給新手的聲音常識(一)
這一篇要來跟大家簡介一下,好聲音是怎麼來的,以及針對常見的一些名詞做一個解釋。
在開始之前…
首先先跟大家簡單放下一張小弟目前實習公司產品的規格圖。
平常我們在買東西的時候,詳細的資訊都是必需要附上的。比如說我們在買食物的時候會附上產地在哪,熱量多少…
同樣地,如果今天的產品是音效類產品的話,都會有一連串的專有名詞,來說明這款耳機呈現聲音的能力有多厲害,轉換的聲音的能力是不是能接近真實的轉換。
何謂類比訊號?
在一開始要先來從訊號的類型開始。聲音的訊號分成類比、數位兩種不同類型的訊號概念。類比的訊號指的是真實的聲波,屬於真實的,你可以聽到的聲音。
這邊簡單補充一下,震幅表示的是聲音的能量大小,換句話說就是音量的概念。從圖中可以看到整個波共有兩個高點與低點,從原點經過高、底點再回到平衡點這個過程,我們稱作一個波;一秒內的波的數量,稱做頻率,以赫茲(HZ)表示。一秒內波的數量越多,則頻率越高,音高也越高。通常人耳的頻率是能聽到20~20,000 HZ之間。
聲音的波都會具有不同的形狀,造成每個聲音雖然擁有相同的音高,但卻聽起來都不太一樣。這就是我們一般所稱的“音色”。不同的音色,會有不同的波型,造成聽起來的感覺不同。
從類比到數位
這樣真實的聲波,只能透過如空氣、水之類的介質傳遞,若要在電腦、資訊產品傳遞的話需其轉換成機器能理解的語言,也就是數位訊號。數位訊號把這樣的聲音訊息變成0101的方式來儲存,並將之傳遞。然而,類比與數位訊號最大的差別在於數位訊號是一段不連續的訊號。下面這張圖就是簡單的數位訊號的範例。
可以看到,不同於類比訊號豐富多變的數值,數位訊號只有“0”跟“1”兩種可能性。問題在於,該怎麽轉換這兩種不同的訊號呢?科學家想到一個方法,就是將這樣的波切割成非常多非常細微的不連續斷點,並把每個不連續的斷點以”0101”的組合方式表示。當每個斷點切的越細微、越密集,就會越逼近原來的聲音。這樣把每個點分割成細微的動作,就叫做取樣(Sample),而這樣將類比訊號切割成數位訊號的機器,稱作類比數位轉換器(Analog to Digital converter , ADC)。這樣經由數位的原檔經過傳送後,若要重新還原成人類聽得到的聲音,則會須要數位類比轉換器(Digital to Analog converter , DAC) 來轉換。
如果在市面上看DAC與ADC,會發現價格的差異非常巨大,從幾千到幾萬都有。其最主要的差異是將訊號轉換的能力。價格差的可能僅能將訊號80%轉換,價格好的,甚至可以將訊號的轉換至精確的99.99%。
一秒取樣的次數,稱作取樣率(Sample Rate)。當取樣率越高,代表每秒取樣的越精細,相對地也需要更多的空間來儲存這樣的資料。取樣率通常會與取樣深度(bit rates)擺在一起比較,代表每秒能呈現聲音的變化度。以上面這張圖來說,取樣深度為4 bits,代表共有2的四次方,也就是16種聲音的變化。當取樣率與取樣深度越高,代表聲音能呈現細緻與豐富的聲音變化。日本的音響協會定義當取樣率/取樣深度達到 96kHz/24bit 或 192kHz/24 bit 或以上的檔案,稱做高解析音樂(Hi-Res Audio)。
註:這邊的 Hi-res 指的是聲音訊號標準,市面上常見的喇叭耳機的Hi-res認證是硬體設備的標準喔,這部分會在第三篇詳細說明
為了讓大家更能理解取樣深度的概念,可以看看下免這張圖。
取樣深度又稱作位元深度,如圖所示,在同樣的取樣率下(每秒8次取樣),取樣深度越高,聲音的表現範圍越豐富。
下一篇我們來談談,當今天訊號轉換成數位訊號後,機器又對這樣的數位訊號做什麼事情。