CD沒有高頻

[RogerShih]

錄音錄到的不僅僅只是基礎音而已，當然也包括泛音等等其它音樂資訊，舉個例子，我以前聽MIDI音樂，總是會覺得MIDI的音色不夠真實，如果取樣只要取基礎音就夠了，那資料量不會很大，看波形也很單純，一個樂器的基礎音如果只是4000Hz這樣的話，那Cooledit產生波形就可以了吧？:P

嗯，這由學過音響學的朋友來說明會比較好:)



怪了，討論區有Bug


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[Monster]

to 阿毛 :
是指它的振幅變化和取樣上無關...
所以24bit44.1khz 和16bit44.1khz 在單位時間面對同一頻率取的點是一樣的,只是能表現出更細微的差異
但因為高bit數所需存的數位資料大..再加上高取樣......所以目前高容量的碟片是必要的
其實個人覺得.... 數位產生的丟失在所難免...而且混音時錄音師的好惡也會影響到最終結果...所以覺得去追求'原音'實在是有點......
To RogerShih
關於打敗LP這點.... 可能要考慮到幾點...可攜性和耐用性....等..
CD player 可以做的很小且片子好帶...現在一堆可耐震的...唱也唱不爛....
LP並不輸在音響及音樂性上...這也是還有一群人抱LP不放的原因...
Tape... 唉.... 完全沒優勢自然被淘汰...

[RogerShih]

Monster:

我了解，我說的也就是CD打敗LP重要的因素，方便、保存時間長、體積小，這也是數位化時代的優勢。

小時候聽的LP和大TAPE都沒了，我還記得那時聽過鄧麗君、江玲、沈雁、鳳飛飛的LP哩，還有大TAPE，都是大大台的卡啦OK在用的

我覺得迷LP的人，大多數也有比較懷舊的心境


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[阿毛]

感謝大家讓我把一些東西弄清楚，跟大家說聲謝謝。在音樂理想國http://www.webjiin.com/rom/的討論區仍有些朋友解答這個問題，節錄兩個，跟大家分享。



Michael Chen 於 2/27/01 7:48:50 PM

林老師在約十年前便和我談過他對CD及LP的看法.阿毛提到的確是多手傳播後的話.基本上林老師對CD沒什麼興趣和好感. 他的CD唱盤是學生送的廉價機. 幾片CD也是別人送的.多年來一直沒有改變. 上次和老師提過這個網站. 林老師也有興趣和大家上網聊天.不過因老師中打奇差無比. '約三分鐘打五個字'. 除非友人幫他英翻中.否則難度有些高.林老師目前閒雲野鶴.不問世事. 音響界的怪像他看多也聽多. 拿來和我等小輩嗑嗑牙. 很多事也不必拿出來發表. 免惹爭端. 舉例來說林老師對大家玩線材便大不以為然.網上諸公手上有十幾萬線材的人大有人在.每個人對音響的看法和玩法各有不同. 林老師已是隱士高人. 基本上我也不願見他上網可能遭到不敬的對待.

LP和CD孰優其實並不重要. LP的時代確實是過去了. 現在要玩LP要付出更多的心力和金錢及時間.喜歡LP又不怕麻煩的就跳下來玩. 怕麻煩又沒時間的還是聽聽CD比較實在.


DeanL 於 2/27/01 2:33:08

To all and 阿毛,
關於數位訊號，小弟之前有修過基本課程，在此野人獻曝一下...

嗯， sampling theorem 說起來長篇大論，我先擇要說說好了。
在電腦世界裡，資訊量都是離散的，相對於真實世界的連續資訊（巨觀而論，不考慮量子的話）。要給電腦把資訊存下來，總是要在一串連續的訊號中，不斷地 pickup 瞬間的狀態(1)，再將瞬間的狀態量化(2)，電腦才能加以處理。在這樣的過程中，出現了兩次資訊失真的轉換，(1) 是取樣(Sampling)，也就是去時間化的過程，舉個例子，大家知道電影是用膠卷一張一張拍出來的，連續的影像在拍攝的過程中，就變成一張張的影像，訊號的取樣也是如此，但其中的基本原理並不相同，容後再述。(2)是量化(Quantization)，大家知道物理性質，如音壓是連續的，可是電腦所儲存的資訊，必需是有限精度。量化的過程，就像大家拿著一隻尺在量長度，你能讀出來的，總是有一個精度的上限，物理資訊的觀測與量度，無論如何都會是個量化的過程。之前大毛所提出的 bit數，指的就是量化的精度。16 bit 指的是每一個取樣點有 65536 個音壓狀態。所以實際上，在刻刻盤時，也是有量化的問題，考慮到讀取寫入時的反應速度，在製做唱片之前，會先經過幾道 filter ，把太高和太低的頻率濾掉，而且為了讓唱頭能工作順利及符合人耳聽覺模型的最大效益，還要經過標準的等化器，放大或縮小某一頻帶的值。

關於怎麼玩連連看，以及連連看的點要多少才符合所需，等會有空我再 post 好了。上課去。


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[sam]

我現在又有一個疑惑,平時大家不是都說人類的聽覺系統對於20KHZ以上的聲音就已經幾乎聽不見了...那如果在pcm中的pre-alias filter中把大於20KHZ的訊號濾掉,那麼不是只要取稍大於40KHZ的sampling rate的話就夠了?(要稍大於40KHZ是因為pre-alias filter不可能是ideal low-pass filter,並為了使reconstruction-filter設計的簡化)
為什麼後來的SACD還要把sampling rate定的那麼高,我覺得要把sampling rate定的那麼高的話,那在
pre-alias filter的部分也應該是有相對很高的截止頻率才有意義吧......可是如果我們的聽覺無法去聽到那些高頻的聲音的話,那麼SACD把sampling rate定的那麼高是否真的對音質有很大的提升?(當然SACD的quantization error會比較小,這必然是對音質有幫助)

新手...新手.......

[Andantino]

我覺得最大的迷思是「人耳聽不到20KHz以上的聲音？」

[阿毛]

【關於高音】

論述一：人耳聽不到20KHz以上的聲音
實證：放給你聽，你真的聽不到。

論述二：加超高音到上百KHz有幫助
實證：放給你聽，你真的聽出差別。

公說公有理，婆說婆有理。
我的想法是這樣的，音樂到底不是單一頻率，聽不到一個單一頻率，不代表聽不到這單一頻率組成的整體音樂。尤其當泛音與基音有互相影響的成份時。





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[JCP]

單純聽20khz以上的聲波聽不到，可是他們會影響聽的到的聲波，有點像借屍還魂。所以這些屍還是要的。這就好像單純聽某些喇叭高音單體的聲音是一堆雜訊，但是跟中低音單體一起發生就是好聽的音樂了。

[Lai]

我現在又有一個疑惑,平時大家不是都說人類的聽覺系統對於20KHZ以上的聲音就已經幾乎聽不見了...那如果在pcm中的pre-alias filter中把大於20KHZ的訊號濾掉,那麼不是只要取稍大於40KHZ的sampling rate的話就夠了?(要稍大於40KHZ是因為pre-alias filter不可能是ideal low-pass filter,並為了使reconstruction-filter設計的簡化)
為什麼後來的SACD還要把sampling rate定的那麼高,我覺得要把sampling rate定的那麼高的話,那在
pre-alias filter的部分也應該是有相對很高的截止頻率才有意義吧......可是如果我們的聽覺無法去聽到那些高頻的聲音的話,那麼SACD把sampling rate定的那麼高是否真的對音質有很大的提升?(當然SACD的quantization error會比較小,這必然是對音質有幫助)

新手...新手.......

小弟就所學過的信號與系統&DSP提供一些看法...
在Nyquist rate中,是說sample rate必須是被取樣信號的'最高頻率'的兩倍以上,但是,這是在指在'最理想'的情況,在實際的情況下,兩倍是絕對不夠的,連四倍都很勉強.這裡有篇文章,你可以看看...

http://freehomepage.taconet.com.tw/This ... ticle1.doc

http://freehomepage.taconet.com.tw/This ... ch/np3.htm

SACD工作方式跟目前我們用的DAC不同,它相當於
24Bit,44.1KHz的傳統DAC,跟DVD-Audio的24Bit,192KHz還差的遠...

[天毅]

這篇文章真讓我獲益良多!!

20KHz的聲音音該還是有釵h人能夠聽見的，依我電子學老師所言，在電視打開，有畫面輸出的情況把所有的聲音源全關掉，就會產生近忽20khz的聲音，仔細聽會有嘰∼的聲音(如果電視關掉還有聲音表示你耳多有點耳鳴^_^;)，或釵酗H聽不見，但是有人就對這聲音很敏感...

(其他號稱為可被頻甚至四倍頻掃描的我就不知道了=_=;)

[Monster]

可是那種聲音聽多了會很煩躁
而且現在電器又這麼多
聽見到底好不好呢.... 唉 ....

[Patrick]

小p覺得
音響學應該屬於科學
若有目前科學理論無法解釋的現象
只能說科學理論還不完備

我的認知是這樣
人耳聽不到的聲音不是不重要
事實上他們決定音色

決定音色的是泛音
它們還在人耳聽得到的範圍內

這就好像單純聽某些喇叭高音單體的聲音是一堆雜訊，
但是跟中低音單體一起發生就是好聽的音樂了。

對於'高音單體'發出的
應該是指5-22kH左右樂器的泛音
(是吧?
小p不希望自己成為錯誤資訊的散佈者
若有錯漏請跳出來用力指正)
大約還在人耳聽覺的範圍內
若仔細聽可以聽到嘶嘶的聲音

論述二：加超高音到上百KHz有幫助
實證：放給你聽，你真的聽出差別。

至於'幾百kHz'的'超高音單體'
小p實在未曾耳聞
不曉得是否有人可多作介紹?
例如發音的頻率範圍等

小p所不解的是
依照cd的規格
根本不可能記錄超過44kHz以上的頻率
訊源就已經沒有的東西了
除非大羅神仙下凡
如何能無中生有呢?
難道只是把訊源頻率加個十倍百倍播出而已?
有誰能介紹一下它的工作原理嗎?


Edited by - Patrick on 03/06/2001 07:42:18

[Patrick]

節錄音響論壇網站http://audioart.audionet.com.tw/
劉漢盛先生的部分文章(若有不妥請告之刪除)

音響的理性思維 音響二十要 劉漢盛

音響第三要：高、中、低各頻段量感的分佈與控制力

這個項目很容易瞭解，但也很容易產生文字傳達上的誤解。怎麼說呢？大家都會說：這對喇叭的高音太強、低音太少。這就是高、中、低頻段的量感分佈。問題出於如果把從20Hz到20KHz的頻寬祇以三段來分的話，那必然會產生「不夠精確」的混淆。到底您的低音是指那裡呢？多低呢？為了讓形容的文字更精確，有必要把20Hz-20kHz的頻寬加以細分。照美國TAS與Stereophile的分法很簡單，他們把高、中、低每段再細分三小段，也就是變成「較低的中頻、中頻、較高的中頻」分法。這種分法就像十二平均律一般，相當規律化。不過用在中國人身上就產生了一些翻譯上的小問題，如「較低的中頻」我們稱作「中低頻」還是「低中頻」？那麼較高的低頻呢？「高低頻」嗎？對於中國人而言，老外這種分法恐怕行不通。因此很早以前我便參考樂器的頻寬，以及管弦樂團對聲音的稱呼，將20Hz-20KHz的頻率分為極低頻、低頻、中低頻、中頻、中高頻、高頻、極高頻等七段。這七段的名詞符合一般中國人的習慣稱呼，而且易記，不會混淆。

極低頻

從20Hz-40Hz這個八度我稱為極低頻。這個頻段內的樂器很少，大概祇有低音提琴、低音巴松管、土巴號、管風琴、鋼琴等樂器能夠達到那麼低的音域。由於這段極低頻並不是樂器的最美音域，因此作曲家們也很少將音符寫得那麼低。除非是流行音樂以電子合成器刻意安排，否則極低頻對於音響迷而言實在用處不大。有些人誤認一件事情，說雖然樂器的基音沒有那麼低，但是泛音可以低至基音以下。其實這是不正確的，因為樂器的基音就是該音最低的音，音祇會以二倍、三倍、四倍、五倍…等的往上爬高，而不會有往下的音。這就像您將一根弦繃緊，弦的全長振動頻率就是基音，二分之一、三分之一、四分之一、五分之一…等弦長的振動就是泛音。基音與泛音的相加就是樂器的音色。換句話說，小提琴與長笛即使基音（音高）相同，音色也會有不同的表現。

低頻

從40Hz-80Hz這段頻率稱為低頻。這個頻段有什麼樂器呢？大鼓、低音提琴、大提琴、低音巴松管、巴松管、低音伸縮號、低音單簧管、土巴號、法國號等。這個頻段就是構成渾厚低頻基礎的大它琚C通常，一般人會將這個頻段誤以為是極低頻，因為它聽起來實在已經很低了。如果這個頻段的量感太少，豐潤澎湃的感覺一定沒有；而且會導致中高頻、高頻的突出，使得聲音失去平衡感，不耐久聽。

中低頻

從80Hz-160Hz之間，我稱為中低頻。這個頻段是台灣音響迷最頭痛的一段，因為它是造成耳朵轟轟然的元兇。為什麼這個頻段特別容易有峰值呢？這與小房間的長、寬、高尺吋有關。大部份的人為了去除這段惱人的峰值，費盡心力吸收這個頻段，使耳朵不致於轟轟然。可惜，當您耳朵聽起來不致轟轟然時，下邊的低頻與上邊的中頻恐怕都已隨著中低頻的吸收而呈凹陷狀態，而使得聲音變瘦，缺乏豐潤感。更不幸的是大部份的人祇因峰值消失而認為這種情形是對的。這就是釵h人家裡聲音不夠豐潤的原因之一。這個頻段中的樂器包括了剛才低頻段中所提及的樂器。對了，定音鼓與男低音也要加上去。

中頻

從160Hz-1280Hz橫跨三個八度(320Hz、640Hz、1280Hz)之間的頻率我稱為中頻。這個頻段幾乎把所有樂器、人聲都包含進去了，所以是最重要的頻段。讀者們對樂器音域的最大誤解也發生在此處。例如小提琴的大半音域都在這個頻段，但一般人卻誤以為它很高；不要以為女高音音域很高，一般而言，她的最高音域也才在中頻的上限而已。

從上面的描述中，您一定也瞭解這段中頻在音響上是多麼重要了。祇要這段頻率凹陷，聲音的表現馬上變瘦了。有時，這種瘦很容易被解釋為「假的凝聚」。我相信有非常多的音響迷都處於中頻凹陷的情況而不自知。這個頻段的重要性同時也可以從二音路喇叭的分頻點來分析。一般二音路喇叭的分頻點大多在2500Hz或3000Hz左右，也就是說，2500Hz以上由高音單体負責，2500Hz以下由中低音單体負責。這2500Hz約莫是1280Hz的二倍，也就是說，為了怕中低音單体在中頻極限處生太大的分頻點失真，設計師們統統把分頻點提高到中頻上限的二倍處，如此一來，最完美的中頻就可以由中低音單體發出。

如果這種說法無誤，高音單體做什麼用呢？如果您曾經將耳朵貼近高音單體，您就聽到一片「嘶嘶」的聲，那就是大部份泛音所在。如果沒有高音單體發出嘶嘶的音，單用一個中低音單體來唱音樂，那必然是晦暗不堪的。當然，如果是三音路設計的喇叭，這段中頻絕大部份會被包含在中音單體中。

中高頻

從1280Hz-2560Hz稱為中高頻。這個頻段有什麼樂器呢？小提琴約有四分之一的較高音域在此，中提琴的上限、長笛、單簧管、雙簧管的高音域、短笛的一半較低音域、鈸、三角鐵等。請注意，小喇叭並不在此頻段域中。其實中高頻很容易辨認，祇要弦樂群的高音域及木管的高音域都是中高頻。這個頻段很多人都會誤以為是高頻，因此請您特別留意。

高頻

從2560Hz-5120Hz這段頻域，我稱之為高頻。這段頻域對於樂器演奏而言，已經是很少有機會涉入了。因為除了小提琴的音域上限、鋼琴、短笛高音域以外，其餘樂器大多不會出現在這個頻段中。從喇叭的分頻點中，我們可以發現到這段頻域全部都出現在高音單體中。如我前面所言，當您將耳朵靠近高音單體時，您所聽到的不是樂器的聲音，而是一片嘶嘶聲。從高音單體的表現中，可以再度證明高音單體幾乎很少發出樂器或人聲的基音，它祇是發出基音的高倍泛音而已。

極高頻

從5120Hz-20000Hz這麼寬的頻段，我稱之為極高頻。各位可以從高頻就已經很少有樂器出現的事實中，瞭解到極高頻所容納的盡是樂器與人聲的泛音。一般樂器的泛音大多是愈高處能量愈小，換句話說，高音單體要製造得很敏銳，能夠清楚的再生非常細微的音。從這裡，發生了一件困擾喇叭單體製造的事情，那就是要如何兩全其美？什麼是「兩全」？您有沒有想過，假若一個高音單體為了清楚再生所有細微的泛音，不顧一切的設計成很小的電流就能推動振膜，那麼同樣由這個高音單體所負責的大能量高頻與中頻極可能就會時常處於失真的狀態，因為這二個頻段的能量要比極高頻大太多了。這也是目前市面上釵h喇叭極高頻很清楚，卻容易流於刺耳的原因之一。

[JamesT]

阿毛所提出的論述一, 人耳真的聽不到極高頻 ( 數字因人而異, 我現在23歲, 20kHz的正弦波我還聽得滿清楚, 所以我想我能聽到的聲音應稍高於20kHz, 可是我隨便舉個30kHz好了, 這一定真的聽不到了 )。

真的感覺不到, 連播放大強度都聽不到了, 小強度的泛音更不可能聽到。

阿毛所提出的論述二, 嚴格來看的話, 可以被批評得很慘, 這個論述一點都不嚴謹。加個超高音, 系統的頻響就變了, 喇叭對於擴大機而言, 負載就變了, 分音器還根本不要去想它就知道「可以分辨出差別」是必然的結果。

那為什麼CD不夠好? 為什麼新的音訊規格要開成那樣? 是因為「時間解析度」!

人耳解析聲音的模式, 其實是Frequency domain的, 人腦能做real-time的Fourier Transform, 而且還能做real-time的pattern matching, 而這個動作, 人腦處理聲音資訊的時間解析度是很高的, 其精度可達到微秒的數量級。

看到這裡, 應該有些人已經知道為何「CD有所不足, 要提高資料量」了。

依取樣理論, 當處理對象是音頻時, 取樣率44.1kHz是夠了, 但是在數位濾波器只能做有限的運算的情形下, 相位資訊的正確取回是有困難的 ( CD剛出來的早期, 連數位濾波都還沒用上, 就更別提了, 被批評到體無完膚 )。

相對於人腦這種專長於real-time processing的東西來說, 相位偏差很容易感覺得到的。而這一點, 就是讓人覺得LP比CD還要「傳真」的重點。所謂傳真, 就是像真的一樣。要讓數位音響發出的聲音, 更像真的一樣, 就要提高「時間解析度」。

DVD-A是沿用PCM, 然後把取樣頻率提高到192kHz; SACD則改用PWM。有人說SACD相當於24bit/44.1kHz, 我覺得這個看法滿有問題的, 基本上24bit/44.1kHz計算起來, 資料流量與SACD不同, SACD的資料流量是CD的4倍, 而且PWM根本而言是要犧牲量化解析度來求取時間解析度的作法, 所以我覺得SACD其精神上比較接近16bit/176.4kHz的PCM, 不過這種比喻法只是方便我們想像用的, 實際上PWM就是PWM, 是另一種東西, 不是任何PCM的equivalent, 觀念上務必注意。

不論DVD-Audio或SACD, 都是要解決時間解析度的問題。

[RogerShih]

SACD的規格應該相當程度的取決於PWM -> 類比波形的轉換過程，我之前因為不了解PWM，以致說了蠢話，非常抱歉。

想請教JamesT一個問題，將CD轉成WAVE以後聆聽，是否可以避免掉JC引起的麻煩？

這個問題和前一段日子MD的盛行也有些關係，因為去掉了複雜的機械物理結構，比較起來MD這類的數位電子化的儲存裝置，聲音是否理應比較好？(先暫時撇開破壞性壓縮的影響不談)



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[JamesT]

to RogerShih

JC 是? 你是指 Jitter Error (時基誤差)?

你問說轉成wave檔來播的Jitter Error會如何, 那要看你是跟誰比, 還有你整個設備是怎麼走的。

我想, 用電腦播的話, 時脈應該是由音效卡上面的時脈電路在決定一切了......用料是什麼等級的水晶振動子, 不知道, 嘿嘿......

[JamesT]

MD <- 不能「先撇開壓縮」......因為就是要壓縮, 就是要變爛......音質殺手之名其來有自。

[阿毛]

TO JamesT

佩服！
量化解析度與時間解析度的差別說的真清楚^^
感謝



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[RogerShih]

因為站上JCP它是用數位輸出透過744音效卡接DAC，跟一般CD-ROM接DAC比較起來，我自己感覺是WAVE由數位輸出會比較好，尤其如果用CardDeluxe這種沒有AC97限制的音效卡來輸出，效果應該是很不錯吧？

我在想如果像MD這種裝置，但不壓縮，或是不做破壞性壓縮的話，音質應該是比一般的CD隨身聽甚至不少CD Player要好才對吧。嗯，再找找一些資料來看好了。

JamesT，有什麼地方或是書籍可以提供參考的？或是網路上那裡有比較完整的資料？


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[JamesT]

to 阿毛

我覺得我剛才PO的那篇還講得不是很清楚, 歡迎指教, 謝謝。

to RogerShih

其實我們不用想太多, 重點抓到即可, 重點就是時脈是怎麼來的, 無非就是PLL和時脈電路。道理是簡單得很, 問題只在於機器到底從頭到尾是怎麼動作的, 這方面的資料才真的找不到, 要不然就要拆開來追電路研究一番......