢用计算机来录制各种音乐﹐我相信您对这些编辑软件一定很熟悉。如果您不是计算机行家﹐也从来不在计算机上玩音乐﹐您也没必要了解这些音乐编辑软件﹐只要了解其中过程以及最后结果就可以了。为了慎重起见﹐Christine Tham前后共做了三次﹐并在2004年先后发表了三篇文章﹐内中图(测试图)文并茂﹐不过我只浓缩其中结论﹐对详情有兴趣的人不妨上网查看原文。假若读者们对SACD与DVD-Audio谁优还有兴趣﹐可以参考论坛第191期「DVD-Audio vs SACD﹐到底何者才是音质冠军」﹐内中有更学术性的比较。从频谱的分析中﹐可以清楚的看到DVD-Audio与SACD在22kHz以上的音乐信息含量都远超过CD﹐这是很容易理解的﹐因为CD的原始取样规格只有16bit/44.1kHz﹐理论上22kHz以上是不会有音乐讯号的﹐只会有一些微弱的噪音讯号﹐这些噪音讯号可能是来自于回放器材或录制器材、声卡等。而无论是SACD或DVD-Audio﹐其原始取样规格都远高于CD﹐因此音乐讯号可以一直延伸到22kHz以上到36kHz﹐甚至更高频域(视取样规格而有不同)。SACD的超高频域噪音含量较高﹐但动态较大再来﹐从频谱的分析中﹐也可以很清楚的看到SACD在超高频(35kHz)以上的频域中﹐其噪音含量多于DVD Audio。而CD则是因为22kHz以上频域就被滤掉了﹐因此不会有超高频噪音的问题。或许有用过SACD唱盘的人会发现﹐有些厂牌会在背板上加装超高频滤波开关﹐其用途就在于滤除这些超高频噪音。也因为DVD-Audio的超高频噪音含量少过SACD﹐因此当小音量聆听时﹐DVD-Audio的声音纯度可能会胜过SACD。最后谈到动态/压缩比较﹐测试中显示﹐CD的压缩幅度最大﹐DVD-Audio次之﹐SACD压缩幅度最小。换句话说﹐SACD的动态是三者之中最大者。以上所言都是测试分析﹐并非人耳实际聆听所得结果。或许您会怀疑﹐上述测试结果与人耳聆听经验能够一致吗？甚至﹐您可能会怀疑：人耳的频率响应最高只到20kHz﹐超过20kHz的音乐讯号我们听得到吗？就算听得到﹐对音乐的听感有什幺影响？甚至：音响器材能够再生超过20kHz的频域吗？首先我要回答﹐根据我自己的实测经验﹐我无法听到20kHz的频域﹐更不要说高达30kHz、40kHz的频域﹐我猜大部分人也跟我一样﹐无法听到那幺高频域的声音。再来﹐我要说﹐音响器材绝对可以再生超过20kHz的频域﹐扩大机可以到达100kHz没问题﹐喇叭一般都可以到达20kHz以上﹐更优者还可以到达50kHz。至于数字讯源﹐CD在22kHz以上就全部滤除﹐SACD与DVD-Audio则毫无疑问可以达到100kHz左右(视取样频率而定)。20kHz以上人耳虽听不到﹐但却会影响听感虽然人耳无法听到20kHz以上的频域﹐但这并不代表20kHz以上频域的有无对20kHz以下的频域毫无关联或毫无影响。许多人都认为如果20kHz以上还存在着音乐讯号﹐将会有助于20kHz以内音乐的好听﹐这也是SACD或DVD-Audio要将再生频域拓展至将近100kHz的原因。有关这个问题﹐扩大机设计大师Nelson Pass曾说过一段话﹐可以作为您的参考。他说人耳虽然无法听到超过20kHz以上的频率﹐但是20kHz以上频率的延伸滚降却会影响到20kHz以内的相位失真与频率强度。例如﹐如果在30kHz处开始每八度衰减6dB﹐就会在10kHz处产生9度的相位落后﹐以及0.5dB的强度衰减。此外﹐他也说人耳虽然对20kHz以上的频率响应不敏感﹐但是对于相位失真却很敏感﹐即使是很小的相位失真也会影响到音乐的传真程度。所以﹐我们千万不要因为人耳无法听到20kHz以上的频域﹐就否定20kHz以上频域存在的价值。SACD与DVD-Audio肯定好过CD至此﹐可以初步的做个结论：无论是SACD或DVD-Audio﹐其声音表现都好过CD(撇开器材因素不谈)。再者﹐SACD或DVD-Audio都会各有其簇拥者﹐因为这二种音乐格式都有其优缺点﹐其中SACD的超高频域噪音较多﹐不过其动态范围也较大。不过﹐在实际使用中﹐SACD或DVD-Audio本身器材的好坏恐怕会凌驾于它们本身的优缺点。我的意思是：如果您用优质的DVD-Audio播放机来与一般的SACD唱盘做比较﹐可能DVD-Audio会大获全胜。反之亦然。此外﹐目前许多欧美制造的SACD唱盘都刻意只采用二声道﹐而且不含视讯部分﹐这样的做法是要避免多声道线路与视讯线路所产生的干扰。而大部分DVD-Audio播放机则包含多声道与视讯﹐这在噪音的干扰上会大过只有二声道的SACD唱盘。到底您要求的是纯二声道音乐？还是多声道、视讯功能？我想这也会影响播放音乐的表现。也就是因为高价SACD唱盘纯粹只用在二声道音乐的播放﹐所以更为音响迷所青睐﹐这也是目前SACD在音响界支持度比较高的原因。有些SACD软件血统并不纯正不过﹐在此要提醒您﹐早期甚至现在﹐仍然有许多SACD软件在录制的过程中﹐不得不先转成PCM数字讯号﹐最后再转回DSD数字讯号﹐甚至还有许多SACD软件根本就是拿PCM数字母带来制造的。像这类的SACD软件并非「纯正」的SACD软件﹐一定会影响到您对SACD软件的录音效果评价。到底您是要买SACD唱盘比较有未来性呢？还是DVD-Audio播放机好？答案很清楚﹐如果您只喜欢听二声道音乐﹐SACD唱盘可能是优先选择。假若您坚持还要有多声道、视讯功能﹐那幺SACD播放机与DVD-Audio播放机甚至兼容机都可选择。假若您考量到软件的多寡﹐目前SACD软件的种类多过DVD-Audio﹐这是不争的事实﹐不过二者在一般唱片行都没有太多的曲目可供选择﹐您最好是上网购买。至于SACD与DVD-Audio到底未来前途如何？我想您不必考虑那幺远﹐您只需要把SACD或DVD-Audio当作与LP一样的优质音乐软件格式就好了。说不定﹐未来会有蓝光雷射音乐软件取代SACD或DVD-Audio﹔说不定﹐DVD-Audio与SACD、LP这三者都会成为挑剔音响迷的最爱﹐关键就在于您喜欢的是模拟格式或者数字格式。LP唱片比数位软件更好吗？Christine Tham不仅比较了CD、SACD、DVD-Audio三种数字格式﹐他也比较了LP与数字音乐软件之间到底有什幺不同。同样的﹐他也是藉助计算机的录制与分析﹐虽然内中揭露的结果大部分都是LP迷或音响迷早已知晓者﹐不过他在测试分析中﹐告诉您「事情为何会这样？」﹐这才是真正有趣之处。通常﹐一般人对LP唱片的负面观感来自以下几项：一、表面杂音影响讯躁比。二、动态范围受限。三、频宽有限。四、因振动而引起的音染太高。五、保养不易﹐容易损坏生霉。六、因调整功力高低而影响声音表现。这六项负面观感中﹐第四项无解﹐无论唱头、唱臂、唱盘做得再好﹐这三者结合之后﹐一定会有因振动而引起的音染﹐优劣之间仅在于程度的不同而已。而第五项有赖使用者的维护﹐只要小心维持空气湿度﹐加上唱片清洁工具﹐问题应该可以解决大半。至于第六项则是LP最迷人之处﹐也是LP迷可以夸耀之处﹐调整功力越高﹐您就可以听到越好的音乐表现﹐这不仅可以带来美妙的聆乐快乐﹐还可以得到成就感。所以﹐第六项对真正的LP迷而言根本不是负数﹐而是正数。五张LP唱片做比较以下﹐我们要讨论的其实就是前面三项﹐这三项都攸关声音表现的优劣好坏﹐也是LP迷之所以死抱LP唱片不放的关键要素。同样的﹐Christine Tham仍然以他的计算机作为数字录音与分析﹐另外还加上他的LP系统﹐他使用的LP系统只能算是「平价」系统﹐唱盘是Rega P3﹐唱头为Dynavector DV-20xL﹐唱头放大器是Dynavector P-75。至于拿来与CD或DVD-Audio、SACD比较用的LP唱片则选了五张﹐都是二手货﹐分别为「火战车」(Vangelis)、「Café Bleu」(The Style Council)、「What’s New」(Linda Ronstadt)、「I Robot」(The Alan Parsons Project)、「Avalon」(Roxy Music)。测试前﹐他先用VPI唱片清洗机将唱片洗干净﹐然后透过自己的Denon扩大机模拟输出﹐将LP的音乐讯号以计算机转制成24/96数字格式﹐用来与相同的数字软件做比较。他首先比较的是Noise Floor噪音底层的高低﹐Noise Floor也就是最小声之处。对LP而言﹐由于有针尖与唱片沟槽接触的摩擦噪音﹐还有唱片本身的炒豆子杂音﹐因此在这方面不用说﹐LP一定输给数字软件。我想所有的人都会这样想。没错﹐如果以一般的讯噪比或动态范围的定义来看噪音底层﹐LP的确不如数字软件。可是﹐当他更进一步分析时﹐却发现事实并不是如此﹐就以「火战车」为例﹐LP在500Hz以下的频域噪音的确比数位软件还大﹐那是因为炒豆子杂音与沟槽摩擦杂音所致。可是﹐从2kHz-10kHz之间﹐LP的噪音底层实测值为-96dB﹐远低于数字软件的-88dB(数值越大表示噪音越低)。这代表什幺意义呢？代表当实际聆听LP时﹐聆听者所真正感受到的动态范围还比CD更大﹐这样的结果恐怕不是CD迷所能够接受的。理论值与实际聆听大不相同一般人总是以为数字软件的讯躁比高达96dB甚至100dB以上﹐动态范围也是那幺高﹐而LP所标示的动态范围总是几十dB而已﹐二者之间的胜负很清楚。可是﹐数字软件的那些高讯噪比或高动态范围仅是「理论值」而已﹐实际测试时﹐数字软件的噪音底层竟然不如LP低。此外﹐LP的动态范围也不是那幺不堪﹐事实上它只是在500Hz以下受到先天噪音的影响﹐500Hz以上问题并不大。这也是为什幺有LP迷总是说他们可以听到比CD更多的微弱细节的原因之一﹐因为LP的噪音底层比数位软件更低。或许您会怀疑﹐难道LP唱片那些杂音不会遮盖音乐细节吗？有些人的耳朵(或大脑)对这些规律性的杂音噪音有自动滤除的功能﹐这也让LP迷可以听到更多的音乐细节与「实际上」更大的动态范围。相对动态LP胜过数字软件为了更进一步确认LP的实际聆听动态范围﹐Christine Tham一小段一小段逐一比对﹐发现如果论最大声与噪音底层之间的范围(一般所谓动态范围Dynamic Range)﹐数字软件的确大过LP。但是若论取任一个波形上的二点来做dB的强度比较(他所谓的相对动态Relative Dynamic)﹐则LP胜过数字软件。或许读者们不了解这二者之间的差别﹐简单的说就是：当我们聆听音乐时﹐并不是随时都在听音乐最大声与最小声之间的动态范围﹐一般人也不会将音量开大很大来听﹐所以理论值的动态范围并不是那幺重要。更重要的是随时听到的「相对动态」﹐这才是让音乐活生生的重要来源。在相对动态方面﹐LP的表现胜过数字软件﹐这也是许多LP迷并不觉得CD动态范围胜过LP的奥秘所在。接下来谈到频率响应。一般而言﹐LP的频率响应受限于唱针针尖的细小程度﹐针尖越细﹐所能再生的频率越高﹐反之就越低。在极高频方面﹐一般唱针大概都不超过20kHz(四声道时代的柴田针尖可达更高频域)。而在极低方面﹐LP唱盘更受限于唱片本身的弯曲、唱臂与唱针的共振频率等因素﹐使得LP唱盘系统无法再生低于10Hz以下的频域。而就数字软件而言﹐最低可以到0Hz﹐最高可以到96kHz﹐就算是最不济的CD﹐其高频端也可以到达22kHz。因此﹐在频率响应方面﹐LP是不是注定要吃瘪呢？LP频宽不输给数字软件其实不然。在频谱分析下﹐LP的频率响应经常都在25kHz以上﹐有些竟然可以高达48kHz。那些超高频域内的讯号都是音乐讯号吗？不尽然﹐可以料想到的是很多都是谐波失真﹐这些超高频域的谐波失真可能也是LP唱盘系统「特殊音色」的来源。不过﹐尽管有许多谐波失真﹐但也不能排除内中仍然有音乐讯号(乐器的泛音)在内﹐这或许也是LP听起来乐器质感特别好(尤其是小提琴)的原因之一。与CD相较﹐CD的频率响应在22kHz处就已经完全滤除﹐在22kHz以上的频谱中并没有任何讯号。换句话说﹐若要论高端频宽﹐LP超过CD太多。至于DVD-Audio与SACD﹐由于其频宽比CD更宽﹐因此在这方面比较接近LP。至于低端频宽﹐LP受限于刻片以及共振问题﹐在实际聆听时谈论20Hz以下频宽是毫无意义的。LP迷一吐胸中怨气看到这里﹐我想许多LP迷应该可以一吐胸中怨气：原来在实际聆听时﹐LP唱片所发出的噪音与杂音并不会对音乐的好听与否造成太大的影响﹔原来实际聆听时﹐LP唱片可以听到比数位软件更大的相对动态范围﹐难怪LP听起来就是充满活生感﹔原来实际聆听时﹐LP的频宽竟然可以超过数字软件﹐难怪乐器或人声的质感那幺真实。在一吐胸中怨气的同时﹐LP迷也要体认一项事实﹐那就是LP的失真源多过数字软件﹐每一部唱盘﹐每一支唱臂﹐每一个唱头﹐每一次的调整﹐甚至每一张LP唱片的弯曲程度都会导致不同的失真。将这些失真以不同的组合呈现﹐可能就是每套LP唱盘系统独特的声音个性来源。在LP领域之中﹐追求高精确性与低失真恐怕不是那幺容易。反而﹐如何「创造」出好听的声音才是LP迷真正比功夫的擂台。CD、DVD-Audio、SACD这三者谁优？我想答案早已很清楚。LP系统与数字软件哪种好听？答案也告诉您了。终究﹐我还是要提醒您：让数字的归数字﹐模拟的归类比﹐这样每位音响迷就能各取所需、各得所爱了。