在介紹數位訊源之前,我們來重溫一下完整的音響系統包括幾個部分。首先是播放音響訊號的器材,我們稱之為「訊源」,再來是負責放大訊號使其具有足夠驅動力的擴大機,最後才是發聲的喇叭。全套的音響器材,我們稱之為音響系統的硬體部分,而相對於音響的唱片,就常被稱之為軟體(嚴格來說,唱片本身其實也是硬體的一部份,錄在上面的音樂訊號,才是所謂的『軟體』部分)。目前,不管是紀錄數位音樂訊號的CD-ROM,類比音樂訊號的LP,或者是紀錄類比影像的錄影磁帶,還是最新的大容量光碟DVD-ROM,我們將其通稱為「載體」。不過在這裡要強調一點,任何載體都可以任意的紀錄上類比或數位訊號。換句話說,使用光碟紀錄的訊號不見得全是數位訊號,例如LD上面紀錄的影像訊號,就是一種稱之為RF變頻的類比影像訊號。至於使用磁帶紀錄數位訊號的例子就更多了,如 DCC、DAT甚至早期大型電腦使用的大捲磁帶,都是很好的例子。還有一點要說明的就是,使用相同載體紀錄的訊號,可以使用相同的器材來讀取,只要用不同的方式解讀,就會得到不同形式的結果。您還記得很久以前,小教授電腦是用卡式錄音機來作為程式的存取介面,此時卡式錄音機就是數位訊源,而不在是類比訊源了。
簡單一句話,載體上記載的是數位訊號,就是數位訊源;記載著類比訊號的,當然就是類比訊源了。
那麼,到底要怎麼分辨數位訊號和類比訊號呢?
「數位訊源」顧名思義,這種訊號是以一組組的數字所組成的。換句話說,在沒有轉換成類比訊號之前的數位訊號,就是一連串沒有意義的數字。然而經過適當的解碼過程之後,這些無意義的數字可能代表著一首歌、一部影片、或是一套電玩程式。而將無意義的數位訊號解讀出其意義的過程,我們稱之為數類轉換(D/A Convertion)。當然,在這個過程中,負責轉換解讀訊號的晶片或程式一向是來者不拒的,既然無論是VCD、CD唱片、或是遊樂器的遊戲光碟,都是以數位訊號的方式,紀錄在同一種載體 — CD-ROM上。理所當然,它們可以被同一種訊源設備所讀取,甚至這三種軟體的載體連記載訊號的格式(Format,載體要紀錄數位訊號前,要先經過格式化的過程,以確定這些數碼訊號的存放形式。在不同的格式下,相同結構的載體將有不同的記憶容量)都相同。這也是為什麼當您把VCD或遊戲光碟放入一般的 CD唱盤中的時候,它仍然可以正常的工作,但解讀出來的卻是一陣陣的高頻噪音。因為CD唱盤的讀取系統,雖然可以讀取VCD或遊戲光碟的資料,但唱盤中的數類轉換系統卻是針對解讀CD唱片的16bit PCM音源所設計。遇到VCD上的MEPG影音訊號,或是遊戲光碟上的程式碼,仍然將之當作PCM音源來解讀,其結果當然是一堆噪音了。
至於為什麼用VCD放影機來讀CD唱片的時候,讀出來的卻是一般的音樂?這是因為VCD放影機中,同時具備了PCM與MEPG二種數位訊號的解碼系統。而 VCD影碟片上,存有與CD唱片不同的辨識碼,當VCD放影機讀到這組辨識碼時,就會用MEPG這套解碼系統來解碼,否則就將其當成一般CD唱片,則以 PCM系統解碼。至於先發明的CD唱盤,因為無法辨識這個辨識碼,於是通通將其當成CD唱片解讀,結果當然是一陣陣噪音。
這下子你懂了吧,各種數位訊號都要有專用的D/A轉換系統來解讀,這也就是即使DVD-Video和DVD-Audio都以DVD-ROM作為載體,但先前推出的DVD-Video光碟機卻無法讀(嚴格說,應該是可讀不可解)DVD-Audio唱片的原因。
為什麼電腦沒接MEPG解壓卡,也可以看VCD呢?
雖然我不清楚當時SONY和Philips在設計CD的時候,為什麼要將音樂訊號數位化來儲存,但在電腦科技進步、中央處理器速度愈來愈快的今天,這樣的作法卻帶來意想不到的好處。所有的數類轉換過程說穿了都是一連串繁複的計算,如果我們有一只很強的計算晶片,配合上不同的解碼程式,理論上它可以解讀所有不同的數碼資料。所以,要是您想用電腦看DVD-Video的影碟,卻又不知道要不要買MEPG 2解壓縮卡的時候,店員一定會詢問您電腦的CPU與影像卡規格,因為他得確認您的硬體速度,是否足以處理MEPG 2規格數位影像的解碼工作。所以說,一部可以通解CD唱片的PCM音源、DVD-Video的Dobly Digital、以及dts等多種數位音訊的多聲道解碼器,並不用準備這麼多套數類解碼系統,只要用一顆夠強的CPU,搭配上各種不同的解碼程式,就可以解各種不同的數位音訊了。
目前到底有哪幾種數位訊源
這個問題並不好回答,我們簡單將數位音源先分為二類,一類是以程式控制音源器發生,像電腦執行Midi訊號驅動取樣音源、或電視遊樂器中的音源晶片模式都可視為此類。至於另外一類則是將收錄現場演奏(不是一般所謂的Live演出,而是指實際發出聲響的演奏過程)錄音數位化後的訊號,轉換成類比訊號發聲的器材,像CD、MD、DAT甚至於現在流行的MP3都屬於此類,而且可以分為壓縮與未壓縮二類。
嚴格來說,我們討論到的第一類數位訊源其實該算是一種樂器,而不算是一種音響器材。不過,筆者考慮到現在有愈來愈多的電腦都配備有音源器(也就是一般所謂的音效卡),它所使用控制音源器產生音樂的程式檔資料量,要比PCM、MP3的音樂檔要小得多(因為這種檔案所紀錄的只是演奏音樂的方式),也因為資料量小,使得它更適合網路傳輸,而成為現代樂迷獲取音樂資訊的另一種方法,所以也將之列為數位音源的一種。日劇「網路情人」竹野內豐誤傳給女主角,而產生後來一連串愛情故事的音樂檔,就是這樣的形式。既然可以當成傳遞愛意的工具,當然可以將之視為一種音樂訊源了。
當然,由於這種檔案只是演奏音樂的模式,而非音樂的本身,所以發出來聲音的優劣,完全取決於音源器的素質。還記得多年以前中華商場還在的時候,電腦配備的音效卡主要還是以FM音源為主。當時位於忠棟的一家軟體公司,跑遊戲的時候使用Roland的PCM音源產生器播放配樂,出來的效果可說讓習慣於FM音源簡陋聲音的電腦玩家們驚嘆不已,不明就裡的人還以為老闆使用的音響系統特別好呢!現在,隨便一張音效卡,或隨便一部遊樂器配備的音源晶片,其素質大概都比十多年前的高價製品要好,所以現在以這種方式發聲的音樂品質已經沒有太大問題了。
事實上,如果您可以取得作曲家作品的程式碼(Midi檔),配合和作曲家使用相同廠牌的音源器發聲,得到的結果將可能是最接近原作的聲音。
我們再談談第二類,也就是一般使用的數位訊源吧!
到底什麼是16bit/44.1kHz
剛接觸音響初哥讀者,一定還對於16bit/44.1KHz這個規格的意義尚不甚瞭解。簡單的說,44.1KHz就是在一秒鐘,對聲音做44,100次的取樣,而16bit則代表著資料精度。我們都知道,一組音波間是沒有任何段落的,但我們要用一組數字來表達這個音波,就一定要將它分隔才行。
我們以CD上的PCM音源規格來作例子,它的聲音數位化是這樣進行的:先決定擷取音波頻段的範圍(例如最常用的20Hz—20KHz),然後就像在方格紙上描圖形一樣,我們將這個範圍分割成好幾段,再將這些區段依序標上0、1、2、3……做為它們的代表名稱。很明顯,這個範圍被分得愈細,標出來的位置就會更加精確;但愈精確的資料,代表的是需要容量愈大的資料載體與更快速的資料讀取系統,得用速度更快的計算晶片來分割還原;大量的資料也需要更大頻寬的傳輸線路,這些都牽涉到制定規格的技術力,和設備的製造成本是否合乎經濟利益。CD的規格是將這個範圍分割成2的16次方,也就是65,536個區段。
還有一個因素就是得決定我們要作多大的取樣數,也就是每秒中我們要對音樂取出機個樣本。當然,取的樣本數愈多,得到的資料會更加精確,除了前述的因素會再度影響這個數值的決定外,取樣的頻率還牽涉我們能製造出多精確的震盪器,如果決定時序的震盪器不夠精確的話,根本沒法子取得正確的資料。就像你用間隔大小不同的方格紙描圖,得到的圖形一定會歪七扭八一樣。CD的取樣頻率前面已經說過了,每秒鐘四萬四千一百次(44.1KHz)。
現在您可以計算每分鐘的音樂資料量有多大了吧。每次取樣的資料量是16bit,每秒取樣44,100次,每分鐘60秒,所以一分鐘 16bit/44.1KHz的PCM規格音源有16╳44,100╳60,答案是42,336,000bit,不過因為CD中儲存的音樂都是立體聲規格(兩個聲道),所以上面那個數字實際上還要乘以二。換句話說,一分鐘16bit/44.1 KHz的PCM規格音樂,您要用大約10Mbytes的資料載體 — 硬碟也好、CD-ROM也好,來進行儲存。而CD推出的七○年代末期、八○年代初期硬碟設備尚未普及,軟碟片則還是5.25吋的低密度磁片,即使雙面都使用,每片的資料容量也不過是0.3Mbytes左右;當年個人電腦仍是8bit的Apple II,中央處理器速度也只能在10MHz左右徘徊。您現在知道CD在當時,為何會被稱作「劃時代產品」的原因了吧!
壓縮後的數位音樂軟體,效果是否會比較差
事實上,這個問題的答案並不像所想的那樣容易肯定。如果我們將紀錄同樣內容的16bit/44.1KHz與24bit/96KHz二種格式PCM錄音,再將後者的資料量壓縮至與前者相同,那麼未壓縮過的未必會比壓縮過的聲音優秀。尤其是現在數位資料的壓縮技術愈趨成熟,再加上演算晶片不斷速度超越以往,價格也不斷下降,好的壓縮技術與更快的演算晶片,都能使壓縮數位音源的未來性更為寬廣。如果您還懷疑現今數位壓縮技術,您可以比比看LD與DVD- Video的影像畫質。DVD-Video播放出來的MPEG 2影像不但經過數位化,還經過壓縮,但是得到的效果不但不比LD差,還猶有過之呢!
其實,任何影音軟體的品質優劣,和製作的過程有著很大的關係。如果母帶的製作先天不良,那麼使用再優秀的規格去重製,其結果都會讓人嘆息。懷疑這點的人不仿找個機會去比比SACD和CD的差別,相信必有所獲。
我該選怎樣的數位音源,或是應該選擇數位音源嗎?
講到這裡,其實該介紹的有關數位音源基本知識都已經介紹得差不多了。接下來,該告訴大家如何選擇適合自己的數位訊源,後面的課程再詳述選擇優秀的數位訊源器材 — 尤其是CD唱盤的重點。
雖然有些音響前輩可能會告訴您,聽LP才是音響迷一族至高無上的享受,但目前市場上由數位訊源稱霸卻是不爭的事實。除非您永遠不想聽阿May、許如芸的流行歌,除非您願意花數倍的價格買軟體(還不見得買得到),除非您願意聽音樂前多多少少做些調整的工作,否則,買部CD吧!
還有呢?目前個人電腦的普及率相當高,假如您家中有一部效能較高,並附有音效卡的多媒體電腦,就可以聽MP3及許多以電子合成器做成的音樂檔案。如果您的電腦還加裝CD-ROM或DVD-ROM光碟機的話,更能夠聽CD或DVD-Audio(可能、不一定)。再加部數據機的話,就可以從網路上下載音樂了。當然,就音響效果來看的話,它們的音效與「好」的確還有一段距離。不過,至少它們是方便的,而且可以提供一些純音響無法帶來的樂趣,如自行複製壓縮、自己作曲編曲等。
上課上班要錄音,您還在用錄音帶嗎?那還真是有夠落伍的。或許可以考慮試試MD,長達150分鐘以上的錄音時間(單音模式),不管遇到再多話的上司、老師,或是開再長的會議,都可以應付自如。MD還有一個好處,它的隨身聽機型聲音要比同功能的卡式錄音座好得多,使用上則比CD隨身聽方便得多,加上了轉接器帶上車用,也有相同的優點呢!
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