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Upsampiing& Oversampling揭破CD解码升频的神话 摘自《发烧音响》2002.04 作者:Kent Poon
各位《发烧音响》的朋友大家好!以往曾数次在《发烧音响》写有关母带制作的文章。其实笔者由加拿大回港发展已大约两个月，於落机第二天约了YK和第一次到香港的著名爵士天碟监制Joe Harley在山顶晚饭，当中我谈了很多发烧录音的制作及过程，能和Joe Harley世界级大师交流，的确获益良多。YK还邀请我们到其住所参观，欣赏他家中的相机、音响、收藏品及我和Joe Harley一生人见过最靓的香港夜景。YK提议我在发烧音响中设一专栏，也供给我极大自由度和空间，所以我便一口答应了。回港发展初步的计划已安排好，笔者刚成立了"ArticleLab—文章工作室"音响顾问及录音制作公司。在音乐制作上，正在准备数款发烧录音。我打算从全球不同国家邀请国际级乐手作班底，制作高音乐水平的全新录音。录音技术方面，我会把多伦多研究超过十年的，结合最新及最长久的录音科技(直刻黑胶)和器材引入制作内，从录、制、造板至压碟都是我认为最佳音质的方法。专业测试器材可能有读者多年曾阅读过笔者在Leo《音响之路》中的文章，便知道我写文章的宗旨是把我对音响的知识和各位分享。我永远提倡读者要亲自听过所选择的产品，测试器材文章只是把产品的特点提出，产品背後的设计意念和科技才是重要。未来在我专栏内的产品测试，将会由我从加拿大带回来的专业测试器材作独立量度，提供科学性的支，持或反对我所听到的声音。一般器材测试外，我会多写一些技术性文章。这一点我和YK讨论过，要再令音响界多一些新血和令人们再迷上音响重播，必定先要解除他们对音响的误解及加深他们的知识。今年推出192kHz解码，几个月後又话 384kHz取代192kHz，下星期又讲升频至 7Mhz，好厉害。我也是世界性音响杂志的长期读者，在这情况下，当我有钱也不敢投资在音响器材上。YK建议我以最简单的方法去讨论这些音响中常出现的基本规格，也提出一些有参考及阅读价值的文章给读者能更深入了解。今期第一次便讨论升频(Upsampiing& Oversampling)升频历史背景音响界近几年出现了升频的作用，有升频一定多个卖点。在我记忆之中是大约是95— 96年，当年dCS推出了972能把CD的44．1kHz升频至88．2kHz或96kHz供其952解码器之用。有不少用家都发现音质是提高了，也断定升频是正面作用。从此所有解码器最平几千港元都用升频作为卖点，近期连电脑声效卡都有升频!大家脑海中都出现一个概念，总之升得越高便相等越好。另一方面，有人提出了解码器中的Oversampling，升频是UP还是OVER?他们有甚么分别，有分别吗?用技术性观点来讲Upsampling与 Oversampling是没有分别的，它们都代表了把取样频率(SampleRate)提升。由正统的音响角度看，升频山psampling)是在解码器之前利用独有程式把取样率频提升，再交给能接收高取样频率的解码器使用. Oversampling代表了解码器内置的升频部份，在1982飞利蒲(Philips)的14Bit解码已采用4倍Oversampling，这倒是一点新意也没有。之後所有的解码器晶片都使用了 Oversampling技术，由最普通Discman至最顶级DSD都是Oversampling。记忆之中，只有 AudioNote解码提出没有Oversampling的技术。取样频率(SampiingRate)大家都知道CD的取样频率是44．1kHz。最大原因是取样频率(SamplingRate)必须是大於两倍的频宽(FrequencyBandwidth)，人耳的高频极限是大约是20kHz，所以取样频率便需要20．05kHzX 2=44．1kHz。第二个不为人知的原因是当年制造CD母带的器材如Sony 1630，DTA2000等都是由原本制作影像的器材来改造，所以顾及Video中525线60Hz和 625线50Hz的分别而订出44．7kHz。为甚么我需要Upsampling或Oversampling?当数码(Digital)信号经过解码部份後，会变成模拟(Analogue)信号，但是这些模拟信号会存有22．05kHz以上的资料，这些资料能引起前後级发出?烈的错误而有机会烧高音或吓怕家中的小狗。为了防止这情况，解码部份後必须过滤，这过滤器名为ReconStructiOn Filter。 数码重播问题就在这里开始出现了!这过滤器当然想不影响任何20kHz以下的频率，过滤器的工作范围由开始20kHz至20． 05kHz，并要把20．05kHz以上的音频尽可能完全滤去。可想像过滤器的斜度差不多像直线! 要制造这如此精确的模拟式(Analogue)过滤器是差不多没有可能的，因此会出现很多反效果，例如高频(20kHz范围)的相位移动。多数专家都认为此过滤器就是数码重播最大问题. Wadia公司一早便开发其独有的 DigiMaster程式，简化来说便是提早开始过滤使斜度减低。如果我们使用高取样频率如96kHz又如何?刚刚在上文提及了过滤器的工作范围便可提升到20kHz至48kHz了。大家可见斜度(Slope)因此大大减低，反效果便得以减到最低了oDAC之後的模拟式过滤器也能够更容易设计，CD的取样频率是 44．1kHz，要做到这一点，我们需要把44．1kHz升频至88,2kHz或更高，才供给解码部份。升频(Upsampling和Oversampling)的最重要的好处就是这点，升频并不是因为增加了频宽，一个44．1kHz的CD录音，虽升频至更高取样频率，但不会因此而增多了录音内的资料。现今的解码晶片都把原本44．1kHz升至88．2kHz 192kHz或更高。我所知最佳的PCM解码晶片便是8倍Oversampling，即是352．8kHz。过滤器是非常简单的3rd Order(18dB／oct)设计。 应怎样分别解码器的取样频率(Sampiing Rate)?我在97年第一次写dCS972+952已讲过，可惜太多人有错误思想认为取样频率吹得越高就越好，买转盘和解码有升频就必定比较好，这是错误的想法。升频中使用了甚么取样的技术远比有没有升频重要，因为大家现在都明白了升频根本上是任{可解码晶片都有的标准技术。在我的字典内，一部解码器的取样频率是由解码器所能接收最高的取样频率为准。解码器最高能够接上96kHz音源才是一部 96kHz解码。再多一个例子：解码器能接上 192kHz音源，那才是192kHz的解码o 192kHz以正规AES标准，是需要用两条数码同时间 AES接驳的(左右声道各一条)o大家有见到市面上那部解码有两条AES数码输入?虽然还未有384kHz录音技术，真正384kHz的解码，你更应看见四组数码输入的。（心水清的资用家应明白笔者的意思)怎样衡量升频的作用?内置升频技术解码的好与坏上文除了提及升频的好处，也确定任何现代的解码晶片内都本身拥有升频技术。那市面上的升频器或有内置升频解码器又有何作用户其实转换取样频率也是数码技术其中最重要的一部份。市面上大型晶片公司提供转换取样频率的制成品并不是新鲜事，如最多音响商使用的CS8420便是其中之表表者。可惜这些晶片不能支持同步运作，因而会出现提高Jitter的其他问题。数码DSP科技也因设计者不同而异，就好像世上有几多个Daniel Weiss这样的天才？此君由1980年开始以转换取样频率专家身份加入瑞士Studer，之後 20年继续不停研究，到2000年後推出的 Weiss SFC-2得到Studio Sound SSAIRA大奖，他所设计的SFC-2在升／降取样频率的表现达致—160dBFS的极品表现。我写Weiss Medea解码器评论时才作更深入解释吧。结语这篇文章的目的，希望各位能对取样频率、升频、解码器技有深一步了解而选购适合的器材。笔者刚回港发展，我对音响界是带有抱负的，但这一个开始阶段实在太忙，不过一有机会，我真的希望能够帮助爱好音响的朋友。玩音响的，大家都被那听觉上的幻象所吸引，很高兴在上期看见群颖也加入了《发烧音响》此音响巨人是西雅图航天科技公司的要员，本身对电子科学了解极高，由笔者第一天认识他，已知音响是他一生中百份百的兴趣及娱乐，而且烧得通顶!记得多年前群颖和他的太太曾到多伦多探访，我们在铁板烧日本料理谈Hi-Fi谈得乐而忘返。想不到多年之後，我们在这里又重聚。记得当年小弟的那一张中乐CD母带劣作吗？希望不久将来能到西雅图探访你，马先生和Paul Stubblebine。我的最新电邮是kent@articlelab,com，欢迎各读者来信作音响上的交流，或把信及Fax寄往发烧音响也可以。你们想看到甚么发烧文章，可直接话我知。很久没有写音响专栏，今个月第一次的确有点生疏，望各位见谅，下期希望会有多一点的进步吧。笔者作为音响写手，我绝对想写你们有兴趣阅读的文章，因为各位才是杂志的主要对象。有你们的这／多年的支持，华人音响圈才能发展到今天。无论是昨天或是50年前的好录音，只要用一套高级音响作重播，那种立体音像的重现，未听过Hi-Fi，根本不能了解其魔力，是何等厉害!音响的朋友，大家努力吧!下一次应该写有关SACD及DVD-Audio的题目。我担保内容能令你对DVD-Audio及SACD有多一点的看法!下期见.想进一步了解Upsampling，Oversampling这课题，大家可浏览以下网址：CirrusLogicCS8420 http：／／www．cirrus．com／en／products／pro／detail／ P53 Weiss Medea http：／／www．weiss—highend．ch／medea／medea manuaI．PDF Charlie Hanson fromAyre Acoustic http：／／www．onhifi．com／features／20010301．htm Madrigalhttp：／／www．madrigaL.COm／UPCONVESION．htm
