一直以來,很多Hi-Fi發(fā)燒友在聊電影和音樂的時候,經(jīng)常會談論到聲音文件采樣、位深、碼率的相關技術參數(shù)。44.1kHz/16bit、96kHz/24bit、192kHz/24bit這種PCM波形規(guī)格到底意味著什么?PCM、Dolby Digital、DTS和DSD都是什么意思?有什么區(qū)別?
PCM格式
在電影世界中,PCM的質(zhì)量通常最高為24bit/192 kHz,以限制文件的大小。這種PCM格式可以在藍光音樂會光盤上找到,無論是立體聲還是多聲道音軌,最多有7.1個聲道。純音頻藍光也使用PCM格式,分辨率為24bit/96kHz或24bit/192kHz。在某些光盤或程序上,你還可以找到L-PCM(線性脈沖編碼調(diào)制)格式。這種格式的優(yōu)缺點與PCM相同。
在對音頻信息進行記錄時,PCM的做法,是先按照一定的數(shù)據(jù)位深(數(shù)據(jù)值數(shù)量),設定一組電平值數(shù)據(jù)規(guī)則,然后按這個規(guī)則,對每個采樣點的電平值進行單獨記錄;從中我們可以理解:
1. 每個采樣點,都是單獨度量各自采樣時刻的電平絕對值,采樣點之間相互獨立,無關聯(lián)也無影響;
2. 數(shù)據(jù)位深越大,意味著電平值規(guī)則的數(shù)據(jù)量越大,每個采樣點的數(shù)據(jù)記錄也就越精細、豐富;
3. 采樣頻率越高,也就是采用的采樣率越高,同樣意味著采樣數(shù)據(jù)更豐富,更接近原音原貌。
Dolby格式
杜比數(shù)字于1992年出現(xiàn),提供多達6個不同聲道的數(shù)字聲音:左、中、右、左后和右后,外加一個專用于極低頻效果的 LFE(低頻效果)聲道。與CD-Audio和PCM不同,杜比數(shù)字使用有損壓縮方法:AC3。因此,聲音被降級,但其降低的程度是可以接受的,而且通常是難以察覺的。
但是,Dolby Digital有不同的變體,包括提供無損壓縮聲音的Dolby TrueHD格式。它支持多達14 個音頻通道,7.1的分辨率高達24bit/96 kHz,5.1的分辨率高達24bit/192 kHz。Dolby TrueHD編碼音軌的傳輸至少需要HDMI 1.3 連接。這種格式出現(xiàn)在大多數(shù)藍光電影中。
DTS格式
與Dolby一樣,DTS也有很多格式。為了獲得最佳質(zhì)量,斯皮爾伯格開發(fā)了DTS HD Master Audio(或 DTS-HDMA)格式。它在192kHz下提供24bit的分辨率,比特率為24 Mbps。這種分辨率在理論上可以有無限數(shù)量的通道,但傳統(tǒng)上只有8個。
另一方面,DTS HD Master Audio的比特率比Dolby True HD略高,當帶寬被充分利用時,可以提供更詳細的再現(xiàn)。在7.1中,DTS HD Master Audio可以提供比Dolby TrueHD更高的質(zhì)量,但與5.1 Dolby TrueHD音軌不相上下。
但是,它仍然不如PCM,PCM理論上可以超過32bit/768kHz。
DSD格式質(zhì)量
和CD技術一樣,DSD(Direct Stream Digital,直接比特流數(shù)字編碼)同樣是由索尼和飛利浦兩大技術巨頭聯(lián)手開發(fā)的數(shù)字音頻技術。
我們可以把數(shù)字音頻文件的基本數(shù)據(jù)單元,理解為“采樣點”,播放數(shù)字音頻文件的本質(zhì),就是讀取每個采樣點上記錄的數(shù)據(jù)。在同一個數(shù)字音頻文件中,每個采樣點間的時間間距,都是相同、固定的,因此,每一秒內(nèi)采樣的次數(shù)越多,就意味著采樣頻率越高,記錄的數(shù)據(jù)量也就越大,重放音樂的信息量和音樂品質(zhì)也就越好(理論上)。
常規(guī)的CD文件是16bit 44.1kHz的PCM音頻,也就是每秒鐘取樣44100次,并且用一組65536個值(=2的16次方=16bit)的規(guī)定電平,測量和記錄采樣時刻的電平值。而DSD,可以理解為是一種PDM(Pulse-Density Modulation,脈沖密度調(diào)制)技術,在每個采樣點,DSD文件只進行2個值(=1bit)的數(shù)據(jù)記錄,記錄的內(nèi)容則是相比上一個采樣點記錄數(shù)值的信號電平變化(增大還是減小)。
相比PCM技術,DSD每個采樣點只需做1bit位深的“1/0”記錄,同時采樣點之間數(shù)據(jù)互相關聯(lián),整首音頻從開始到結(jié)束都可以視為是一個連貫、連續(xù)的整體(而不是如PCM那樣每個采樣點的數(shù)據(jù)本質(zhì)各自獨立);當然,DSD也采用了遠遠高于PCM的采樣頻率,例如常規(guī)使用的DSD64,采樣率是2.8224MHz,也就是每秒鐘進行2824400次的采樣記錄,采樣密度是CD的64倍。
PCM VS Dolby VS DTS:動態(tài)
除了影響聲音信號的精度外,PCM、Dolby和DTS格式允許的最大分辨率也會影響動態(tài)范圍。這表示感知到的最小音量和最大音量之間的差異。因此,樂器的動態(tài)范圍是指音樂家能夠發(fā)出的最弱和最強音符之間的差異。在電影中,它表現(xiàn)在電影和系列劇中最安靜和最響亮的場景之間。
為了加強沉浸感和自然感,導演們在私密的耳語或?qū)υ拡鼍芭c配樂達到頂峰的動作場景之間創(chuàng)造了顯著的動態(tài)差距。這種高動態(tài)范圍是THX認證的主要選擇標準,它確保所使用的設備能夠提供真正影院般的體驗。
因此,寬廣的動態(tài)范圍在家庭影院中是至關重要的。然而,壓縮的音頻格式也會降低動態(tài)范圍。例如,16bit采樣允許音頻工程師可以在96dB的動態(tài)范圍內(nèi)工作。通過將分辨率提高到24bit,即使大多數(shù)音頻設備被限制在125dB,動態(tài)范圍也可以達到144dB。
因此,支持24bit音頻的PCM、DTS、Dolby True HD和DTS HD Master Audio格式可以提供比16bit的Dolby Digital更大的動態(tài)范圍。
PCM VS Dolby VS DTS:聆聽質(zhì)量
在理論上,PCM格式可以提供最高的聆聽質(zhì)量,其分辨率高達32bit/768 kHz。然而,迄今為止,這種非常高的分辨率僅用于聆聽帶有高分辨率文件(如 FLAC、WAV 或 AIFF)的音樂。
在電影院中,PCM格式通常被限制在24bit/192 kHz 的最大分辨率,以優(yōu)化藍光光盤允許的存儲空間。但是,PCM仍然優(yōu)于Dolby Digital和DTS,但與Dolby TrueHD(24bit/192 kHz,最高5.1)和 DTS HD Master Audio(24bit/192kHz,最高7.1)并駕齊驅(qū)。
因此,在量化和采樣相同的情況下,PCM、Dolby True HD和DTS HD Master Audio之間的聆聽質(zhì)量相似。
如何利用PCM、Dolby或 DTS?
PCM是最通用的格式。要在立體聲中播放Hi-Res音樂,你需要像Volumio Primo Hi-Fi Edition這樣的網(wǎng)絡播放器,它與PCM兼容,最高可達32bit/768kHz。您還可以使用像Cambridge DacMagic 200M這樣的DAC,通過模擬放大器欣賞PCM音樂。
對于電影、電視節(jié)目和視頻游戲,大多數(shù)電視和藍光播放器都允許你將Dolby或DTS音軌轉(zhuǎn)換為PCM。如果你想用DAC或沒有Dolby或DTS解碼器的連接揚聲器來享受電視的聲音,這種轉(zhuǎn)換是必不可少的。
另一方面,質(zhì)量將保持與原始混音相似。在轉(zhuǎn)換為PCM時沒有過采樣過程。Dolby和DTS音軌需要特定的解碼器,通常直接集成在電視上。但是,這種音頻處理器的質(zhì)量在不同的電視上差別很大。此外,除了LG OLED65C1等高端型號外,播放通常僅限于立體聲音軌。為了實現(xiàn)多聲道曲目的最佳解碼,最好是使用家庭影院放大器。你也可以選擇回音壁。
但是,有些型號僅兼容Dolby。除了Dolby和DTS 解碼,你還需要確保支持Dolby True HD和DTS HD Master才能享受最佳質(zhì)量。由于流媒體節(jié)目的音軌經(jīng)常被壓縮,因此還需要使用高質(zhì)量的信號源,例如藍光播放器。最后,一定要選擇高質(zhì)量的HDMI線,因為高清音軌需要更高的比特率。
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最好的格式是什么?
PCM是一種通過非實體文件、網(wǎng)絡播放器或USB DAC聆聽音樂時提供盡可能高質(zhì)量的格式。在家庭影院中,PCM的分辨率上限為24bit/192kHz,與Dolby True HD 和DTS HD Master Audio相當。因此,在相同的分辨率下,這三種格式的聆聽質(zhì)量相似。
至于DSD,主要是用于立體聲音樂系統(tǒng),DSD技術的數(shù)據(jù)采樣記錄方向更為“線性”,時間密度也更高,采集到的數(shù)據(jù)量也先天較大,因此即便是SACD所采用的(最常規(guī)、入門的)DSD64音頻,對比CD這樣的傳統(tǒng)PCM音頻,在多個方面也都已經(jīng)具有優(yōu)勢;而另一方面,無論PCM還是DSD,最終的聲音品質(zhì)其實還是取決于數(shù)據(jù)量,而數(shù)據(jù)量又直接取決于使用的采樣率和位深,因此采用更高采樣率和數(shù)據(jù)位深、數(shù)據(jù)容量更大的PCM音頻,在聽感上其實也一樣可達到“極高清”;并且,音頻的后期制作,編碼、解碼時芯片的時鐘精確度等技術問題,也都會對音頻的最終播放品質(zhì)造成影響。
相比于WAV,DSD雖然是理論上的信息量升級,但也為解碼設備的性能帶來了更大的挑戰(zhàn)。不開玩笑的說,有一套能夠發(fā)揮真正DSD實力音響設備的人,筆者身邊的專業(yè)用戶都很少,更別提便攜聽音了。