音頻專家潘昶:如何進(jìn)行數(shù)碼播放器的開發(fā)和評(píng)估?
CD格式由于歷史原因,制定標(biāo)準(zhǔn)偏低,因此,CD和“母帶”(所謂母帶就是錄音時(shí)候的原始文件,一般是24bit/96KHz以上的文件)對(duì)比,聽感差別相對(duì)比較大。因此近幾年,市場(chǎng)上不斷涌現(xiàn)出來各種“母帶”播放器,牌子琳瑯滿目,技術(shù)八仙過海,宣傳天馬行空,讓人眼花繚亂;因?yàn)檫€沒有業(yè)界標(biāo)準(zhǔn),孰好熟壞,相信大部分“發(fā)燒友”較難分辨。
在此,音頻專家潘昶針對(duì)工程師開發(fā)播放器的過程,公開寶貴經(jīng)驗(yàn),希望對(duì)大家選擇產(chǎn)品有所幫助。
設(shè)計(jì)所需要的基本技能
要做好一個(gè)產(chǎn)品,首先要了解這個(gè)產(chǎn)品,相信這個(gè)是最基本的一個(gè)條件。設(shè)計(jì)完產(chǎn)品,如何才能知道其是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求?舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子,如果一個(gè)指揮家,站在指揮席上,對(duì)比自己聽到的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況和通過喇叭回放的錄音,這個(gè)評(píng)估就相對(duì)比較中肯,因?yàn)橐繇懴到y(tǒng)永遠(yuǎn)都是一個(gè)“模擬現(xiàn)場(chǎng)”的系統(tǒng),而需要和真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比,才知道其還原程度能達(dá)到多少。一般普通的燒友沒有這個(gè)音樂修養(yǎng)也很難有這個(gè)條件,因此評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低,容易受到客觀因素影響。當(dāng)然,也不一定必須自己當(dāng)指揮,但是如果可以經(jīng)常去音樂廳欣賞音樂,那么也可以彌補(bǔ)這個(gè)不足,不過提醒一下,音樂廳的座位對(duì)聽感影響很大。這可以簡(jiǎn)單的歸類為:懂音樂,或者團(tuán)隊(duì)有懂音樂的行家。
數(shù)碼播放器的大體系統(tǒng)架構(gòu)
大部分電子產(chǎn)品,都分為軟件/硬件,至少數(shù)碼播放器是這樣。而數(shù)碼播放器包含的領(lǐng)域相對(duì)比較廣,從硬件到軟件,從數(shù)字到模擬,跨越多個(gè)領(lǐng)域,而且這些領(lǐng)域都是不容易結(jié)合的,要做好一個(gè)這樣的產(chǎn)品,需要的時(shí)間是要以年計(jì)算,不是簡(jiǎn)單投入多少工作量就可以完成的。說到這里,可能很多做手機(jī)的工程師就不屑一顧,說手機(jī)不是比一個(gè)簡(jiǎn)單的播放器要復(fù)雜多了嗎?的確,手機(jī)的軟硬件系統(tǒng)復(fù)雜多了,但是要求和播放器確差很多,手機(jī)里面任何一個(gè)部分都不會(huì)要求到120dB的動(dòng)態(tài)范圍,更不會(huì)要求-110dB的THD+N,以筆者設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)以及各廠家的參數(shù),手機(jī)的最高的要求也不過-96dB的THD+N,對(duì)比起來,和音響的要求差的可能達(dá)10倍之多,這些參數(shù),都是一點(diǎn)點(diǎn)通過各種方式測(cè)試改進(jìn)出來的,并非有什么公式可以計(jì)算或者有參考模型。
要一個(gè)系統(tǒng)要達(dá)到完美,軟硬件結(jié)合的深度就要求很高,所以需要規(guī)劃好,必須精通軟硬件,缺一不可,我們朋友開發(fā)USB解碼器就發(fā)現(xiàn),不同的驅(qū)動(dòng)對(duì)聲音的影響很大,不同的電路設(shè)計(jì),對(duì)聲音影響也很大,甚至有很多至今尚無理論模型支持的現(xiàn)象。因此,必須對(duì)整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)非常精通,否則無法達(dá)到所要求的參數(shù)。
為啥進(jìn)口的音響產(chǎn)品這么貴,也有不少客戶呢?為啥國(guó)內(nèi)的牌子要走出國(guó)門這么難呢?設(shè)計(jì)好一個(gè)產(chǎn)品,技術(shù)是一個(gè)方面,但是音響產(chǎn)品,更多的需要時(shí)間,需要經(jīng)驗(yàn),比如這么多種型號(hào)的運(yùn)算放大器,怎么搭配才好?為什么?單是運(yùn)算放大器這個(gè)組合就可以有好幾千種,而且并非性能好的器件一定出好聲音。所以這就是音響產(chǎn)品比較難以開發(fā)的一個(gè)主要原因。最好就是作為業(yè)余愛好進(jìn)行開發(fā)。同時(shí),好的音響堪比奢侈品,一對(duì)喇叭輕松上6位數(shù)的,沒有這個(gè)消費(fèi)能力的設(shè)計(jì)者,往往難以設(shè)計(jì)出針對(duì)這個(gè)消費(fèi)人群的產(chǎn)品,因此必須了解這正產(chǎn)品的真正市場(chǎng)和價(jià)值。所以設(shè)計(jì)這類產(chǎn)品的,最好是有錢也有閑,否則難以做好。
發(fā)展中國(guó)家,暫時(shí)還在“溫飽”中求生,發(fā)達(dá)國(guó)家,基本豐衣足食,同時(shí)注重版權(quán)等精神文明的價(jià)值。無論是哪種產(chǎn)品,在發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行研究大部分都追求精益求精,而在中國(guó)的土地上目前暫時(shí)還是以“山寨”居多。“能響”和“聲音好”不是一個(gè)概念,需要的是時(shí)間和足夠的積累,因此一個(gè)年輕的公司基本很難達(dá)到“聲音好”的要求,因?yàn)槲覀円彩沁@樣走過來的,下面會(huì)有詳細(xì)的論述。
到底人耳有多靈敏
臺(tái)灣大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,驗(yàn)證了大部分人耳朵接受的頻率是20Hz-20000Hz,還有在那個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,人耳的靈敏度很高,人耳最強(qiáng)能接受的聲響和最弱的聲響之比達(dá)到驚人的1012(這個(gè)數(shù)據(jù)個(gè)人有所保留,記得以前看到過是118dB),這個(gè)數(shù)據(jù)如果轉(zhuǎn)換成比特率,是240(按照記憶中的數(shù)據(jù)118dB,就是220)。這意味著16bit遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人耳的要求,人耳對(duì)此有更高的要求。
這里轉(zhuǎn)一個(gè)實(shí)際的例子,一個(gè)母親和一個(gè)初生嬰兒分開睡在鬧市路邊一個(gè)開窗的房間里,車水馬龍的吵雜并不會(huì)把母親驚醒,而比窗外噪音小得多的嬰兒的哼聲卻能把母親喚醒。這個(gè)例子說明了人體的復(fù)雜程度不是簡(jiǎn)單的幾個(gè)參數(shù)能夠描述出來。而提出這個(gè)例子的教授指出,因?yàn)榇竽X對(duì)信息有很強(qiáng)的過濾功能,因此造成了這點(diǎn),同時(shí)大腦會(huì)對(duì)接收到信息進(jìn)行“調(diào)整”,放大需要的,過濾掉不需要的,所以才能實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境中提取微弱信息這個(gè)功能。所以訓(xùn)練有素的錄音室能夠輕而易舉指出問題所在,達(dá)到儀器不能達(dá)到的高度。
另外,人耳的聽力記憶到底有多少時(shí)間?科學(xué)統(tǒng)計(jì)表明,6秒。這個(gè)參數(shù)在下面的如何評(píng)估那里會(huì)有引用。