动态和动态范围之讨论[问题] 激烈！！

farsight

回小白：
ＣＤ当然任何时候都是１６ＢＩＴ的，但为了使最响的部分不超过１６ＢＩＴ的范围，声音较弱的部分的最高几个ＢＩＴ就没法用了(全是０）。

小白

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对，但这个信号还是以16比特来量化的，并不是说小信号就不是以16比特来量化的。可能你的表达引起误解。

farsight

但对小信号来讲，可用的ＢＩＴ数就要低于１６了。
举个极端的例子：一段小提琴，最后有一声比小提琴响２４分贝的鼓声；那么为了录好这声鼓，留给前面小提琴的动态就只有７０分贝左右了(１２ＢＩＴ）。但对数字录音来讲，ＢＩＴ数越少，数字味道越大。对于有一定长度的强度较弱的音乐片断，ＣＤ最少要用多少有效的ＢＩＴ才能保证音质是一个问题。

跃动冲锋

前几天有个家伙在这里谈傅立叶，我忍着没出声，今天又有人在这里谈论PCM编码，我晕！。CD是采用线性的PCM编码来数字化的，每一个时钟序列都是用16 BIT来量化的，PCM编码是简单的无压缩的编码，什么是线性？什么是无压缩？线性编码表明了在任何一个范围内他的“密度”是一样的，什么是无压缩，这说明数字化相同时间的声音得到的数据量是一样的，和他的动态范围无关。当然如果采用更复杂的编码方式确实可以在动态范围小的时候提高密度，或者在动态小的时候减小编码的长度，比如采用哈Huffman编码，可那是压缩算法。

farsight

好，找一个简单的情况：两个１０００赫兹的单音，一个比另一个要强２４分贝。强的一个先发声，录音时的峰值用尽了全部的１６ＢＩＴ(16个１），弱的一个后发声，其峰值处PCM编码是什么？

ruf

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farsight 说的不对，CD用的16bit PCM格式，可容纳的动态范围就是96dB。你举的例子，好像说的是录音和混音的问题，事实上现在录音都用24bit或者32bit（好像很夸张：），目的是在混音时减少量化失真，最后mastering是才降到16bit。

交响乐的最大动态范围不止96dB，据人实测可以达到115dB（记忆中的数据）。所以CD格式是有缺陷的，而后期推出的DVDA和SACD就远远超前了。

那一个系统最后表现的动态范围，受什么影响呢？第一是音源，CD还是SACD还是LP不一定重要，具体要看是哪首音乐，什么版本；第二是解码器和功放，看它们的信噪比指标；第三是喇叭，声压不够的话，动态范围也大不了。

wyingf

斗胆说一句，动态范围主要和信噪比有关。

farsight

无论前面是以何种方式录音，最后还是要回到１６ＢＩＴ上来。以《波莱罗舞曲》为例，由弱到强，响度相差很大，要保证其最前面一端没有明显的数字感，而最后的部分又不超出１６ＢＩＴ，这中间留给录音师可以使用的响度范围究竟有多大？这件事当然是在录音的时候就要考虑的。

跃动冲锋

最初由 farsight 发表
[B]好，找一个简单的情况：两个１０００赫兹的单音，一个比另一个要强２４分贝。强的一个先发声，录音时的峰值用尽了全部的１６ＢＩＴ(16个１），弱的一个后发声，其峰值处PCM编码是什么？ [/B]

很好！首先，“用尽了”的说法是极为不正确的，你都知道了峰值是16个1，那么比他小的声音是不是就不是16个bit了呢，变成了15BIT或者更短了呢，PCM是等长度的编码。换句话，就算是没有声音的时候我们仍然要用每个时钟周期16BIT来记录他。
再说说你说的情况，峰值处的PCM编码当然是1111111111111111了，这样就造成了信息的丢失。看看黑胶唱片，它是通过在平面上刻画出圆形的线曹来记录音频信息的，我来问问你两个１０００赫兹的单音，一个比另一个要强２４分贝。强的一个先发声，录音时的峰值用尽了线曹的深度D，弱的一个后发声，其峰值处深度是多少？
你说的这个问题是信息熵的问题，信息量超过了媒体所能够纪录的容量的时候肯定会造成信息的丢失，这一点CD是这样，LP也是这样，数字相机是这样，传统相机也是这样，记录数字信息是这样，记录模拟信息也是这样，不然的话120相机就没有使用的必要。你采用的方法是在制作前就对音原进行人为的动态压缩，这和记录的媒体是CD还是LP,纪录方式是数字的还是模拟的有关系吗？如果LP能够解决你说的问题的话，那么恭喜你，你将成为本论坛继冬凌草之后的第二个编教科书的人，因为，你突破了香农（Shannon ）定律。
如果你还不明白的话，尽管说，我可以给你补补课，让你从更高的角度来看这个问题。可是你千万别拿被错误理解的PCM,傅立叶之类理论的东西来这里误导大家。

yxiao

首先，CD 在理论上的动态应当远远大于96db

CD 用的是 16BIT PCM 信号，但不是线性 PCM 信号，所以 CD 在理论上的动态不是 96db。为了改善弱音和细节质量，同时也是为了增加动态，采取某种非线性编码方式是必然的。从理论和实践两方面来讲，对数方式都是最合理的，通信上有“A律”“[mju:]律”之说，其实还有无穷多种“律”可供选择，不知道CD采用了那种“律”。但从合理性上讲，“[mju:]律”是肯定最好的，但计算比较复杂，20多年前的标准指定者会如何决定本人不得而知。因此 CD 在理论上的动态应当远远大于96db。

yxiao

其次，CD 的大动态是以牺牲音质为前提和代价的，所以 CD 实际“有效”的动态远远达不到其理论数值。

既然大家都说 96db，估计都是拿“线性编码”方式说事吧？那我也拿它，谁叫它最简单明了呢。

比方说，假定楼上 farsight 兄的例子中（不同意小白的意见），后面最强部分用满了16BIT，而前面部分要达到“没有明显的数字感”的水平，需要使用多少 BIT？普通电话通信用的是8 BIT，假定这样的音质是可以接受的，那么 CD 提供给所谓“有效”动态的 BIT 数就是 16-8=8，从而可以得出结论，这个所谓“有效”动态就是 48db。当然，由于 CD 实际上采用的并非“线性编码”方式，实际“有效”动态远不是 48db。到底是多少，有人说是 70—80db，姑且不去深究。

yxiao

第三，LP作为模拟信号，“动态”指标的权威性是值得怀疑的，因为与测量精度有关。此外 LP “动态”指标的个体差异比 CD 来得大。

第四，个人的实际听感，二者（均为30000元级的DD）的“动态”差别并十分不明显，这一点与小胡子斑竹稍有不同。

小鬼头_

我支持 farsight 。

从PCM原理上来说，只有最高电平时才用尽16比特，低电平时只用低比特。这点无须争拗，不信就去看看原理书。也不用搞得这么玄乎

跃动冲锋

到现在还有人在用“用尽”这个词。我想你们的意思大概是指“最大值”吧。
CD说得多了，说说LP吧，不说LP问题没办法解决。

yxiao

说 LP 的少，是因为这东西不能纸上谈兵，但数字信号是可以的。我上面说一般地说 LP 动态指标不权威，原因之一是因为理论上其动态值是无穷大，当然这种理论值是没有什么意义的。但实际数值的改善就不如数字信号来的简单。

不错，“用尽”这个词就是指“最大值”“达到”的意思。我觉得这样表达并无大碍。如果说 CD 的理论值是依赖于编码和还原方式本身，那么实际值与一段CD软件实际编码刻制有关了，从资源利用的角度来看，应当将每一张 CD 中信号的最大值都“达到”16BIT，否则就会严重浪费本来就十分可怜的资源（这恰恰是PCM编码方式的一个软肋），但这样是不可能的，因为那样的话，我们在听音乐的时候就惨了：就等着拧音量旋纽玩吧。