本文系Soomal与PC Magazine《电脑时空》杂志合作撰写，因各自对应的读者群有所不同，文字上亦略有不同。
转载此文，请注明出处来自Soomal和PC Magazine《 电脑时空》
弹指一挥间，从1979年飞利浦演示了首个基于激光光盘的数字音乐播放系统到如今，CD已经迎来了30岁的生日。1982年8月17日，第一张CD诞生，宣告了一个数字音频时代的开始；时至今日，我们无时无刻不被数字音频所包围，但数字音频的未来却充满着变数和不确定性。
往日的辉煌与未来的迷茫相交织，汇成了数字音频波澜壮阔的演进史！
数字在CD之前，人们使用磁带或者LP唱片来保存信息，这些载体都用于记录模拟信号。而CD记录的是数字信号，所谓数字信号，就是数字组成的信号，就这么简单。对模拟信号经过采样、量化、编码三个步骤后，可以得到数字信号。其中会涉及到两个数字信号的参数——采样率和采样大小。
- 相关文档:
《高清演进，从辉煌到迷茫 相关硬件的现状分析》[作者:夏昆冈 尚吉刚 ]
- 强力插入小贴士：
什么是采样率和采样大小（位/bit）？
声音其实是一种能量波，因此也有频率和振幅的特征，频率对应于时间轴线，振幅对应于电平轴线。波是无限光滑的，弦线可以看成由无数点组成，由于存储空间是相对有限的，数字编码过程中，必须对弦线的点进行采样。采样的过程就是抽取某点的频率值，很显然，在一秒中内抽取的点越多，获取得频率信息更丰富，为了复原波形，一次振动中，必须有2个点的采样，人耳能够感觉到的最高频率为20kHz，因此要满足人耳的听觉要求，则需要至少每秒进行40k次采样，用40kHz表达，这个40kHz就是采样率。常见的CD，采样率为44.1kHz。光有频率信息是不够的，我们还必须获得该频率的能量值并量化，用于表示信号强度。量化电平数为2的整数次幂，我们常见的CD位 16bit的采样大小，即2的16次方。采样大小相对采样率更难理解，因为要显得抽象点，举个简单例子：假设对一个波进行8次采样，采样点分别对应的能量值分别为A1-A8，但我们只使用2bit的采样大小，结果我们只能保留A1-A8中4个点的值而舍弃另外4个。如果我们进行3bit的采样大小，则刚好记录下8个点的所有信息。采样率和采样大小的值越大，记录的波形更接近原始信号。采样率和采样大小都是以数字方式记录，连续记录这2个数字，就能完成的记录一段信号，完成信号的保存。回放时，根据这两个数字还原出当前的频率和信号强度，就能实现还原成声音的过程。
为什么CD时长74分钟？
1987年日本大贺典雄经过他遍查古典乐曲后发现，以日本人最爱的贝多芬第九交响曲“合唱”，所花的七十四分钟时间最长，他就以这个为标准。此后，音乐CD的时长还都沿用当年大贺典雄所订的标准。
过去的王者即将退位——30年中CD已经迟暮
最为常见的CD，采样率是44.1kHz，理论能记录0～22.05kHz内的频率，采样大小为16bit，理论最大能产生65536级声压的变化。CD的出现，极大满足了音乐爱好者的需求，CD迅速地被消费者和唱片公司接受。迄今为止全球共卖出的CD超过了2500亿张，这个数字还在迅速增长，这还不包括被刻录复制的CD。CD迅速的取代了磁带和LP，成为市场的主流。数字音频因此成为信号记载的主要方式。
但CD也存在着天生的不足。CD的采样率为44.1kHz，这也决定了它记录高频信号时的不足。人耳听音上限为20kHz，而记录一个波形最少需要2个点，也就是说，CD的采样率在记录20kHz的信号时，采样点是严重不足的，这样还原出来的信号近乎一个三角波，对听感的影响很大。有发烧友指出，CD的数码味太重，真正的原因就是CD采样率的不足。
无冕之王已老去——SACD花季将逝
1999年，飞利浦与索尼又联合推出了SACD。SACD即Super Audio Compact Disc 缩写，意思为超级音乐光盘。这种光盘的物理尺寸与CD一致，但容量最高能达7.95G，为CD的10～12倍左右。它能记录的信号可以更多。SACD的录音方式是用Direct Stream Digital（DSD,即直流数位技术）方式录音，DSD技术是用来录制SACD的音频。它可以记录到最高100kHz的信号，动态范围高达120dB左右，基本等效于192kHz/24bit。
SACD还有一种拓展模式，称为SACD DXD。它采用的采样方式与CD类似，但采样率高达352.8KHz，采样大小24bit。这比DSD模式又更进了一步。相比CD，SACD所记录的最高规格的信号精度，是CD的2000倍，不但如此，它不但支持双声道，而且还支持多声道的音乐信号的记录。
养在深闺君不识——DVD-Audio颇为艰难的十多年
2000年，出现了DVD-Audio碟片，它的物理尺寸同样与CD一致。它采用的记录方式与CD类似，支持采样率高达96kHz或者192kHz，采样大小24bit。它与同时期的SACD的信号品质相当，也同样支持多声道的信号记录。不管是SACD还是DVD-Audio，相对于CD都是巨大的进步，而且，音质有了非常大的提升。但有趣的是，技术上领先太多的SACD和DVD-Audio，在市场竞争中，并没有取代CD成为主流。它们甚至还不被消费者熟知。这又是为什么？
DVD-Audio虽然有着非常多的硬件支持，但缺乏足够有效的防复制的技术手段，复制一张DVD-Audio是非常容易的事情。而录制一张DVD-Audio的成本，丝毫不亚于SACD，因此成本也居高不下。另外，DVD-Audio更多是DVD播放器的一个附加功能，它的消费群体决定了，消费力有限，基于这些原因的考虑，唱片公司也不太愿意推出DVD-Audio的产品。
没有胜利的持久战——SACD 与 DVD-Audio 的混战
SACD是飞利浦与索尼主导的标准，DVD-Audio则是DVD论坛主导的标准，它们之间存在竞争。
SACD阵营的飞利浦与索尼，也是CD的发明者，虽然SACD和DVD-Audio技术上相当，但SACD更能获取支持者信任，而且飞利浦与索尼，不但是硬件公司，旗下还有很大规模的文化产业，通过旗下的唱片公司支持SACD，并说服了一些发烧级唱片公司予以支持，在软件方面，SACD要走的更远。而DVD-Audio更多被DVD播放器的厂商支持，把播放DVD-Audio作为一个附加功能集成到DVD播放器当中。而且DVD-Audio还可以在电脑平台上播放，因此，能支持DVD-Audio硬件设备，远比SACD的多。两方都没有取得绝对优势，近10年过去了，这种情况依然延续。虽然SACD阵营的成员动用了自己旗下的唱片公司助阵，推出了不少SACD唱片，但这对市场来说，还远远不够。SACD虽然技术指标非常高，但录制的成本要高昂许多，唱片公司制作相同内容的SACD与CD，CD的成本要低不少，CD的竞争力显然要高，加上SACD的硬件播放器，售价都偏高，市场的保有量并不乐观，这也降低了唱片公司推出SACD的兴趣。即便是那些已经推出SACD唱片的公司，其主力产品依然还是CD。
从用户端出发的反思——多声道系统为何不够普及
尽管DVD发展了10多年，也曾经掀起过一场多声道家庭影院的普及热潮。但这个热潮过去得太快，还没来得及普及就退烧了。根本原因就是多声道系统的摆放是一个很麻烦的问题。摆放一套多声道家庭影院系统，需要足够大的空间，布线也是非常麻烦的事情，很多人宁可退而求其次，使用双声道的系统。我们认为，在无线音频技术没有成熟之前，多声道的系统始终难以普及。多声道系统变成了少数人的玩物，而没有真正走入千家万户，大部分宁可选择更大屏幕，也不愿意去折腾音箱。这个现实可以通过音箱市场的销售情况看出点什么来，多声道音箱系统的销售不及总量的5%。
这种情况导致了，SACD以及DVD-Audio多声道音乐回放的优势无用武之地。大部分人还认为，DVD的多声道系统已经够烧钱了，而SACD和DVD-Audio对音箱的要求更高，投资也会更大，从而产生了一种畏惧心理，不敢轻易建立多声道的音乐欣赏系统。
MP3才是真正主流——普通用户对音质的态度
大部分人都可以轻易的听出SACD以及DVD-Audio比CD的音质强很多，即便是双声道的SACD和DVD-Audio。新一代的音频技术，让声音动态以及整体层次、解析力等重要指标都获得了全面提升，如果从这个角度来说，SACD和DVD-Audio不取代CD简直不可想象。
这些年，CD的消费量的增长已经呈现放缓的趋势，CD已经进入衰退期。到底是谁在遏制CD的增长？显然不是SACD和DVD-Audio。我们认为是MP3。苹果的iTunes的音乐销售记录就可以看出，美国的小青年们，已经习惯从网上购买MP3并下载来听，这样直接越过了CD这个音乐载体。在中国，版权保护并不完善，大部分MP3下载都是侵权的，因此我们不能提及“消费”二字，但它构成了对CD唱片的冲击。典型的案例就是百度的MP3检索，百度是中国访问量最大的网站，而MP3检索占其近15%的访问量。由此可见MP3的需求是多么庞大。
另外的例子就是硬件销售，几年前说起随身听，大家还会联系起索尼的Walkman，老一代的随身听，还需要磁带或者CD，随身听销量的增长会带动磁带或者CD市场的扩容。但现在情况不同了，以iPod为代表的新一代数字随身听的普及，对CD不但没有促进作用，带来的反而是遏制甚至剿杀。
从上面这些叙述可以看出，消费者对音质的需求不是没有，但如果要为此付出高成本却不太愿意。MP3虽然音质不如CD，但市场却非常惊人，如果算上盗版MP3，音乐的最大载体应该不再是CD，而是MP3和网络。随着网络带宽的成本增加和储存介质的低价化，如果能够保持简单易用，那么用高品质无损压缩格式取代CD或者MP3也是很可能的。由此可见，普通用户对音质的需求并不是那么强烈而紧迫，所以升级音质不能以大幅度提升采购和使用成本为前提。
是否该安静的走开——实体光盘的是否气数将尽？
美国的年轻人已经习惯购买MP3来欣赏，中国的消费者也习惯直接从网上下载音乐，全球其他国家的情况也应该差不多，这说明了什么？
我们是不是可以认为光盘这种载体已经开始变得不合时宜？现在下这个结论可能还太早，但它迟早会变成现实。不管是CD、SACD还是DVD-Audio，它都开始与年轻人的消费习惯对立。唱片公司始终认为光盘才是保护自己利益的最佳手段，当年MP3播放器刚刚兴起时，唱片协会大动干戈的要扼杀这种新兴播放器，就能足以证明这个行业十分容不下这种新事物。万物的发展不会以某个行业的意志而转移，决定方向的始终是消费。这么多年过去了，有些唱片公司已经开始发现MP3并不是敌人，它一样可以带来收入，苹果iTunes上的音乐销售额度越来越高，也是唱片公司积极尝试参与的结果，Google的音乐搜索，也是与唱片公司合作后才有的。这说明，唱片公司也发现网络+文件化的音频文件已经形成一种趋势，光盘的需求会越来越少的。
技术进步无法推进需求进步，这是一个非常尴尬的现状。SACD和DVD-Audio用了10年时间无法打败一个30多年前就有的CD，这其中肯定是大有问题。唱片不够，导致需求不够，对硬件消费失去兴趣，还是硬件不够导致唱片公司不愿意出高规格唱片？这如同先有鸡还是先有蛋的争论一样。我们认为，保守主义害死人，不管是SACD、DVD-Audio阵营，对授权的开放都太过于保守，唱片行业更是一片死脑筋，因此，短期内，这些高规格的高科技产物，还是无法走进寻常百姓家，只会是少数发烧友的玩物。
高清时代的明星——杜比TrueHD与DTS HD Master Audio
随着蓝光在高清制式大战中获胜，Blu-ray光盘已经确定为下一代的光储主流介质。与之相伴而生的是新一代的音频标准。杜比TrueHD是专为高清光盘媒体所开发的下一代无损压缩技术，该技术所提供的高质量音频与清晰度最高的录音棚母带基本一样，它支持100%无损的编码技术，码率高达18 Mbps，支持多达八个分离式24比特96 kHz全频带声道。Blu-ray光盘当前将其最大的声道数目限制在八个。
DTS-HD Master Audio是DTS-HD标准中的一个子集，能与录音原本1比特1比特地对应相同，因而用DTS-HD Master Audio能享受到高保真的音乐，甚至电影的配乐也可以成为高保证音源。在数字录音时，取样率高，量化深度深，数据量就大，数据的传输率也就高。数据信息的传输率越高，声音的质量也就越高。DTS-HD有能力处理很高的数据率，从而捕捉到更丰富的原始信息细节。
高码流、高清晰度是新一代音频规格的一致性特点，不过有蓝光光盘多达25GB的容量保证，大容量似乎并不是一个问题，现在反而是内容商的支持显得更为重要。我们不认为杜比TrueHD与DTS HD Master Audio会形成势若水火的竞争态势，因为他们都是要借助于蓝光的发展而发展，硬件物理规格上并不冲突，只是编码规格和技术上各有优势，就像现在的影碟机会同时支持杜比和DTS一样，未来也非常有可能是蓝光播放器同时支持这两种制式。
高容 高质 低价——对数字音频未来格局的预测
其实MP3有损压缩格式的盛行，是当时在存储成本和网络带宽现实下的折中方案而已，它只是在适合的时间，以自己适合的特点，适合了当时人们对音频格式的需求罢了。
随着存储技术的进一步发展，我们相信，用户会逐渐的存储音质更好的音乐，代价就是付出更大的存储空间。一个长度为1分钟，双声道的44.1kHz/16bit的文件，它的码率则为 44.1K×16×2 =1411.2 Kbps。这个参数也被称为数据带宽，它和ADSL中的带宽是一个概念。将码率除以8,就可以得到它的的数据速率，即176.4KB/s。这表示存储一秒钟采样率为44.1KHz，采样大小为16bit，双声道的PCM编码的音频信号，需要176.4KB的空间，1分钟则约为10.34M。而一个1分钟，双声道的192kHz/24bit的文件，需要存储空间为67.5M，一个分钟，六声道的96kHz/24bit的文件，需要的存储空间为101.25M。如果以CD标准长度74分钟计算，存储双声道的192kHz/24bit和六声道的96kHz/24bit的文件，分别需要将近5G和7G多的空间。加上无损压缩技术能降低30~40%的存储开销，存储一张碟需要3~5G的空间。当前主流硬盘的容量为1TB左右，主流闪存的容量可以轻易超过4GB，存储一些高规格的无损音频文件成本并不算高了。因此也不排除唱片公司用类似iTunes的方式销售这种高规格的音乐文件。
不满足是人类进步的核心动力，数字音频也莫非如此，所以我们对未来数字音频流行趋势的判断是高码流、高音质、低价格。
京公网安备 11011402011520号