140dB 动态范围要来了?
很多几十年前我们无法离开的东西,今天已无关紧要。例如算盘、收音机、缝纫机...
我们把时间缩短一点,十年
2006 年你觉得必不可少的 :
光驱、诺基亚、MP3 随身听
CD 唱片, 报纸, CCTV..
它们现在也无关紧要了
今天,我们想谈论一个..
同样可能会消失的概念:
【 音 质 】
你会疑惑:这怎么可能?
就像当年数码相机“像素越高越好”,LCD 显示器“拖影/延迟越低越好”、“对比度越大越好”、“坏点越少越好”——现在这些概念都无关紧要。我们先来看这个概念:
————————
动态范围
————————
数码相片放大后都是“格子”
但只要这些格子足够小
你觉得就是真实的画面
数字音频也是“格子”
只要“格子”足够小
声音就像真的一样
不过与图片不一样的是,
数字音频的格子有时间线
既然是格子就有“长”和“宽”
横轴是采样率/Sample Rate
(本文暂不讨论采样率)
纵轴叫“精度/Bit”
1979 年 SONY 制定 CD 的标准是 16bit/44.1kHz,其中 44.1kHz 采样率意味着:
横轴上把 1 秒切成 44100 份
但“精度”的公式要复杂些
我们且将它理解为“音量下限”
可以套用一个简化的计算式:
1 个 bit 能增加 -6dB
因此 16-bit 能记录的细节是:
-6dB x 16 = -96dB
对于普通人、普通设备和普通场合,12-bit 对应的 -72dB 已经够用。在普通的民用播放器里,你可以试试将一首歌衰减 72dB,你可能就听不到声音了。
记录微弱的声音有何用?
为了“真实感”和“空间感”
在日常的环境里,声音有无限的反射,人耳的进化结构能根据这些细微的声音反射,本能地判断声源位置、空间大小、以及空间质感——闭着眼睛你都能分别自己是在浴室唱歌、还是在教堂唱歌。如果把普通人放到“消音室”这种完全无反射的环境,很多人会疯掉。
如果试听环境安静、耳朵也灵敏,-72dB 并不能满足你,SONY 当年制定 16-bit/44100Hz(采样频率要达到声音频率的两倍)为标准,因为:
人耳的听力极限是 -90dB
听力的频率上限是 20kHz
昂贵的音箱起码对你家狗是有意义的...
然而播放器出来的声音,
还要经过其他设备
耳机还好,对于音箱系统,信号还要经过——前级放大、线材、后级放大、单元... 每过一道工序,就有音质损失和“声染”。
为了准确还原 16-bit / 44kHz
播放设备最好高于 16bit
而录音师还有更多考虑 :
假如以 16-bit 录制音频,经过软件的几十轨混音处理后,单独的细节肯定无法高于 16-bit,因此录音必须用 24-bit,母带的格式通常也在 20-bit 或 24-bit。
如果你是音乐人,理解“精度”是很容易的,打开 Pro Tools 加入一个 Lo-Fi(或者其他可以“降比特”处理的插件),马上就可以体会 4-bit(噪声)、8-bit(不自然)和 12-bit 的区别。
录音师还可以做个实验,在 Pro Tools 插入一轨 Signal Generator,发出 0dB 正弦波,声卡开到 0dBFS,音箱开到 Unity Gain,看音轨的音量能往下拉多少才听不见——小编试了下能到 -110dB,因此这个动态对录音师依然有意义。
————————————
动态范围 & 音质
————————————
【音质】是一个整体的考核对象,一定能通过参数反应,如果不能——说明参数还不够全面。
通常我们有四点来考量音质 :
动态范围/信噪比, 失真,
频率响应, 左右声道串音
【频率响应】影响的是声音的整体“风格”,不过现在的设备频率响应基本都很平直,其实讨论播放器的“风格”已经没有意义,音箱和耳机有风格就行
如果播放器还有“风格”,那就有可能抵消或强化音箱耳机的风格,导致整体风格的混乱。
我们只需判断其他三个参数:动态范围、失真和串音。怎么判断?——它们是有关联的,我们看看叉烧评测室之前的实测数据:
除了频响,其他参数分为两种
有些以“% 百分比”为单位
有些以 “dB” 为单位
有没有发现一个现象:
dB 单位的参数都很接近?
例如 Noise Level/底噪、Dynamic Range/动态范围、Crosstalk/串音 基本都一样,而以百分比为单位的数据其实也很接近,另外:
百分比和 dB 可以转化
有不少专门的网站做这种单位换算,例如上一代 Symphony 的 THD 是 0.0002%,这对应 -114dB 的失真,IMD + Noise 的 0.0007% 对应 103dB 的失真。通常来说,
其他参数都比动态范围更大
这是因为 :
动态范围是参数的下限
SPL 提出了一个“数字动态(芯片)”和“模拟动态(模拟电路底噪)”的概念,
假如 D/A(数模转换)的动态范围是 -120dB,而模拟部分的动态(底噪)是 -118dB,那声卡的整体实测动态会在 -118dB;而假如模拟部分的动态(底噪)是 -122dB,那整体实测动态会在 -120dB。
无论底噪, 失真, 串音参数如何
它们都 ≥ 芯片动态范围
————————————
芯片动态的进化
————————————
我们在“口袋中的母带声卡” MIYO 的评测中提过这个进化,对于录音棚而言:
• 1996 年录音棚最好的输出音质是 96dB(Digidesign 882,@16-bit)
• 1998 年录音棚最好的输出音质是 110dB(Digidesign 888|24 I/O,@24-bit)
• 2002 年输出达到了 117dB(Digidesign 192 I/O,@24-bit)
• 2008 年输出达到了 129dB(Apogee Symphony I/O,@24-bit)
这是专业级,我们看看民用级:
• 1998 年“创新”声卡输出达到 82dB(SoundBlaster Live 1024,@16-bit)
• 2002 年 AC97 集成声卡输出达到 90dB(Xilinx LM4550,@18-bit)
• 2008 年 AC97 集成声卡输出达到 98dB(Realtek ALC269,@24-bit)
• 2012 年 iPhone 5 输出实测达到 102dB(Cirrus Logic 338S1077,@24-bit)
PS:很多国产手机采用了 120dB 芯片,但我看其他网站实测并没超过 100dB~
无论专业级与民用级
动态范围一直在提升
2015 年音质水准最高的千元专业声卡 Spartan A,输出已经达到了 2002 年最高水准的 888|24 I/O,而现在一台千元手机的动态范围也可能超过 1998 以前录音棚最好的 D/A。我们认为:
民用级达到 110dB 后
讨论“音质”将失去意义
而对于专业录音行业,小编觉得 129dB 以上也失去了意义,但作为最追求声音的群体,“跑分”有心理意义,129dB 的记录已经整整 8 年没有突破了,但这只是时间问题。
本文的主角要登场了:
ES 9038 Pro
在今年初的 CES 上,AKM 发布了新旗舰芯片 AK4497EQ 动态范围 129dB,这只是追上了 ESS 公司和 TI 公司,不过 ESS 公司发布的 ES 9038 Pro 真是吓人一跳:
140dB 动态范围 !
恐怖的还有 THD+N
达到 0.00008% (-122dB)
那你就能用上 140dB 动态?
依然有不少难度——
正如 SPL 官方所说的
“模拟”也有动态范围
目前主流专业设备中,参数最高的“前级” Phonitor X 只达到 136dB,这得用上 120V 高压电路和分立运放,模拟电路的设计对数字音频厂商是很大的挑战,Symphony I/O 当年为了上 129dB 还被迫装了风扇,发热太大也造成不少问题。
ES9038 有三种模式,只有单通道模式能达到 140dB(然而并没有单通道的声卡...),立体声和 8 通道的参数官方没有公布,如果 8 通道有 130dB,考虑到上述模拟设计能力的限制,我觉得 8 通道设计最现实,而 Apogee 很可能采用立体声设计~(136dB?)
应该说 ESS 并不是录音行业的主流设计,大家看叉烧的声卡评测,除了 Apogee 就没别家了,Avid、UA、Antelope 都是 TI 方案(不过 Apogee 的设计师去了 Antelope),要改整体方案,涉及到人士变动,这里难度最大。
其实 ES9018 的最大意义是
迫使 120dB 的设备降价
不过这一切不会那么快发生
厂商还要设计、试错、生产
新技术成本高让用户不买单
小编个人预计的时间节点是 :
• 2016 年底或 2017 年初,我们有望看到第一台采用 ES9038 的民用声卡
• 2017 年,千元入门声卡有望普及 110dB(目前普遍在 105dB)
• 2018 年,3K ~ 6K 价位的中端声卡有望普及 120dB(目前普遍是 115dB)
• 2019 年,万元级专业声卡有望普及 125dB(目前普遍在 120dB)
音质提升只是时间问题
未来音质可能没有意义
音质到头后还有什么可玩 ?
可玩的还有很多
便利性, 低能耗, 延迟..
随便举几个“痛点”:
• 有源监听音箱最好都能带蓝牙,现在依然很少,尤其是高端监听音箱;
• 集成电池的蓝牙话筒也会面世,不光要求音质好,A/D 和运放还要省电;
• 专业领域没普及无线是因为延迟,主打低延迟的 aptX LL 只能做到 50ms;
• 手机的音质需要高压、高热、高能耗,这就严重影响了电池的续航能力。
其实在脱离“音质”之后
音乐才能恢复本来面貌
很多音乐爱好者在听蔡琴、听王菲、听《加州旅馆》,其实并不是在听音乐,
而是在听一堆铁、听一堆钱
你知道《加州旅馆》是鬼故事吗?
你知道结尾双吉他编曲多美妙吗?