音樂是以振動形式存在的能量,而擷取這股能量並忠實地呈現,就是音響事業的核心。KEF的唯一使命,是致力讓揚聲器接收到任何來源的能量時,都能真實精確地重現本質。
現今的音樂的世界已走向數位化,音樂現在之所以能唾手可得,背後的科技也許說來複雜,但至少相關基本概念不難理解。這是特別為您準備的數位音樂入門指南:
現今的音樂的世界已走向數位化,音樂現在之所以能唾手可得,背後的科技也許說來複雜,但至少相關基本概念不難理解。這是特別為您準備的數位音樂入門指南:
人聲和自然樂器,像是鋼琴、吉他、爵士鼓等都屬於類比領域。從 1880 年代起,我們用來錄製並儲存音樂的裝置,能夠將音樂能量的振動轉換到可輕鬆進行調整的媒介上,包括蠟製圓筒、黑膠唱片和卡匣錄音帶。
到了現代,這些振動已透過數位化擷取,讓我們可以隨心所欲帶著任何喜愛的音樂移動,不受數量和地點限制。音樂表演現在已轉換成一系列的數位位元,在您轉換回類比進行聆聽前,它將以一個巨大的 0 與 1 資料塊的形式持續存在。
類比的表演經過錄製後,我們會透過一個稱為類比數位轉換器 (Analogue-to-Digital Converter, ADC) 的電路板,將錄音轉換成數位訊號。透過 ADC 將音樂數位化之後,這些 0 和 1 的資訊會移入數位檔案中儲存。在我們準備播放時,會透過數位類比轉換器 (DAC) 來逆轉數位化過程,該類比訊號會經由擴大機發送到揚聲器。
ADC 以固定速率取樣信號頻率和振幅,然後將該樣本轉換為數位資訊(二進位的 1 和 0),然後儲存為數位檔案。
把您現在腦海中的歌曲凍結成一個時間片段:這就是 ADC 的功用。取樣音樂的解析度,取決於我們對這個特定時間片段的處理方式。
我們取樣音樂片段的次數,就稱為取樣率。根據紅皮書 CD(CD 的標準),我們每秒對這個獨特音樂片段採樣 44,100 次,相當於44.1kHz 的採樣率。當然,取樣頻率越高,保留的資訊就越多,因此 96kHz(通常視為高解析度的底標)取樣率的音樂,聽起來會比 44.1kHz 好,但不及 192kHz 的好。
到了現代,這些振動已透過數位化擷取,讓我們可以隨心所欲帶著任何喜愛的音樂移動,不受數量和地點限制。音樂表演現在已轉換成一系列的數位位元,在您轉換回類比進行聆聽前,它將以一個巨大的 0 與 1 資料塊的形式持續存在。
類比的表演經過錄製後,我們會透過一個稱為類比數位轉換器 (Analogue-to-Digital Converter, ADC) 的電路板,將錄音轉換成數位訊號。透過 ADC 將音樂數位化之後,這些 0 和 1 的資訊會移入數位檔案中儲存。在我們準備播放時,會透過數位類比轉換器 (DAC) 來逆轉數位化過程,該類比訊號會經由擴大機發送到揚聲器。
ADC 以固定速率取樣信號頻率和振幅,然後將該樣本轉換為數位資訊(二進位的 1 和 0),然後儲存為數位檔案。
把您現在腦海中的歌曲凍結成一個時間片段:這就是 ADC 的功用。取樣音樂的解析度,取決於我們對這個特定時間片段的處理方式。
我們取樣音樂片段的次數,就稱為取樣率。根據紅皮書 CD(CD 的標準),我們每秒對這個獨特音樂片段採樣 44,100 次,相當於44.1kHz 的採樣率。當然,取樣頻率越高,保留的資訊就越多,因此 96kHz(通常視為高解析度的底標)取樣率的音樂,聽起來會比 44.1kHz 好,但不及 192kHz 的好。
如果我們觀察下方的正弦波,它代表一個音訊信號,y 軸(從上到下)就是振幅或音量,x 軸(從左到右)是頻率或時間。
要將訊號轉成數位,我們會將一個數位數字指定給 y 軸上預先決定的區段,這就是字長:音訊中常見的字長為 16 位元和 24 位元。接下來,我們在 x 軸上開始進行訊號取樣。我們取樣的次數稱為取樣率,(取樣越多,聲音越好)。
在數位領域中,我們可以將資訊儲存在 CD、硬碟或雲端上(雲端實際上就是由其他人擁有的硬碟)。錄音帶和黑膠唱片則是類比儲存裝置。
下面的插圖透過相對參考點來簡化轉換過程,以便說明重點,而並非類比至數位轉換的精確數學模型。
在數位領域中,我們可以將資訊儲存在 CD、硬碟或雲端上(雲端實際上就是由其他人擁有的硬碟)。錄音帶和黑膠唱片則是類比儲存裝置。
下面的插圖透過相對參考點來簡化轉換過程,以便說明重點,而並非類比至數位轉換的精確數學模型。
垂直紅色線條代表取樣率。
A 的線條代表非常慢的取樣率,這樣會漏掉很多音訊信號。舉例來說,電話和手持無線電只取樣極為狹窄的頻率範圍(人聲),因此使用較低的取樣率。
B 代表中等取樣率。在這個範例中,可以說這是一個 44.1kHz 取樣率,而 C 則代表專業場域使用的極高取樣率。CD 和商業音訊最初的取樣標準是 44.1kHz,但現在 48kHz 已被視為取樣率最低標準。
A 的線條代表非常慢的取樣率,這樣會漏掉很多音訊信號。舉例來說,電話和手持無線電只取樣極為狹窄的頻率範圍(人聲),因此使用較低的取樣率。
B 代表中等取樣率。在這個範例中,可以說這是一個 44.1kHz 取樣率,而 C 則代表專業場域使用的極高取樣率。CD 和商業音訊最初的取樣標準是 44.1kHz,但現在 48kHz 已被視為取樣率最低標準。
不過,取樣率並不是唯一考量。字長其實更重要。基本上,我們將所有精彩的類比音樂轉換為 1 和 0,因此我們可以說,擁有的 1 和 0 越多,擷取的細節就越多,在播放聆聽時的音質就越高。取樣率不僅僅代表我們取樣的次數,也代表我們儲存的資訊量,進而決定了數位化歌曲的聲音品質。這就是位元深度的作用:位元深度越深(也就是字長越大),解析度越高。
紅皮書 CD 使用 16 位元的位元深度。音訊的廣播視訊標準為 24 位元,高解析檔案也是。位元深度對動態範圍的影響特別大。這些額外加入的 8 位元資訊,對於維持音樂章節的動態範圍表現極有助益。
插圖右邊的 1 和 0 代表取樣振幅的數位紀錄。樣本是在特定時間範圍內取得,在該時段內的訊號振幅以資料形式被儲存。D 代表長度為四位元的小字長。可以從這個範例看到,即使取樣次數再多,如果只使用四位元字長,我們也無法擷取大量的振幅資料。使用四位元,我們只能擷取 16 個不同的資料點。
E 欄中的數字代表 6 位元字長。透過六位元,我們可以擷取 64 個資料點,因此只要增加兩個位元,我們就能擷取到四倍的資訊量。字長越大,儲存的樣本就越詳細;取樣率越高,就能擷取越多音訊信號。實際上,16 位元字長能擷取 65,536 個獨立資料點,但只要再加入 8 位元,我們的 24 位元字長就能取樣 16,777,216 個資料點:比 16 位元擷取的資料多出 256 倍。
檔案大小則是需要折衷的部分。當我們將檔案解析度從 16 位元提高到 24 位元時,檔案大小也會增加 32 倍。當儲存裝置所費不貲且數量有限時,為了儲存足夠數量的音樂,就必須使用較低解析度。但現在除了手機之外,儲存成本已經變得非常便宜且容量龐大,讓我們可以儲存比以往品質更棒的音樂。
接下來,是數位壓縮技術大展身手的時機。為了盡可能縮小音樂佔用的空間,我們學會如何壓縮數位檔案:基本上是刪除對歌曲連貫性而言非必要的資料。基本的音符和聲音仍然存在,但生命力和動態範圍被移除掉了。透過耳塞式耳機或電腦揚聲器,您可能不會發現有任何差別,但使用品質更好的音響系統聆聽鑑賞時,遺失的部分就非常顯而易見。
這些都還跟位元率沒有任何關係。位元率代表我們以數位形式傳輸資訊的速度。位元率是數位傳輸系統收發資料的能力。位元率越高,在串流播放時的音樂或影片就會更加同步。數位傳輸系統可能是您用來燒錄 CD 的軟體,串流播放音樂時的區域網路速度,或是在數位音樂串流中進行的任何數位傳輸。
例如,Spotify 為 Android、iOS、桌上型電腦和應用程式提供的位元率,Premium 使用者可使用 320kbps 位元率。Chromecast 使用者的位元率降至 256kbps。音質會有差別嗎?是的。聽得出約 70kbps 的位元率差異嗎?也許會。
藍牙 APTx 的位元率理論值可達 325kbps(視音源而定)。Apple AirPlay 使用 AAC 格式,其位元率被限制在 250kbps 內。在高品質的音響系統上,這個差異會很明顯且相當擾人,但在中階以下的音響系統聆聽時,這項差異就變得難以辨別。除此之外,還有其他幾個因素會影響數位音樂的品質。
總而言之,我們可以說:數字越大,音樂聆聽體驗就越好。96kHz 取樣率比 48.1kHz 更好,但不及於 192kHz 的好。24 位元字長的品質遠優於比 16 位元字長(在品質上確實是爆發性的增長)。一般而言,250kbps 位元率並不如 320kbps 位元率的表現。
總結來說,如果您聽起來夠好就好了,不過,請記得不要因為習慣或感到舒適而侷限了自己的探索範疇。在只要按下滑鼠就能聽見絕讚音樂的年代,千萬別錯過如此美妙的科學成果。
紅皮書 CD 使用 16 位元的位元深度。音訊的廣播視訊標準為 24 位元,高解析檔案也是。位元深度對動態範圍的影響特別大。這些額外加入的 8 位元資訊,對於維持音樂章節的動態範圍表現極有助益。
插圖右邊的 1 和 0 代表取樣振幅的數位紀錄。樣本是在特定時間範圍內取得,在該時段內的訊號振幅以資料形式被儲存。D 代表長度為四位元的小字長。可以從這個範例看到,即使取樣次數再多,如果只使用四位元字長,我們也無法擷取大量的振幅資料。使用四位元,我們只能擷取 16 個不同的資料點。
E 欄中的數字代表 6 位元字長。透過六位元,我們可以擷取 64 個資料點,因此只要增加兩個位元,我們就能擷取到四倍的資訊量。字長越大,儲存的樣本就越詳細;取樣率越高,就能擷取越多音訊信號。實際上,16 位元字長能擷取 65,536 個獨立資料點,但只要再加入 8 位元,我們的 24 位元字長就能取樣 16,777,216 個資料點:比 16 位元擷取的資料多出 256 倍。
檔案大小則是需要折衷的部分。當我們將檔案解析度從 16 位元提高到 24 位元時,檔案大小也會增加 32 倍。當儲存裝置所費不貲且數量有限時,為了儲存足夠數量的音樂,就必須使用較低解析度。但現在除了手機之外,儲存成本已經變得非常便宜且容量龐大,讓我們可以儲存比以往品質更棒的音樂。
接下來,是數位壓縮技術大展身手的時機。為了盡可能縮小音樂佔用的空間,我們學會如何壓縮數位檔案:基本上是刪除對歌曲連貫性而言非必要的資料。基本的音符和聲音仍然存在,但生命力和動態範圍被移除掉了。透過耳塞式耳機或電腦揚聲器,您可能不會發現有任何差別,但使用品質更好的音響系統聆聽鑑賞時,遺失的部分就非常顯而易見。
這些都還跟位元率沒有任何關係。位元率代表我們以數位形式傳輸資訊的速度。位元率是數位傳輸系統收發資料的能力。位元率越高,在串流播放時的音樂或影片就會更加同步。數位傳輸系統可能是您用來燒錄 CD 的軟體,串流播放音樂時的區域網路速度,或是在數位音樂串流中進行的任何數位傳輸。
例如,Spotify 為 Android、iOS、桌上型電腦和應用程式提供的位元率,Premium 使用者可使用 320kbps 位元率。Chromecast 使用者的位元率降至 256kbps。音質會有差別嗎?是的。聽得出約 70kbps 的位元率差異嗎?也許會。
藍牙 APTx 的位元率理論值可達 325kbps(視音源而定)。Apple AirPlay 使用 AAC 格式,其位元率被限制在 250kbps 內。在高品質的音響系統上,這個差異會很明顯且相當擾人,但在中階以下的音響系統聆聽時,這項差異就變得難以辨別。除此之外,還有其他幾個因素會影響數位音樂的品質。
總而言之,我們可以說:數字越大,音樂聆聽體驗就越好。96kHz 取樣率比 48.1kHz 更好,但不及於 192kHz 的好。24 位元字長的品質遠優於比 16 位元字長(在品質上確實是爆發性的增長)。一般而言,250kbps 位元率並不如 320kbps 位元率的表現。
總結來說,如果您聽起來夠好就好了,不過,請記得不要因為習慣或感到舒適而侷限了自己的探索範疇。在只要按下滑鼠就能聽見絕讚音樂的年代,千萬別錯過如此美妙的科學成果。