p41500 在 2003-1-7 19:36:12 发表的内容 1. 1bit解码是啥意思?效果如何?比起16位,24位解码呢?
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现今在音响市场上采用模拟录音技术已经很有限了,为了获得高的音质都已经转用数字录音。目前,数字录音以PCM脉冲编码调制技术为主,通过特定的取样率(Sampling frequency,简称fs,通常fs=44.1kHz,以CD的取样率为基准)从原始的模拟音乐里取样,再用所选取的多比特量化精度进行量化后编码成为数字信号。CD即是使用PCM编码方式,DVD-Audio是采用由此发展而来的LPCM(linear pulse code modulation)的技术。对于该编码,频响范围即由取样率决定(约相当于取样率的一半,fs/2),动态范围则由比特数的多寡所决定(相当于6dB/1bit)。就多bit而言,它的优点是没有所谓的再量化的过程,因此噪音较低;除此之外,亦有较佳的动态表现。就目前的CD格式来说,其44.1kHz取样率即决定了其频响范围不会超过22.05kHz(实际频响范围是20Hz~20kHz),16bit决定其动态范围不会超过96dB。
由于传统多bit在Low Level的情况有非线性失真及过零失真(Zero Cross)的问题,若想克服需要使用非常复杂的电路结构,这就造成了多bit DAC芯片在追求高品质的目标下,同时也要负担高昂的代价。鉴于PCM对数码音乐发展的种种限制,飞利浦和索尼决定再度联手,开发新的技术以解决PCM带来的弊端。
除PCM外,还有一种更富弹性的数字编码技术1bit模/数转换(1bit D/A)——不但可以增加频响范围,提高动态范围,而且还可以把量化噪声转移到人耳完全听不到的极高频段。这种技术就是大幅度增加取样率(例如SACD的64fs =64×44.1kHz=2.8224MHz),同时大幅度降低量化所需要的比特数(SACD就只采用1bit)。这正是根据噪声修整技术所采用的一种Delta-Sigma(△-∑)调制技术,可有效控制量化噪声的分配位置。通过这种技术把模拟信号取样、量化等数字化处理后转变成1bit数字信号。如果采用"7次△-∑调制"的话,理论上即可确保获得120dB动态范围(从0Hz~20kHz),以及频响范围0Hz~100kHz。量化bit数为l bit可使取样达至快速化并提高时间轴方向的精度,以求达到更自然而分解能力更高的声音设想。虽然是数码数据但其中也包括模拟信号,给人的感觉是层次表现平滑。因此1bit信号可以做到与原来的模拟信号极端近似的程度。
尽管1bit信号和PCM多bit信号都是数字信号,在传输、录制方面均可达到毫无增减的程度,也就是基本不会受到什么干扰,但是彼此差别还是很大的。PCM多bit信号所记录的量化取样值是一个绝对值,1bit信号所记录的则只是每一个模拟信号的相对差异而已,属于一种相对值。在PCM多比特信号的处理过程中,模拟信号和PCM之间的转换会使用到调制,在这个过程中,其实就会产生1bit信号(此时比较象原来的模拟信号,而不象PCM)。相比之下, 1bit信号所需经历的转换处理就比较少,避免了传统PCM处理使用多重滤波器对音质的危害。1 bit DAC它的优点是先天上就不存在过零失真的问题,模拟波形的线性良好,因此更能够真实地记录和存储原来的模拟信号,(再则生产成本也相对较低)因此,1bit信号远比PCM多bit信号更为接近原音。
在还原为最初的模拟信号时,1bit信号只要采用一个简单的低通滤波电路(LPF),就可以重新排列组合而完成模拟信号的复原工作。重播时再用模拟滤波器积分加以平滑的话,则可得到近似原讯号的模拟信号。它是一种能够得到稳定的高质量声音的构造,不需要使用在CD重播时决定着音质的D/A转换器(CD就有),不必对原信号加工便可对原记录进行重播。在PCM多比特信号最后处理过程时,都需通过D/A转换处理还原成模拟信号,才可用于放大后驱动音箱。但1bit信号根本不需要任何复杂的数/模转换器,只要通过简单的低通滤波处理即可,即用最简单的处理方式就完成了模拟信号的复原工作,使原音真实重现。当初马兰士曾提出一条标准:简洁至上!1 bit 数/模转换恰恰遵循了这一标准。
80年代飞利浦与索尼联手发明的CD使用了16bit、44.1KHz编码技术,它使音乐从LP唱机和磁带录音机的噪声中解放出来(频率响应20 Hz~ 20KHz、动态范围超过30dB、信噪比超过90dB、谐波失真低于0.01%)。随着科技的发展,CD的16bit/44.1kHz的取样率逐渐遭到了异议, 因此部分音响厂家开始研究改进的方法。 索尼和飞利浦推出的SACD采用DSD数字录音技术,以高达2.8224MHz的采样频率(为CD 44.1KHz的6倍)量化原始的模拟音频信号为1bit的数字信号,其声音的清晰度和信噪比都很高,在20-20KHz频率范围内的动态范围达120dB。与DVD Audio(96KHz/24bit)相比,两者在频率响应和动态范围上是一致的,但当SACD还原为模拟信号重播时,所还原的波型与原先音乐的模拟波型几乎毫无二致,保证相位上每一个信号和描述信息的完整性,这样音乐信号更加精确.