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標題五-從數位訊源、類比訊源失真的觀點,比較CD和LP唱片在音色,音響效果上的差異
一、緣由 :
在Blog和網友討論音響文章過程中,常會遇到「失真」字眼或和「失真」相關的情境.但是礙於篇幅,當下很難完全解釋.因此筆者竭盡心力,蒐集各種相關資料對失真的種類及「數位失真」、「類比失真」的原因進一步分析,以更了解「失真 」在音樂所扮演的角色及在音色,音效上的影響,尤其是最熱門話題-有關為何CD,LP唱片會產生巨大音色差異的原因何在 ?
CD上市迄今約30年,很多音響迷接受它,是基於方便,及期望數位技術再精進,音質再提升的熱情. 但漫長30年的發展 ,讓他們都失望了.「數位不會失真」的宣傳早已幻滅,數位音樂的不真實,很多粗製濫造的CD音效離現場演奏相差十萬八千里.Why?
「失真」一直是音響世界關切的題目,也是音響工程師設計音響器材時極力避免的.不過,人耳的聽覺並非完全排斥失真,很多音響迷感受到純類比訊源的「失真」較悅耳、耐聽 .因此可知有些「良性失真」反能增進聆聽滿意度 ,這真是一件很有趣, 值得我們更深入探索的音響領域.可以說「失真」是音樂音響研究的主題也不為過.本文除了探討基本的失真知識外,會引述不同領域的專家,如母帶後製工程師 (Mastering engineer),及知名演奏家等的寶貴經驗和意見, ,佐證「數位聲音」和「類比聲音」的差異, 以開拓我們更寬闊的音響視野.
在第五段〈大腦如何去感知音樂?〉文中,筆者也蒐集一些較專業的精彩文章 ,討論大腦如何以奇妙的聽覺去感知音樂,其中包括聽覺在演化上的角色,以及大腦對聲音失真的處理,由此再印證大腦的聽覺功能確實不可思議.
二、何謂失真(Distortion)?
我們先做一個簡單的定義,聲音是一種波形, 而「聲音失真」就是已產生變化的音波,如在比較器材輸入、輸出波形產生變化,或在錄音或播放時產生低劣的聲音.
人耳聽覺對不同頻率的失真感受會不同;3%以下的失真,聲音就不會有吵雜的感覺;10%的失真可聽到聲音有破裂音;而低頻如50Hz在失真率高達50%時,才會聽到破裂音,可見人耳對低頻的失真很不敏感 .
一般音響迷或愛樂迷對「失真」深入了解的機會不多,但我們又常在音響雜誌看到不少有關失真, 即distortion的測試報告,例如音響工程師在設計數位,類比訊源,前、後級擴大機,喇叭時,儘量要減少失真, 讓規格數據好看.但我們應該質問的是,較低的失真是否意謂著器材的聲音較動聽 ?
很多音響迷莫不盼望他們的音響器材能重現或逼近現場演奏音樂的真實音色及音響效果為聖杯,或以錄音母帶的音色為楷模,更應該好好認識「失真」的真正涵義,否則,怎能判斷所擁有的音響器材所發出的音樂音色和「真實樂器音色」或「母帶原音音色」的差異有多遠 ?
其實,「失真」並沒有如字眼表面的可憎,不同種類的失真 ,對聲音品質影響不一,有的「失真」甚至對「音色」有正面的貢獻.這和人耳是一個會失真的獨特器官, 有密切的關聯,因人耳具備特殊聽覺,對音響音色的失真有獨特的反應.我們愈是深入音響的殿堂,愈能理解到「音響規格」和「聽覺感受」有巨大的鴻溝,
失真的種類 ,主要分為兩種
Type 1-線性失真, 如產生變化的振幅.
Type 2-非線性失真,如添加頻率
Type1的失真和頻率相關的失真,有振幅失真和相位失真,可以在訊號處理過程中糾正;Type2的失真中最常見的是Harmonic distortion(諧波失真).不能被糾正
談到線性失真. 線性(Linear)指在可聽頻率內被同樣程度的改變.假如某些頻率以不同的程度輸出,則係統就產生失真,如超過+/- 2db容易被察覺.線性失真在較大的頻寬中較易被察知,因此,理想的狀況是控制「失真」在較窄頻寬及較小振幅下.而在整個可聽頻寬中,使失真落在+/- 1.5db之內易被接受.
「動態失真」就屬於Type 1失真,高對比的音樂動態賦與音樂生命.市面上太多經動態壓縮,暫態削峰後的CD唱片,在聽感上,動態起伏縮小,活生感降低,音樂的節奏感也較呆滯.
其次談到Type 2失真:
Harmonic distortion,即「諧波失真」,是很常被提到「非線性失真」.實際上自然的樂器就會製造harmonic,也稱「泛音」,賦與該樂器的音色特徵;及相同的樂器間,採用不同的材質也會產生不同的泛音成分及不同的音色,較高階泛音即使在低電平下仍可被聽到,無論是樂器或音響器材,例如黑膠唱片或CD在不同泛音的結構表現上 ,會產生重大的音色差異,由此,聆聽者再判斷何者較真實,較富音樂性.
有一種兼有Type1,Type2的失真,叫Temporal distortion,即和時間相關的失真,主要的形式有Phase angle shift和group delay兩種.係由機械式的運轉或電子訊號所產生.通常phase angle shift不會被聽見.另一種 Temporal distortion叫resonance,即「共振失真」或「共鳴」之.例如有些喇叭阻尼較差時,會使某些頻率的振動延長,以致聲音聽起來不活生,較像箱音.此外有些喇叭當遇較高振幅時,會在特定頻率產生「共振失真」,此「共振失真」和大量harmonic distortion相關,反之亦然.
另外,如類比磁帶錄放音機和LP唱盤也易於產生獨特的Temporal distortion,如Speed,Wow,Flutter.當speed改變時,聲音的pitch,即音調會改變.Wow指轉速較緩慢的擺動; Flutter指較快的Wow.在一定水準以上的訊源,不會聽到這些失真.
三.數位訊源失真
數位訊源,如CD在發展30年中,陸續發現很多「數位失真」,例如Sampling error「量化失真」, Jitter「時基失真」及為補正失真所引起的Anti-aliasing distortion 「平滑化失真」;不同位元轉換時使用Dithering所產生的失真;Clipping distortion( 削峰失真 );及Compression「壓縮」, Noise reduction「降低噪音」...等.這些種種的「數位失真」在本質上和「類比失真」有天壤之別,使兩者的音色表現絕然不同.
我們對「量化失真」了解比較多,簡單來說,如某sample的特定波形處電壓是1.0 volt,而其上、下兩組位元分別代表1.001volt,及0.999volt,則無論以那組電壓量化,都會產生誤差,此即是「量化失真」,是造成「數位失真」的主因.有很多文章討論CD的主要缺陷,如由踞齒狀的波形,不難得知CD聲音顯得很不平滑.而偏偏人耳對聲音是否平順,平滑很敏感.前Vimak CD的老闆Bass Michael.A.Koulopoulos很早曾撰文評論數位音響,在高頻 領域的取樣不足.以致細節消失, 聽覺上高頻顯得很刺耳;又提及很多人批評數位音響「冷」,「不夠溫暖」,「定位感和深度感不好」(此兩項需要高頻細節的輔助才能再 生)......等,事實上在「取樣」時就已決定它們的命運了.
很多數位技術,如採用更高位元,高取樣率,各種濾波器...等, 莫非是要重建類比連續,完整的波形,以改善數位聲音獨有不平滑的音色為首要任務.
同時在量化過程中所產生的「量子噪音」,會滲入音樂訊號中,卻很難移除;以及使用Anti-Aliasing濾波器時 , 卻誘出新的嚴重問題,如造成部份音樂訊號遺失;Mike story批評Anti-Aliasing濾波器會污染音訊,聽覺上感到聲音缺乏空間感 ;Steve Dove更指出Anti-Aliasing濾波器會造成嚴重的frequency dependent delay及複雜的frequency/phase 缺陷,使音樂面目全非.
無論失真是來自「量子噪音」或Anti-Aliasing濾波器,所造成問題的嚴重性, 主要是原先音樂訊號結構已受損害, 屬於侵入性、不可逆的破壞,因此即使做種種補救措施,也無法重建成原先圓滑的類比音訊.這也是很多音響迷指出CD聲音聽起來都帶有不自然, 不真實, 吵雜不耐聽特性的主因.
另外Jitter,即「時基失真」,也是常被討論的數位失真 .它是時間不一致的失真,在A/D,D/A外接DAC,甚至在複製CD的資料傳遞中發生.如Jitter是隨意分佈的,就形成一種噪音,如類似hiss的高頻雜音;如果 Jitter發生在特定頻率,就會混入音訊中,令音質惡化,吵雜.TAS雜誌曾報導說Jitter會使音樂失去空間感,音樂舞台平面化,Bass軟化 ,及音色變硬.
其次要討論的是「Dithering」.通常使用在CD mastering階段, 如由24 bits或32bits轉換為CD 16 bits時.其目的是加入類比噪音以掩蓋量化噪音 .有人認為Dithering可以增加音樂空氣感,但也會失去某些空氣感.Dither噪音會讓音樂蒙上一層薄霧.其它的看法包括Dithering可讓16 bits CD的潛能提升到19,20 bits的水準.而有些資深音響迷曾抱怨說Dithering會改變聲調,使聲音顯得稍亮.
另外,如Clipping distortion,即「削峰失真」,針對某些過強音訊, 超出錄音範圍時,須削掉過強的波形,會使用在CD mastering時.一位資深母帶後製工程師Ian Shepherd提及Digital clipping會劣化音樂,如破壞動態,聲音變薄,平面化.他在比較analog clipping後,評論說類比的削峰雖也有失真,但較輕微,聽感上比CD佳,如Bass Drum更有重量,Bass更清楚,細緻.又說LP,CD波型乍看相似,但放大來看,CD的波形幾乎成為矩形,而音調訊息,衝擊感及活力感都消失殆盡.
其它常見的數位失真,如「壓縮失真」會降低動態,及「去噪音失真」會破壞頻率的結構.之前的文章曾討論過,再此,就不在贅述了.
此外一個可能失真來源是在CD mastering階段時,製做CD玻璃母片-壓片為CD的過程中產生. 此和私人直接由黑膠唱片轉錄為數位檔案後,再燒成CD-R方式絕然不同.
雖然人耳很難聽到20KHz以上的聲音,但因不少樂器的高頻泛音高於20KHz,保留這些高頻泛音其實有必要.CD由於20KHz以上的泛音都被硬生生的切除以致於在透明度,暫態響應,自然音樂氣氛,如空氣感等音樂特性都嚴重折損.
很多音響迷批評CD音色呆滯,不自然,不真實,不活生,音樂舞台平面化,吵雜,不耐聽,......,等,這些音色的失真可能是單一種的數位失真,或是兩種以上的數位失真所引起.在我們充分了解數位訊源獨有的各種失真後,不禁恍然大悟,原來號稱不會失真的CD,背後竟隱藏著各式各樣,嚴重破壞音色和音響效果的數位失真!
四、類比訊源失真
類比訊源,主要有黑膠唱片,盤式錄放音機及卡式錄放音機三種.類比訊源的失真,如類比盤式錄放音機母帶會產生「磁帶飽和失真」,如「三次諧波失真」.在LP mastering時,類比母帶製作黑膠唱片的失真;及在消費端播放黑膠唱盤所引起的失真,如轉盤運轉的共振,及唱針,唱臂拾取音訊所導致的失真.這些失真,(在CD也有類似讀取音訊時引起的失真).
LP mastering階段所引起的失真主要是「混音」如由三音路調整為兩音路立體聲;「音量設定」;及刻製LP母版前進行「RIAA等化」等失真.前兩項嚴格而言,談不上真正的失真,當然這種因應訊源的規格所做的調整,會和原始現場錄音母帶產生些微的差異,(CD mastering也會經歷相似的過程).至於「RIAA 等化」失真.透過一定品質的唱頭擴大機,可使「等化失真」降低至可接受的程度.也許有人會批評音樂動態是否會受損?依筆者長期聆聽LP唱片的經驗是動態未受明顯壓縮,動態起伏的展現相當自然,充裕,並富有衝擊感.
和數位訊源如A/D,D/A,不同位元轉換的失真... 等相比,類比訊源的失真顯得單純,對於音色上的影響也較輕微.不過如以家用類比錄音機錄黑膠唱片時,會產生較大的失真,以及放音時產生明顯的磁帶hiss噪音; 相較之下 以較佳的A/D軟體將黑膠唱片轉錄為數位音訊或製為CD-R 的音質較磁帶的音質優異,特別在高頻及背景噪音上.
另外,類比音訊常見的失真是在傳遞音訊時易混入雜音.幸運的是,類比雜音是「非侵入性」的,不會混入音樂信號中,因此較能保留原先的音色結構.而且.如雜音不嚴重時,人耳聽覺上可輕易將雜音濾除.
在此,我們須對「樂器音色」組成有基本的認識,才會了解「音色真實性」的涵義.簡單的說,弦樂的音色和管樂的音色不同,是因兩者除不同的「基音」外,各有不同的泛音結構,泛音又分「偶數泛音」及「奇數泛音」例如某樂器的基音是80 Hz,則偶數泛音是160Hz,320Hz,480Hz,.....等; 奇數泛音240Hz,400Hz ,560Hz,.... 等.一般以為偶數泛音比奇數泛音更溫暖,悅耳.
弦樂器會因不同位置而有不同的泛音,如靠近弦一端處高次泛音較豐富.也可因吹奏技巧而異,如長笛演奏家,喜歡偶數泛音者,會將氣流吹入吹孔較深處.不同的樂器不僅泛音結構不同,不同樂器的起音有快、慢之分;強、弱吹奏,彈奏;及各階泛音持續的時間和強度的差異,都會讓音色產生多種變化, 例如小喇叭在弱奏時,最高偶數泛音只在2.2KHz,最強的泛音在1.2KHz;在強奏時,最高泛音在8 KHz,最強泛音在2.5KHz.另外,銅管泛音分佈也會隨著吹奏強度的不同 ,在音色上產生很大的差異!其它如銅管、雙簧管泛音也比其它類的樂器更易產生振幅上的變動,可製造特殊的音色.
當我們了解不同的樂器在泛音結構上及不同演奏技巧下,能塑造出豐富的音色變化後,對照錄音重生音訊的音色,就能判斷我們所聆聽的訊源,是否能逼真展現現場樂器的音色及靈活的音色變化. 例如類比訊源在重生小喇叭強奏時,聲音有厚度 、很生動、嘹亮、尾韻很長、代表在起音,泛音頻率,泛音強度上有較少的「失真」,聽感上即能感受的到高度「真實感」,並且聆聽者會感受到興奮,高昂的情緒.
網路上有一篇文章《 AV Understanding Analogue and Digital in terms of Audio》比較類比和數位的失真,提出一個很重要的見解,即數位失真,如噪音和失真,傾向屬於非泛音(In- harmonic),以及和原音不相關;而「類比失真」則和泛音相關(harmonic related), 可能是悅耳的,或在極端情況下,是可忍受的;類比失真也能添加很難加以定義的溫暖音色(warmth).另外,文中也提到類比失真所增添的部份和音樂相關(Music- related),因此是相當合諧的(Relative harmonious).
由此,我們了解「泛音失真」和「音樂性」,「真實性」高度相關,因為不同的樂器會發出不同,豐富的泛音(諧波).這應是類比訊源之所以被贊美富真實,自然,及音樂性的關鍵原因.而CD及其它數位訊源可能遺失較多的泛音,泛音結構受損,或產生較多的非泛音(In-harmonic)失真,以致在「真實性」和「音樂性」明顯不及類比訊源.
論及黑膠唱盤的「諧波失真」, 例如唱針在音溝拾音時會產生「隨紋失真」即Tracing distortion, 屬於非線性失真. 水平面,以奇數高諧波為主,垂直面則包括偶數,奇數諧波失真.但比水平面多數倍.此失真越接近唱片中心越大.
很多音響迷共同的看法是,黑膠唱片在重現弦樂音色時遠比CD動聽 ,真實, 合理的解釋是,弦樂樂器的中,高音有豐富的泛音,而黑膠唱片保留較完整的中,高音泛音訊息,因此聽感上,弦樂音色就很真實;至於鋼琴,因泛音集中在低階處,中高階泛音少, 因此黑膠唱片和CD的鋼琴音色差異較少.
聽覺對泛音的反應是,奇數泛音較易被察覺;偶數泛音較不易察覺.但也有不同的觀點,如曾在網路上看到一篇和「諧波失真」相關的有趣文章,提到耳朵對諧波失真的反應¸叫做「自動遮蔽諧波失真」,例如當擴大機輸出偶數諧波低於奇數諧波時,即使兩者的強度相同,後者會被前者遮蔽!因此,可能有些音響設計師會利用耳朵此一特性,設計出悅耳的音響器材.
黑膠唱片轉盤運轉會引起「共振失真」,可能會加強某些頻率,賦與音色某種特質,如中低頻較有厚度.如果比較不同的材質,厚度的轉盤,雖然搭配相同的唱針,也會產生微妙的不同音色.因此很多設計師會根據其音響哲學,採用特殊的材質及厚度.其它,如唱臂材質的設計也會考量「共振失真」因素,因也會對音色產生影響.
有害音質的「共振失真」當然要儘量避免,但有的「共振失真」可能和音樂性相關,樂器如吉他,小堤琴, 及各種管樂器都是利用其共鳴板或共鳴腔,才能發出優美的共鳴音色;其它如喇叭箱的材質,採用木材的溫暖特性,透過共振原理,讓喇叭展現的音色較接近樂器.因此,我們也會擔心的是,現代設計器材主流是其極力消除各種共振,但是,當音響設計師在設計一個降低「共振失真」的器材前,是否有掌握到音樂的「音樂性」和「真實性」?
又試想有一天音響科技進步到消除所有的「諧波失真」及「共振失真」, 那麼,我們所聽到的音訊只有一種不失真的音色,能滿足眾多音響迷的需求嗎?
這個答案應是否定的,Why?
因為常在類比訊源發生的「諧波失真」及「共振失真」,反塑造出一個「音色多元化」的彩色世界.這也是聆聽類比訊源比數位音訊更優勢的地方. 透過不同的唱盤,唱針 (MM,MC,MI.),唱頭放大器組合 ,能塑造出繽紛多彩, 多元音色的音響世界.這樣, 提供「多樣化」,「量身定做」的選擇,較能滿足音響迷主觀偏好的音色需求 !
C/P值的比較,黑膠唱片能保留較完整,非泛音失真少的音訊,因此,只要一定品質的平價唱盤, 唱頭放大器及唱針就能輕易達到逼近high end 的境界;而相較之下,大部份商業音樂CD由於失真已非常嚴重,勿論平價CD player的音效,即使投資高價CD,升頻,或增添分離式DAC...等,所能補償,改善的效果仍然很有限.其中道裡很簡單 ,因為一顆爛蘋果,再怎樣去包裝,美容,骨子裏還是爛的.
縱然如此,很多樂器演奏家會排斥錄音唱片,以為錄音的音質比不上樂器.在此,介紹一位樂器演奏家,他曾灌錄唱片,對唱片的音質有獨特的見解.日文版《Analog》2010,summer期刊,有一篇訪問世界級單簧管演奏家北村英治,在訪文中他提出對音樂,及比較黑膠唱片和CD的看法是:
「音樂是心靈的表現」
「有人批評說LP是古老的東西,那是因他們未曾去音樂廳的緣故.」
「黑膠唱片能捕捉到真實樂器的音色」
「聽黑膠唱片能感動我的心靈:而在CD上從未感受到」
顯然,簡單的幾句評語,就道出了黑膠唱片的價值和魅力.這些讚美如由一般音響迷說出,或許有主觀意識,不足為奇,但如出自一位長期接觸樂器的演奏專家,則其意見有很高的信賴度和參考性,因他最有資格評論何謂「音色真實性」!實際上有更多的演唱家及演奏家,在家裏聆聽的訊源也都是黑膠唱片.
在此筆者要補註的是,黑膠唱片能補抓到蘊涵在音樂中的「情感要素」,才能感動,憾動人心! 聆聽黑膠唱片能提昇精神的層面和境界,是聆聽CD或其它數位音訊所鞭長莫及的 .
五、大腦如何去感知音樂?
類比音訊比數位音訊具備更豐富泛音的事實,讓它的音色表現較貼近天然樂器,也較易獲得情感上的共鳴;另一方面,數位音樂即使不斷的改善失真現象,但最終展現的音色或音效,仍無法被一些音響迷及愛樂者肯定,甚至拒絕接受.Why?個人的差異 ,如比較之前聆聽訊源的音質水準,個人對音色的偏好,及個人情感上的認知等主觀因素可以解釋外.也許有其它很難解釋的因素,如「潛意識」,影響著我們的聽覺感知和行為的判斷.
這種「潛意識」的因素,應屬於無意識甚至是直覺在暗中左右我們, 並判斷音樂好聽與否,以及是否接受的另一個指標.由此追根究底,引導我們深一層去探討在生物演化上,大腦對音樂的原始認知.
人對音樂的直覺感受,其實和動物的「本能」,以及大腦特異的「補償失真」功能有些關連,說明如下.(以下的討論,部份參考《Music and the Human Brain》文章.)
音樂,並非是在人類有文化後才發明的.證據是在德國發現有三萬五千年歷史,由骨頭做成的長笛.可見音樂的出現,除了文化因素外,在演化上必定有特殊的功能.至於音樂的演化,作者做了實驗,比較人的聽覺和一套軍用電子計數測量(簡稱ECM).ECM的功能在偵測潛在的威脅.結果顯示兩者具備很相似的功能,尤其是雷達在偵測的頻率上,即聲調(pitch);偵測脈衝重複性上,即節奏(rhythm) ;及掃瞄的速度和範圍偵測上,即旋律(melody)特性上.而聲調,節奏,旋律,是音樂重要的組成特徵.因此得知大腦處裡聲音或音樂的方式,在演化本能上具備著「防衛」的目的.
音樂另外一個本能功能是「求偶」,可從古老部落一個很重要的儀式看出,即歌唱及求偶舞蹈;在2009年 Smithsonian March期刊中有一篇很有趣的文章,報導說當兩隻異性的蚊子接近時,它們會讓彼此翅膀振動的頻率產生共鳴(harmonize),如果雄蚊無法跟上雌蚊的頻率那麼〜雄蚊就會一命嗚呼哀哉!另外筆者曾在電視上看到類似現象發生在較高等的動物,如海豚及某些鳥類也有以獨特的聲調和節奏歌唱,宣告地盤領域,如有其它不同地盤的同類侵入時,若其叫聲不同,則會受到攻擊或排斥.
由此,音樂,從人和動物的防衛的功能及對「不同音樂」,「不同共鳴」聲音的激烈反應來推測,如數位音樂引起的失真很難被接受的理由之一,是否就是一種演化的本能,在潛意識層面作用著? 畢竟人類百萬年以來一直生活在純類比聲音的世界,而聽覺系統的演化較能適應純類比的聲音(含音樂及噪音).因此對於數位聲音所伴隨的失真及數位噪音,會感受到不自然,不好聽,甚至完全無法接受 .
大腦,實際上是一個功能高度分化的器官,例如聲音透過耳朵傳遞到大腦後,再分析各種資訊,並產生情緒上的反應.Levitin列舉八個和音樂訊息相關的感知中心,每個感知中心都各自獨立不相關.j其中最重要的五個區塊是Pitch (聲調) ,Rhythm(節奏),Timbre(音色 ),melody(旋律),
及Reverberation(殘響).即使有些病人無法辨識五個區塊之一時,並不會影響對其它區塊功能的感知.
大腦分辨「音色」及「聲調」的能力很高超,例如當我們去聽同時包含薩克斯風和小喇叭的音符時,如何去辨識它們重疊的泛音部份?〜Levitan的見解是,大腦可以分辨出相差時間短至百萬分之一秒的泛音 !因此能獨立解讀薩克斯風和小喇叭的不同音符,這實在令人嘖嘖稱奇.
另外一個更令人驚訝的是,如果我們經由一套品質較差的音響系統聆聽音樂時,大腦會幫助我們去固定低頻部份,例如有一個泛音的組成頻率是39,78,117,156 Hz ...等,但是音響系統無法重生39 Hz時,大腦會自動製造39Hz! 此種現象叫做「遺失基音的修補」(Restoration of the missing fundmental).這實在是一件很酷的現象,不得不同意有人讚美說「大腦是一種樂器」的說法.
同時,以失真的觀點來說,大腦也算是一種會失真的器官,不同的是,這樣的失真,反能提昇音樂的品質.大腦此種特異功能不禁讓人連聯想到,一般類比訊源具備豐富的泛音及溫暖的音色,或許和大腦此種補償功能有些關連;但補償功能應有限,如數位訊源可能原先泛音結構已受破壞,以致大腦無法加以補償.
陸、展望:
訊源的品質之所以很重要的原因是,除喇叭外,它是把關一套音響器材能否達到最高音質的決定者.例如一個音色真實,但動態失真的訊源;或一個動態真實,但音色失真的訊源,即使搭配失真少,高級擴大機、喇叭,所呈現的音質仍是不夠完美,達不到high end的音質.而音訊品質的缺陷以各種補償方式去改善,最終也難逃靈敏聽覺的撿驗.唯有當音訊在音色、動態、定位感、臨場感...等各方面都達到高傳真度時,才有可能呈現最高級的音響品質.
不可諱言,類比訊源如黑膠唱片會產生失真,不過有很多音響迷稱讚黑膠唱片的音色很真實,自然,這似乎有些矛盾....,但是經過以上的討論分析,不難可以提出合理的解釋是,黑膠唱片保留較完整的波形及真實成份(音色,動態,暫態,空間感,臨場感...等音樂特性),所增加的主要失真,如泛音失真或共鳴成份和音樂相關,也較悅耳,聽覺上感受不到失真或不悅耳的聲音.而這樣彷彿現場演奏音效的活生感又能進一步提高耐聽度;相較之下,數位音樂可能失去不少真實的成份,如太多的泛音 ,以及又增添很多易被聽覺感知的數位失真,使得很多音響迷會感覺 CD總會帶著不自然,不真實的"數位聲",結果所呈現的是呆滯的音效和音色,以及"不耐聽"的下場.
總結來說,數位音訊失真的來源,軟、體硬體都有,軟體佔較多的比重.數位失真使音色嚴重失真,且很難加以補救,數位的優點是在儲存時,音質較不易衰退;相較之下類比音訊的失真,在音色上較輕微,且軟體(黑膠唱片)仍保留高保真度的音質.類比音訊較嚴重的失真在於易引入類比噪音,但由於不斷的改善,較新的唱盤其S/N 比已從以前的60~70db進步到90db甚至100 db的境界;以及針對黑膠唱片長時間重播後,表面噪音會增加,音質會下降的缺陷,前幾年也有Laser LP player上市,筆者曾經聽過,印象是音色,音效的表現介於LP和CD之間,但音場比LP後退.
市面上,因應CD或其它數位訊源諸多失真所造成的音色缺陷,SACD,XRCD,HDCD已上市多年,及陸續出現不同材質的CD.不管是在規格上,CD mastering處理上,材料上有所精進,但特有的「數位失真」很難有突破性的改善,音色和音響效果仍無法和黑膠唱片並駕齊驅 ,規格的混亂及音質的不一致也是一大敗筆.相較之下 ,黑膠唱片由於具備「超高音質」及「不可複製性」使得軟體能維持統一的規格及在消費端達到「一次到位」的經濟優勢
由於CD很難力挽狂瀾 ,數位訊源另闢捷徑,如正在崛起的「數位流」風潮.「 數位流」宣稱提供類似母帶音質,更高數位規格如24bits/96KHz給消費者.個人的看法是「數位流」在技術上比CD 16bits/44.1KHz進步,可望消除如CD mastering階段,從製作玻璃CD母片,壓片至CD過程的失真,以及不同位元的轉換失真.而音質的改善程度,需經長期的評估才能論定.更何況,消費者須再投資一筆錢去購買一部昂貴的數位流播放器!
多年的研究對數位失真已有一定程度的了解,但我們並未完全添滿拼圖,尚缺一角,亦即在聽覺神經生理領域上尚缺少完整的機轉去清楚的解釋大腦對「數位失真」的認知.或許未來有更多如 Levitin同時精通音樂,音響,及聽覺神經生理的專家,透過他們較嚴謹的研究或實驗,將此缺角補全.而如果解開大腦對失真認知的機轉,或許可以讓音響設計更能突破, 提昇音質到一個更高的境界.
前諾貝爾得主,印度詩人泰戈爾曾云:「惡,是不完全的善;醜,是不完全的美.」以積極,美學的觀點去審視,「失真」,也是一種不完全的真 .當然戕害音質的「數位失真」要極力避免.但對於某些良性的「類比失真」可能蘊藏,孕育著「真」,有時,它甚至就是「真」的一部份.
筆者 黃榮哲 2011.12.3 |
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发表于 2016-8-7 21:19:45
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2=最後的功率) 因此,很容易得到,如功率由1W增加上到10W時,則音壓上的變化就是 10 ×Log 10= 10db.為何要記得10 db差距 ?因為人耳對10 db差距的感知,換成響度約剛好為原先的2倍.由此可以說,人耳對響度的反應是很不敏感的.也得知,擴大機必須增加10倍的功率,才能轉化成足夠的2倍聲壓. 同理,如響度上升30 db,代表功率上升為原先的1000倍(如功率由0.1W增加到100W),但注意響度只為原先的8倍!這樣,以後當我們無論在音樂,音響器材,及音響文章看到描述到幾db的差異時,就能在功率及人耳感知的響度變化上呈現出正確的判斷!如不先了解db的真正意義,則可能會對很多音響文章無法做出正確,客觀的了解及批判!例如A機器的動態範圍在2 K Hz~10KHz比B機器大10 db,如不了解db的涵意,以為兩者差距很小,便會造成錯誤的判斷和結論!(兩者在響度上相差達1倍) 
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