單位元 VS. 多位元

[McCracken Harry]

以下是從音響論壇節錄的 覺得有蠻多不錯的觀念 所以就貼上來讓大家瞧瞧

從去年開始，數位音響領域裡最讓人關心的就是1Bit單元理論。這種理論把大部份的音響迷弄得迷迷糊糊的。什麼是單位元？以前各廠家不是競相發展多位元系統嗎？從飛利浦最早的14位元、到16位元、18位元、20位元、甚至25位元。多位元的發展基礎不是說可以增加到動態範圍，而且可以使解析力更好嗎？為什麼現在反過來追求單位元系統呢？難道音響界也有反螞k真的現象嗎？這些問題早己懸在音響迷心中多時，而面對不斷推出的單位元新機種，到底是要買還是不買？我想，買與不買恐怕還在其次，音響迷主要的疑惑可能在於：單位元是否一定比多位元要來得優秀，如果答案是肯定的，那麼多位元的機種豈不是馬上就沒人敢買了？如果答案是否定的，那麼發展單位元的用意在那裡？由於此次要評論的Marantz CD-11與Meridian 208皆是單位元中「位元流」(Bit Stream)的作法，因此正式評論之前，簡單的為讀者們講述單位元的一些理論。


Edited by - McCracken Harry on 04/02/2001 19:50:09

由 阿毛 於 02/23/2002 03:09:05 修改

[McCracken Harry]

從多位元談起

在談到單位元之前，我們先從多位元中的16位元 (16Bit) 及一些相關事物談起。首先我們來想想，取樣頻率設在44.1KHz會有什麼問題呢？在100Hz這個音樂訊號上它可取441個點 (44100÷100)，如果音樂訊號高達20KHz時呢，它就只能取2.2個點 (44100÷20000)。如果音樂訊號 (泛音) 高過22KHz呢，則每一個半波 (音樂訊號是由一個正半波、一個負半波組成完整的全波) 都還取在一個點。這也就是說，音樂訊號在22KHz以上就被像菜刀切豆腐般硬硬的切掉了。這種現象也就是一般人詬病數位錄音高頻表現不夠好的原因之一。

65536這個數字

現在我們再回頭來看看16Bit代表什麼意義。在資訊的量上，它代表著65536這個數字 (2的16次方)，如果把這個數字平均分給正負半波，則每一個半波是32768。這32768代表著什麼意義呢？代表著半波上有三萬二仟七百六十八種強弱的電壓。換句話說，從零電壓一直到最高的電壓中，16Bit的系統可以允釵陶o麼多的強弱變化。這些強弱變化有什麼用呢？這就好像連連看的遊戲一樣，每一個進來的類比音樂訊號都要在這些個不同強弱的電壓中找到一個完全相同的對應點。數位類比轉換器就是靠著這個連連看的遊戲把類比化成數位，又由數位變回類比。有三萬多個點可以對應，應該是萬無一失了吧！事實上可不是如此，因為音樂訊號的強弱是瞬息萬變的 (音樂訊號的強弱變化就是電壓的強弱變化)，有些類比訊號會剛好的找到一個對應點，但是很不幸，有些音樂訊號會高不成，低不就，就剛好卡在原先安排好的二點之間，這就產生了錯誤的訊息，也就是由於錯誤而把原來的音樂訊號改變了。

必須眼明手快

當錯誤的訊息發生之後，在聆聽者的聽感上會有什麼問題呢？可能就會有小提琴質感不夠，松香味不足，銅管刺耳等種種問題出現。這個「對不上」的問題到底有沒有辦法改善呢？相當困難！讀者們想一想，除了能不能對準的問題外，還要考慮能不能「抓得準」，因為音樂訊號的變動速度實在太快了，因此D

[JamesT]

寫手寫出來的東西讓人想挑錯都覺得累......
當成笑話看看......



Edited by - JamesT on 04/04/2001 01:47:45

[McCracken Harry]

To JamesT:

真的有很多錯誤的觀念?
如何是這樣的話
我考慮把文章刪掉

可以略舉一二嗎?
或酗]可以釐清大家的觀念

[JamesT]

OK。

一開始說什麼「反螞k真」讓我覺得好笑, 1-bit只是一個產品名稱, 實際上PWM是調變的技術, 和直觀的PCM根本沒什麼相關, 何來「反螞k真」?

第一段「從多位元談起」, 講的東西反正只是基本理論, 雖不嚴謹但算了。反正44.1kHz, 16bit確實是不足。但講到什麼「眼明手快」又在胡扯了, dither關「眼明手快」Ｘ事啊(消音...)。dither是為了重現錄音時的小訊號所用的技巧, 因為人對於聲音的感應是以pattern matching方式加以解析的, 所以dither就是讓小訊號稍微放大, 而且調整它在取樣中的pattern(講難聽一點, 是人為的、人造的), 讓小訊號「浮現」出來, 但這樣確實讓細節增多, 讓音樂資訊更豐富, 何樂而不為? 跟「眼明手快」無關。

「極弱音有問題」根本不是LP比CD好的地方, 拜託, 這是LP比CD弱的地方耶, 黑的被講成白的。

ZERO CROSS的問題, 只被提出來, 但是卻沒給解釋!? (提出名詞之後講了一堆不相干的廢話, 耍讀者嗎?) ZERO CROSS是因為CD用2's complement的算數, 所以資料由負轉正或由正轉負(zero cross)的時候, 常常會有大半的位元要同時由零變一或由一變零, 理想上當然電子開關都是同時切的啦, 但是實際上就是大家開關的時間總有小差距, 結果就會造成有一個極短的瞬間, DAC輸出和資料的值相差極大的錯誤值(在切換瞬間) = 雜音 OR 失真。

有一件事情講對了, 就是電阻的誤差值在電阻梯式的多位元DAC中影響極大, 所以做到好就很貴, 成本的確是單位元式的優勢所在。但是這關「ZERO CROSS失真」Ｘ事啊(再次消音...)! 這個寫手搞什麼啊? 牛頭不對馬嘴的, 趕稿趕到頭腦不清楚囉?

接下來他想介紹單位元可是只用了三、四段, 什麼重點都沒講到, 不過單位元的實作方式比多位元難懂, 要有電路學和數學基礎, 可能也不怎麼有趣, 所以這部份就算了吧。

[RogerShih]

總覺得這篇文章的一些說明跟ACDC那邊很像

1Bit系統的好壞，主要取決於PWM脈衝波形轉類比的部分，這部分的電路做的好，可以取得漂亮的聲音變化曲線，而且比較不容易有大動態失真。

多位元系統，也就是PCM，它的失真就不像一般認為的波形失真那麼簡單，它的失真也閉O像原本正電壓的電壓值32767，有可能變負的-32767，而這種失真，讀錯一個Bit的資料，就有可能發生，所以多位元系統如果失真，感覺會比較明顯。

這也是多位元系統特別要求訊號讀取穩定度的緣故。

如果是一般儲存在電腦裡的MP3和Wave，讀取上的失真是根本不可能的，不像CD-ROM或CD-Player，不僅讀取資料錯誤的可能性比較大，Jitter也比較容易發生。

不過會發生Jitter的地方不只在CD Player或CD-ROM上喔。

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441個點 (44100÷100)，如果音樂訊號高達20KHz時呢，它就只能取2.2個點 (44100÷20000)。如果音樂訊號 (泛音) 高過22KHz呢，則每一個半波 (音樂訊號是由一個正半波、一個負半波組成完整的全波) 都還取在一個點。這也就是說，音樂訊號在22KHz以上就被像菜刀切豆腐般硬硬的切掉了。這種現象也就是一般人詬病數位錄音高頻表現不夠好的原因之一。
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另外，上面這一段說的硬生生切掉是很怪的說法，應該是說越高頻的數位信號轉換回類比的時候，波形會越不正確，而不是被硬生生被切掉，而且Jitter的影響會越大。

但是單位元系統對這種高頻訊號就真的能夠修飾的很好嗎？小版工是不這麼認為的，主要原因也的確是因為CD 44.1Khz的取樣頻率緣故。

而單位元系統沒有缺點嗎？有，大動態音樂單位元系統的表現就比較失色，因為它不可能像多位元系統可以玩極大落差的訊號變化。對動態高的音樂而言，單位元系統的優點，反而會變成缺點。


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