CD和MP3黑胶和cd哪个音质好好 探讨数字音乐与传统CD的音质差异？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-10-23 11:30 标签： 黑胶和cd哪个音质好

2023-05-30 09:20
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宝丽森音响发布于：广东省
CD机和数播是两种常见的音乐播放设备，它们各有优缺点，声音的好坏也受到多种因素的影响。宝丽森将从稳定性、损失、音乐资源、解码和调音等方面对比CD机和数播的区别，希望能给音乐爱好者一些参考。
稳定性
稳定性是指播放设备在读取和输出音频信号时的准确性和连续性，它直接影响到声音的清晰度和流畅度。
CD机：CD机没有防震缓存区，实时读到的数据如果有抖动而不纠正，那么声音就会爆音，卡顿。CD机的稳定性受到光盘质量、激光头寿命、转盘机械部分等的影响，高端的CD机会采用更精密的设计和更优质的材料来提高稳定性。
数播：数播比CD机有防震缓存区，在同样的数据信息量下，播放稳定，也更容易抗干扰。数播的稳定性受到数字信号传输方式、数字滤波器、时钟抖动等的影响，高端的数播会采用更先进的技术和更高精度的时钟来提高稳定性。
音乐损失
损失是指音频信号在存储、传输和转换过程中发生的信息丢失或变形，它直接影响到声音的还原度和细节度。
CD机：CD机读取的声音数字信号，利用激光头射出的激光束，经聚焦和随动伺服系统的定位控制后，形成一个受控光点扫描光盘信迹，通过光的干涉将受到坑点信号调制的光信号转变为相应电信号。这个过程要经过一次光电转换的损失。得到的声音数字信号还要经过模拟输出接口传输到解码器，并再次经过电模转换。这些过程都会造成一定程度的损失。
数播：数播采用数字输出接口（如同轴、光纤、USB等）直接将声音数字信号传输到解码器，并只经过一次电模转换。这样可以省略了CD机读取的转换步骤，减少了损失。但是数播也存在数字版权保护（如HDCD、SACD等）或者文件格式（如MP3、WMA等）导致的压缩或加密损失。
音乐资源丰富性
CD机：CD机的音乐资源主要以授予数字版权的CD为主，CD只要不是物理损耗和腐蚀，它记录的数据几乎可以永久保存。但是CD机不能播放其他格式或来源的音频文件或信号，如网络流媒体、无线广播等。
数播：数播音乐资源来源广泛，可以从网络下载或在线收听各种格式或品质的音频文件或信号，如无损音频、MQA、DSD、网络电台等。但是数播也存在数字版权问题，有些高品质或付费的音频文件或信号可能需要特定的软件或硬件才能解码或播放。返回搜狐，查看更多
责任编辑：
2021-09-24 23:39
来源:
鱼泡影音
文章转自Hao4K影音
Hao4K：专注4K影音, 服务千万家庭影音发烧友
本文主要从音乐的存储和传输的角度探讨数字音乐体系的两大指标：采样频率和量化位数/深度的意义。为什么最初设计者选择的是44.1kHz和16bits的音乐记录标准？这两个数字背后的内涵是什么？作为拥有“金耳朵”的你，是否有必要选择追求更好的音质？如果你有如上的疑惑，那么本文或许对你有帮助。尽管本文涉及的内容主要是高等院校的《信号与系统》和《数字信号处理》这两门课的内容，但笔者从科普角度出发，分享一下自己的见解。希望你在阅读后有所收获。
前言
音频的存储是一门复杂的学问。用数字记录声音面临着一大问题——速度与精度的权衡。如果用少量的信息存储声音，那么音频传输的速率会提高；而如果用大量的信息记录，精度就会下降。实用主义的思想要求我们找到人耳对声音的最高分辨能力。并据此设计出合适的音质，以至于其信息量不大而又能让你听不出来问题。
本文主要从实用角度阐述CD音质(16bits, 44.1kHz)的必要性和充分性。
第二章，我们介绍数字音频存储中的相关概念。
第三章我们介绍(44.1kHz)采样频率的意义。
第四章我们解析(16bits)量化的内涵。
最后一章我们简要总结全文并延申相关知识。
铺垫：用初中数学理解音乐存储
在自然世界里，只有模拟信号(Analog Signal)。模拟信号，其实”模拟“的就是自然世界里的事情。学过初中物理的我们知道，如果你用麦克风记录你的歌喉，实际上是麦克风上的振动膜被你的声带带着振动。如此的振动，在时间上是连续的。
实际上，这些振动可以看成是一个关于时间的连续函数。而学过初中数学的我们直到，函数的表示方法只有三种：_______ 、_______ 和 ________1。 (你上网课上疯了？)
我们先讲解析式法：因为自然世界中的声音千奇百怪，你并不总能找到一个能对应你要记录的声波的解析式，所以我们第一个抛弃这种想法2。
但是图像法和列表法却都被我们采用过：
图像法：最早记录声音的是爱迪生的留声机，它的本质原理可以看成是图像法——把声音（振动）刻在盘子（唱片）上。然后读取的时候再把唱针放在唱片上读出原来的振动。
列表法：我们知道列表法的缺点是列出来的点总是有限的，也就是你再怎么列点，也只是取了整个函数的很小一部分。但是，只要功夫深，我们就能让人有一种”嗯~，确实是连续的“感觉。
这样，我们就引出了信号与系统中的“列表法”——采样(Sampling)。所列表中的每一列，就是一个采集到的“样”。列表法的结果也就是我们的数字信号(Digital Signal)，我们存储这些数量庞大的离散的数值，来记录声音的形状。
下一章我们讲讨论列表法到底要列几个点，也即采样频率。采样频率44.1kHz：听到你生命中最高亢的部分采样频率(Sampling Frequency)是一个老生常谈的话题了。
为了使数据量尽可能小，我们希望每秒钟采集的信号数尽可能少3；但是，我们还得同时保证采集出来的样本数尽可能多，以维持信号的完整性。我们在这里讨论完整性时，我们更多的是讨论高频信号的保留度4——如果你的采样频率过低，你会将一个高频信号认成低频信号。设想一个例子：你的采样频率是80Hz，也就是说你每1/80秒就观察一次这个模拟信号并记录它的值。但是你采样的目标里有一个频率为81Hz的信号。通俗地讲就是，当你下一眼看回来的时候，这个信号已经跑了一圈多一点了，但你会觉得它只跑了一点点（1/80圈）5。
如下图是一个本为81Hz但在80Hz采样频率下被当作是1Hz的信号：
这样一来，我们必须舍去高于采样频率的信号，因为我们不能将它与频率内的信号区分开来。故在实操中，我们用低通滤波器(Low-pass Filter)先对模拟信号滤波，丢掉会混进低频部分的高频信号，再进行采样。值得一提的是，新竹清华大学的刘奕汶教授称这种现象或可用作“传音入密”。即当信号的频率范围不确定的时候，被滤波器过滤的信号其实可能暗藏着真正的信息。至此为止，我们只说明了：采样频率必须不小于信号中最高的频率。然而，奈奎斯特采样定理(Nyquist’s Sampling Thereom)告诉我们，要完整地恢复信号，（更严格地，）采样频率还必须大于信号中最高频率的两倍。
奈奎斯特定理表示，如果被采样信号中有大于采样频率一半的信号，那么它们也会被重构成低于采样频率一半的信号，这种现象被称为“混叠”。（前面81Hz的例子也属于混叠6）。我们都知道人的听觉范围是20Hz~20,000Hz，也即我们无法听到频率高于2万赫兹的声音。所以这个上限乘上两倍（再加上一些冗余，）就得到了我们的44100Hz. 所以理论上讲，这个采样频率保留了你生命中能听见的最“高亢”的部分（或者是最尖锐的部分，这取决于你怎么理解）。
另外，为了保证通话顺畅，电话一般是采用8kHz的采样频率。注意，键盘上的大字组C8（88键钢琴最高音）的频率是4186Hz. 鉴于你一般不会在电话里唱海豚音，工程师们认为8000的采样频率足够了。尽管有学者认为人听不见的高频率也会对音质产生影响，但实打实地说，一般认为保留住 22.05kHz（44.1kHz / 2）的频率足够保证音质优秀了。
量化位数16bits：保证最纯净的音乐
学过大学计算机（基础）的我们知道，比特(bit)的意思是0或1中的一种取值，是信息量的单位。每多一个比特，意味着信息量就翻了一番。
但为什么音乐的存储要用到比特？我们之前说声音是时间的连续函数，也就是说值域是连续的，其值有可能取到任何的有理数/无理数。但是计算机存储数据是必须要离散的，例如：C语言的int，float，double；Matlab的Single，Double等。这些存储格式都有各自的比特数，如，float 32bits; double 64bits 等。这就相当于在数轴上画上了刻度（n nn个bits对应2 n 2^n2 n个刻度），计算机里的数字只能在这些刻度上取。
而把信号中连续的取值强行“掰”到给定的刻度上，就要求我们四舍五入。这个过程叫做量化(Quantization). 例如，我们用8个bits=128个刻度来刻画一个信号，如图：
四舍五入丢掉的精度，就是量化过程产生的噪声。
我们回顾一下刚才那张图里四舍五入舍去的数值：
注意，因为四舍五入的原理，这里的纵坐标是-0.5到0.5之间。
反过来理解，量化得到的结果就是：把上面这张图的数值取相反数后加在原信号上。其本质就是噪声7。
那么问题来了：我们需要精确到多少以保证噪声很小（以至于实际上我们没法听见）呢？
这里我们要引入分贝(dB)的概念。
分贝
分贝(dB)本质上是一个比值，衡量两个单位相同的数字之间的关系。比如当我们说小区里的噪音有32分贝，意思就是说噪声比我们能听见的最小声音高32个标准。
接下来我们定义这个标准：
声音的本质是振动，音量取决于振幅。为了使数字更好看，科学家们将两种声波振幅的比值按以下公式写成分贝数：
其中A1和A2分别是两个声音的振幅，且有A1大于等于A2。
所以如果两个声音的音量相同，我们会用0dB来表示。
据美国职业安全卫生管理局(OSHA)规定，人耳最大可以承受连续8小时85分贝的声音强度，而无负面影响。就是说，我们可以近似认为人可以长时间听比自己刚好听不见的声音大85分贝的声音。
所以，我们的音乐设计标准就是，让量化噪音比播放器的最大声音小85分贝以上8。接下来的重点是揭示量化位数和噪音分贝数的关系。
噪音和量化位数的关系
先上结论：每增加1个比特的量化位数则噪音(相对最大音量)减少6dB
证明：不难看出，每增加1个比特的量化位数，则信息量翻一番，量化误差缩小一半。即噪音振幅缩减为原来的一半。故在最大音量不变的情况下，根据上面对分贝的定义，每增加1个比特，噪音会减小6dB。
接着用数学归纳法：如果只用1个比特来表示振幅，那么误差最大是最大振幅的一半，即噪音只比真实信号低6dB。得到如果总共使用16 bits进行量化，噪音将比乐音小96dB。
换言之：能忍受96dB的乐音的你，才刚好能听见量化噪音。
总结
在本文里，我们讨论了CD音质两个标准和其存在的意义：
采样频率：保留高音
量化位数：降低噪音
而对于绝大多数人而言，44.1kHz 和 16bits 这两项标准已经能达到纯净音乐的标准了。
通过简单的计算我们我们就知道这个标准每秒钟需要传送的信息，即比特率是：44.1kHz * 16bits * 2 channels = 1411.2 kbps. 换算成网速常用的表示就是 176.4 kB/s.
尽管这个信息量并不算大，但是对于速度的追求是无止境的~ 科学家和工程师们研究了许多有损和无损的压缩方法，将音频压缩到更低的比特率9。
所以我们的结论是：对于一般人，CD音质足以达到“好音乐”的标准。返回搜狐，查看更多
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只说CD，黑胶的音质有一些争议，我个人不认为黑胶系统的音质比CD/数字系统更好。区别当然有，无论是『收藏价值』还是『仪式感』，都是CD好得多。另一个，则是获取CD比获取官方出品的高品质数字音乐要容易得多。从回放角度来说，可以认为CD和数字音源是没有本质区别的，它们的差异主要是来自于回放设备本身的不同，从现在这个时间点来看，CD机相比同价位数播的水准还是更好一些，国际知名品牌的数播价格往往相当高昂。所以对于普通消费者来说，投入相当的情况下CD系统的声音确实要更好一些，只是后续买盘、保存等成本会更高。

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