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(转)此乃毁天灭地之器?(利用音频对录和数据分析破除玄学)

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发表于 2015-12-29 18:25 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 陕西省西安市
http://bbs.hifi168.com/showtopic-233475.aspx
此乃毁天灭地之器?(利用音频对录和数据分析破除玄学)

有点长,贴子里利用音频对录线把器材输出的模拟信号录制成WAV,再根据数据分析来比较各种音频格式,播放软件,甚至也有关于线材的比较。


废话少说,直入主题。
HIFI中有很多悬而不能决却每天都在发生的问题,
例如正版CD与无损音频之争,发烧线材之争,播放软件之争,操作系统之争(Win和Mac以及Linux),
甚至近来还有人玩起了固态硬盘和机械硬盘之争,CPU之争,内存条之争等等,不一而足。

这些争论的核心无非是一点,就是换来换去的对声音到底有没有变化?如果有,那么变化大不大?用耳朵听能听出来吗?
有人说,咱们组织个盲听实验吧,找些金耳朵来听听。
也有人说盲听是不靠谱的,盲听压力大,而且有些变化不可能在短时间内听出来,必须慢慢体会才行云云。
如此争论谁也说服不了谁,究其根本是因为听音本是主观性很强的。

面对这种困境,有些人说,“既然盲听没法做,大家只管买,只管听就好了,不要想它到底有用没有用的事情”。
我想,听到这句话,最高兴的应该只有一种人,就是奸商们。作为一个烧友,面对这种情况应该是很沮丧的才对。
作为一个烧友,既然是追求最真最好的声音,一定不会就此放弃,一定会另寻出路。

既然盲听这条路走不通,那是不是就毫无办法了呢?

————————— 此乃毁天灭地之器? —————————
既然盲听走不通,那咱就信号对录嘛。
用信号对录线把播放器材输出的音频信号输入到录音设备里记录下来,录成WAV文件。
将多次在不同条件,使用不同线材,不同操作系统,不同软件等等的音频分别录制成WAV文件。
最后利用软件进行比对分析,即可知道结果,期间不掺杂任何主观人为因素。
如此一切玄学皆无处遁形,岂不快哉?

前面说到信号对录法可以避开人为主观因素,直接分析数据本身。
有的朋友可能觉得,数据分析得来的冰冷结果对于烧友能有多少参考价值呢?
烧友是用耳朵听的,数据却是冰冷的数据,这两者之间有什么联系呢?

其实联系非常紧密。
在开始具体的实验数据之前,我们先简单讲解一下下面要用到的数据分析的原理和方法。让大家对数据分析有一个比较直观的认识。

打比方说我们来玩“大家来找茬”游戏,屏幕上显示着两张图,让大家限定时间内找出若干处不同,靠得就是眼力。
盲听找区别和大家来找茬是一样的,所不同的是盲听靠得是听力。

如何分析数据还能得出直观的结果呢?
很简单,只要将两张图“做差”即可。
如下所示,前两张图是待比较的两张图,最后一张则是两张图“做差”后的结果,各个不同之处一目了然。
任何一个人都可以很轻松地从做差后的图上找到原来两张图上几个不同之处的位置。
从最右边的做差图上我们很容易看到,
最左上角天上飘着一个树叶,
背景的树上多了一个树杈,
手捧的鲜花里多了一片叶子,
背后的柱子上有个号牌,
右下角多了一簇草,
最头顶上的电线一侧比另一侧多了一根。
此外图上的其他部分没有区别,所以是全黑色的。
[image]http://bbs.hifi168.com/upload/2015/12/27/4/7305132217351.jpg[/image]
---------
这个结论非常重要:
如果两边没有区别,则那里就是黑色的。
这个方法同样适用于音频信号,所不同的是,如果音频没有区别就成了“无声”。


下面我们来看看音频方面的例子。
先来个简单的,无损和320 MP3的比较,试听素材我已经传到网盘,下载链接如下:
第一首钢琴曲 命运 http://pan.baidu.com/s/1mgWALO8 提取码:upht
第二首钢琴曲 秋日的私语 http://pan.baidu.com/s/1o7mfIwq 提取码:dtmw
每一个打开都有三个文件,分别是无损源文件,一个用于对比的320 MP3文件,和一个两音轨做差后的文件。

大家可以先下下来听一下,总体来说,第一首差异比较明显,而且从做差音轨中可以听到,主要的差异集中在吊镲和提琴部分。
而钢琴架子鼓等部分却几乎听不到区别,这一点在第二首中也有体现。
第二首在开始的钢琴部分,做差音轨完全没有声音,直到第一下吊镲敲下去,才开始出现微弱的差异。
即表明320 MP3在钢琴、大鼓等部分并不输给无损,但在高频分量丰富的金属乐器和提琴会有压缩损耗。

因为网页上没法直接播放无损音频,所以音轨已经在前面贴出了下载链接,大家可以先听。
同时下面给出各个音轨的频谱截图,大家可以参考着理解一下。
每张截图都是乐曲开头约40秒时长的声音频谱截图。
(因为hifi168限制单张图片体积,所以图片压缩可能影响观感。)

总结而言:两个音轨差异越小,则做差音轨就越“静音”(就类似前面的图像比较是黑色)。

前面已经做了基本的理论知识介绍和原理讲解,相信大家已经理解了“对录差分”的原理,懂得了差分结果意味着什么。
我们来做一些实际的测试。
下面是隔壁论坛有人录制的固定播放软件和播放设备,仅改变播放文件的格式,将输出信号录制回来。
统一使用Jriver(ASIO),选手包括:WAV ; FLAC ; APE ; MP3 (LAME 320K)
录制设备为 Prismsound
下载链接http://pan.baidu.com/s/1i35RaxZ
1.APE 2.MP3 3.FLAC 4.WAV

下面是对上述音轨的分析结果,即WAV与各个格式之间做做差的结果:
下载链接http://pan.baidu.com/s/1sjTIMDZ
包括“WAV与APE的差分”、“WAV与FLAC的差分”以及“WAV与MP3的差分”。

大家可以下下来听一下,结果立见高下。
可以发现,“WAV与APE的差分”和“WAV与FLAC的差分”在正常音量下根本听不到任何声音,
把功放音量放到最大才能稍稍听到一点点丝丝声,在有的人的设备上甚至可能完全听不到任何声音。
而“WAV与MP3的差分”与前面7楼中的结果很相似,可以在正常音量下听到微弱的丝丝声。
因为结果非常明显,此处不再贴图。

结论:
由实验可知,对于电脑播放来说,WAV、APE、FLAC之间的声音是没有可闻的区别的!!
MP3与WAV的声音之间则有微量的差异!!
所以说,无损格式之间的音质争论可以到此为止了,因为它们的声音根本没有可闻的区别,更不要谈什么音质和听感。
高码率MP3则只在某些特定乐器的声音上有较大损失,以低频信号为主的乐器如大鼓等则很少会在高码率MP3中出先损耗。
无视数据结果空谈音质和听感的不过是某些人的一厢情愿而已!!

接下来是播放软件之间的比较。
这里选取的播放软件有 FOOBAR 1.3.3、JRIVER、FOOBAR PKSHAN XA1080A 以及PRO TOOLS (均采用ASIO输出)
原对录信号下载地址http://pan.baidu.com/s/1bncqTIZ
1.FOOBAR 1.3.3
2.JRIVER
3.FOOBAR PKSHAN XA1080A
4.PRO TOOLS


对上述音轨的差分音轨下载地址http://pan.baidu.com/s/1ntPNrpn
其中包括 “foobar与foobar pkshan XA的差分”、“foobar与ProTools的差分”以及“foobar与jriver的差分”。
*新增:“foobar与Jriver音量匹配后的差分”下载地址http://pan.baidu.com/s/1eQOFKJo


结果很明显,“foobar与foobar pkshan XA的差分.wav”在正常音量下根本没有可闻的声音,换言之,即这两个播放器输出的模拟信号毫无可闻的差异。
(某位“大神”如果看到这贴此时是不是应该感到羞愧?而且这位“大神”居然还好意思把这东西拿到淘宝上卖,堪称业界“神话”了。)

“foobar与ProTools的差分.wav” 同样没有可闻的声音,道理同上。

“foobar与jriver的差分.wav” 可以听到一定的声音。玩过jriver的朋友应该多少了解过,这是jriver的升频滤波DSP处理导致的。

*新增:“(新)foobar与jriver功率配后的差分.wav”已几乎听不到任何声音,只在个别位置有极小的爆破声。
前面说过,jriver内置升频滤波DSP,处理后对输出的音频信号音量有影响,此次新增的差分是对音量做了校正后再做的比较。
是纯粹的波形之间的差异,不受音量影响。

通常而言,我们是不推荐大家在听音过程中使用DSP处理音轨的,而jriver这么做了,只能说各人有各人的口味了。
*新增:从新增的测试结果来看,实际上jriver引入到DSP对声音信号的影响也是仅仅是音量大小有变化而已,波形上的变化微乎其微,不可闻。


结论:
各种播放软件之间的差异来自于其各自的DSP,俗称“味精”,当不添加任何味精的时候,各个播放软件的声音是没有可闻的区别的。
对于foobar、ProTools等软件来说,其默认设置下是不添加任何“味精”的,因此它们的声音没有可闻的区别。
同样的道理,其它各种播放软件如果关闭DSP处理,即不加味精的话,声音也将和foobar或ProTools一样。

*此处已修订:Jriver播放器默认添加升频滤波器,对声音的音量有一定影响,但其对信号波形本身的影响【微乎其微】,甚至比MP3与WAV之间的差异还要小,在本次实验中测试的结果几乎不可闻。

号线的对比
真正的勇士敢于直面惨淡的人生,敢于正视淋漓的鲜血。

线材之争由来已久,《音箱十大谎言》一文中,第一条就是关于线材的批判。
各大论坛上有关线材有用无用的争论几乎每日都在上演,有人搬出隧道扫描显微镜的照片,力图证实高价线材是荒谬的;
也有人以自己的使用体验作证,说明线材带来的变化是一耳朵即可分辨的。双方各不相让,谁也说服不了谁。

在此,本帖限于篇幅,不可能展开讲解线材的工作原理以及各种功能性线材的作用。
这里我们找来隔壁的对录实验数据,实验中包含三条模拟信号线。
1.¥398 Van Damme 专业XLR线 2m
2.¥3980 LINN Silver Interconnect Cable RCA线 1.2m
3.¥668 QED Performance Audio 2 RCA线 2m (安润有的卖)
原对录数据下载地址http://pan.baidu.com/s/1i3HwjKL

我们对三根线两两做比较,得出差分音轨如下:
“Linn Silver RCA”与“QED RCA”的差分.wav
“Van Damme XLR”与“Linn Silver RCA”的差分.wav
“Van Damme XLR”与“QED RCA”的差分.wav
差分音轨下载地址http://pan.baidu.com/s/1qX4sRbY

听过差分音轨我们会发现,“Linn Silver RCA”与“QED RCA”的差分.wav 的声音极其微弱,需要把功放拧到非常大的音量才能听到。
换言之,这两根RCA线出来的声音差异微乎其微,差异根本不可闻!

另外两个差分音轨分别是“Van Damme XLR”与“Linn Silver RCA”的差分.wav 和 “Van Damme XLR”与“QED RCA”的差分.wav ,
这两个音轨的音量相对而言要大一些,但即便如此也需要把功放拧得很大声才能听清。

——————
在实验中选取的三根信号线中,两条RCA线,一根XLR线。
RCA线就是俗称的“莲花头”,XLR线则是所谓“平衡线”或“卡农口”。
了解这两种接口的朋友们都知道,XLR是平衡线,与RCA莲花头转接时,最少要使用线圈耦合,有的器材还会使用运放耦合。
因此,与两根RCA之间的比较不同, XLR与RCA之间的差异不仅仅来自与两根线本身的差异,还包括了耦合线圈或运放引入到误差。
我们可以听到,两根RCA之间的差异极小,根本是不可闻的;
而RCA和XLR之间,由于接口转换而引入的差异相对而言则大得多。

结论:
实测数据分析表明,只要线材是合格的,则线材本身引入的误差对于整个系统来说就是可以忽略的。
实验中选取的两根RCA线,一根价值几千元,另一根价格仅有数百元,差异不可谓不大。
但实测结果表明,它们的差异是微乎其微的。相比之下,输入输出器件,接口转换器件,以及功率放大器件等,才是整个系统中失真的真正来源。
与它们引入的误差相比,线材根本就是“无损”的。

结语:
信号对录并数据分析是测试和测试信号差异的简单且有效的方法,这种方法可以避开盲听实验的种种困难,
烧友一人在家即可开展实验,一切数据分析皆是客观的数学运算,期间不掺杂任何人为主观因素的影响,最终数据输出让人一听,结果一目了然。
限于时间关系,本帖不可能测试所有的播放软件,所有的无损格式,所有的传输线才等等……这些只能留给有能力的朋友继续努力了。
现有的分析结果已经向大家证明,在HIFI系统中,播放软件,无损音频格式,器材间的连接线材都不是影响声音的主要矛盾。

可以预见,影响声音的主要矛盾应该是“DAC”、“功放”、“音箱”、“音箱摆位”以及“室内的声学处理”等。
当然,在这些个方面中,应该也存在轻重缓急之分,具体的定量分析还是要通过信号录制和数据分析获得。
尤其是听音室内的声学处理,不但有很深的学问,更要很大的投入。
本帖无能力去验证这些方面,留到有志之士去解决吧。

最后:
回到生活中来,HIFI终究是给人欣赏的,各人自有个人的玩法,正所谓萝卜白菜各有所好。
HIFI就是个成年人的玩具,既然是玩具,自然想怎么玩就怎么玩。自得其乐才是根本。
虽然实验证明更贵的线材并没有给声音带来可闻的变化,但这并不影响我因为看中了一条线材的款式而买下它。
就像逛街买衣服,虽然衣服功能都一样,但人们还是热衷于挑选款式,试穿新衣。
生活终究是生活,科学终究是科学,不必要被科学绑架了生活。
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