数字音频音质剖析—不同精度、采样的盲听实验

我们在实验室中对16-、20-和24-bit量化精度数字音频数据的声音质量进行了比较测试，那些具有"金耳朵"的测试者将用他们的感受来告诉你不同 bit数的量化精度之间的区别。通过这些测试结果，你甚至还可以看出各种不同的采样频率之间的差别。在声学条件完善的录音室中进行测试得到的结果是非常有 说服力的，我们可以知道那些听力非凡的音频工程师们究竟听到了什么，但是留下来的一个更重要的问题是：在我们平常生活的世界中，这种不同可以被听出来吗？ 这也正是本文要回答你的。

　　尽管我们进行的实验也是有各种各样的要求，但是我们绝对没有使用那些专门用来进行听音测试的声音素材。实际上，我们要测试的是不同精度的声音 在真实世界中的情况，因此所选择的素材也是真实世界中的录音，播放的环境也是真实世界中的环境，并且采用了多种不同的音频系统。最重要的一点是，我们需要 测试这些不同精度的音轨最终被刻录到16-bit/44.1 kHz的音乐CD上后，听起来会不会有区别。

　　我们在实验中使用的软硬件材料为：我们将一些音乐家（两个古典吉他演奏者，一个小提琴演奏者和一个女歌手）请到了位于旧金山的璀璨音乐工作室 （Brilliant Studios）。我们使用Neumann公司的U87和AKG公司的C 460型麦克风来进行录音，信号通过一部Range麦克风前置功率放大器后，经过dB Technologies公司的dB 44-96转换器转换为16-bit/44.1 kHz，24-bit/44.1 kHz和24-bit/88.2 kHz的数字信号进入到Sonic Solutions数字音频系统中。（由于在Sonic Solutions系统中，要想将96 kHz的采样频率转换为44.1 kHz需要使用两台采样频率转换器，因此我们采用了88.2 kHz的采样率，这样只需要一台转换器就可以了。）

　　当音轨录制完成后，我们将其中一些音轨转换为16-bit/44.1 kHz格式，并刻录成一张音乐CD。

　　参加测试的这些"金耳朵"们能够听出其中的不同吗？

　　听音测试被分成两部分：第一部分在录音阶段进行。听音者聆听原始的音轨，采样频率和量化精度均不做改变，具体做法为，直接从Sonic Solutions系统输出数字信号，通过dB Technologies 数/模转换器后，经Meyer公司的HD-1型监听音箱回放出来。测试的结果可以说是各式各样。有些听音者很难辨别出16-bit与24-bit信号的不 同。实际上，当相同的音轨被重复播放时，听音者经常会改变他们的结论。

　　44.1 kHz和88.2 kHz之间的差别比较明显。大多数人都能够在高精度声音被回放时迅速做出判断。

　　非常有趣的一点是，有一些听音者对16-bit/44.1 kHz的音轨更加喜好。他们的观点是这些低精度的声音更加温暖且平滑，并且有一种在高精度声音中所听不到的现场感。他们认为高精度声音比较薄，声音比较 脆。其他的一些听音者不同意这种观点，他们认为高精度声音的声场更加宽阔，细节表现更佳。

　　当第一部分的测试全部结束后，我们将24-bit/44.1 kHz的音轨转换为16-bit/44.1 kHz格式，然后刻录成音乐CD。（当我们进行测试时，Sonic Solutions音频工作站中进行24-bit/88.2 kHz到16-bit/44.1 kHz转换的功能还没有完成，另外也没有硬件设备可以进行这项操作。）

　　然后我们将16-bit/44.1 kHz的版本和从24-bit/44.1 kHz转换来的版本都拿到Keyboard杂志自己的音乐工作室中，使用 Digidesign的Pro Tools数字音频工作站进行30秒片断回放。在刻录的音乐CD中共有13支这样的片断和两首全长度的原始音轨。然后我们就让听音者聆听这些声音，并填写 调查表。

　　最后的结果是：尽管我们可以听出不同精度录制出的声音有区别，但是听音者并不能说出哪一个声音片断是哪一种精度的。当我们仔细查阅这些调查表 时，发现一些听音者认为感觉"声音好"的片断是24-bit/44.1 kHz的，但事实是，他们感觉"声音好"的片断是用16-bit/44.1 kHz录制的。

　　另外一个非常有趣的结论是：有一些听音者在聆听30秒钟的声音片断时，很难辨别出不同精度之间的不同，但是在聆听全长度的音轨时，则没有问题。而对于另外一些听音者，结果正好相反。

　　不同的听音结果还与听音者使用的监听系统有关系。在Keyboard杂志的主音乐工作室中，音轨是通过一套Pro Tools音频系统和888/24 I/O（回放16-bit数据），从Event 20/20型有源音箱中回放出来的。听音者可以非常轻松地听出不同精度声音的不同。同样，当我们使用Genelec和Dynaudio Acoustics的监听系统时，也是如此。但是通过家用的立体声音响上，各种头戴耳机，在汽车中以及其他的各种环境中，就没有这么容易得出结论了。

　　最后的结论是：在对录音音轨进行听音测试阶段，大多数的听音者都认为采用24-bit录制的音轨声场更加宽阔，空间感更好，细节更加丰富，而 用16-bit录制出的声音做不到这些。这究竟是件好事还是件坏事还说不定。一些听音者感觉高精度声音所带来的负面影响（例如短时脉冲波形干扰，麦克风的 人工加工感觉等）要比其带来的正面影响大。并且，在第一部分的听音测试中，有些人就认为16-bit的声音更好。另外一些人不同意，他们更喜好高精度音频 所带来的宽阔声场和丰富细节。

　　在13个30秒钟片断听音测试中，听音者在片断回放到大约65 %处时可以得出正确的结论。而在两个全长度的音轨听音测试中，听音者在音轨回放到大约43 %处时可以得出正确的结论。有一点要注意的是，所有的听音者都可以辨别出不同精度的声音片断，但是他们都无法准确地说出他们所听到的声音所使用的精度。

　　这些结果意味着什么？首先，通过我们的这项测试，说明使用不同的量化精度和不同的采样频率录制出的声音是可以听出区别的，甚至是当这些音频数据都被转换成16-bit/44.1 kHz后这种区别依然存在。但是听音者对高精度的声音是否更好这一点意见不一。

　　测试的最终结论如下：“24-bit的确给声音中加入了一些新的东西，但是我对自己的音乐中是否需要这些新的东西说不好”。特别的是，对于舞曲音乐和电子音乐，不适于使用高精度的音频系统。

　　而对于进行人声和机械乐器录音的场合，将会从高精度数字音频中获益。“对于机械乐器演奏的音乐，我非常希望能够使用高精度设备来进行录音”。所有的听音者都对一点达成了共识，那就是在进行母带制作或是录制要求严格的现场录音时，应该使用高精度数字音频设备。