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2012-07-07 00:05 出处:PConline原创 作者:Aimo 责任编辑:censi

劣化数字音频的因素:Jitter和SRC

  实际上,在数字音频输出的时候很容易受到一些消极因素影响,使得音频劣化,其中Jitter和SRC是两种比较常见的劣化因子。

  Jitter

  Jitter的意思是抖动,在数字音频系统中可以理解为数字音频信号传输所产生的时差。我们知道,在数字音频系统中,声音以“0101”的数字传输,并有多种手段使误码的可能性降到极地——基本可以看成不会误码。这意味着通过数字传输,音频信号不会有任何损耗,但是否能说数字音频系统能完美地输出音频呢?

Jitter在很多领域都很常见
Jitter在很多领域都很常见

  实际上,还会有其他因素左右着数字音频信号的传输质量,Jitter就是其中一种。在前文中提过,数字音频描绘的声波可以用纵横坐标轴上的采样点来表示,横坐标对应时间。在数字音频的传输过程中,固然我们可以保证数字音频信号没有损耗,但是却很难保证这些信号在预定的正确时间到达终点。由于声音是一种“流”,时间的误差会让声音产生畸变,从而劣化音频。

  产生Jittter的因素很多,抛去信号线、时钟芯片等硬件因素,系统中的驱动程序和音频API也会影响Jitter的多寡。前面提到不少发烧友都选择不适合回放音频的ASIO API来听音乐,为的就是减少Jitter。

  SRC

  SRC的全称为“Sample Rate Converter”,即采样率转换。采样率是数字音频一个十分重要的参数,而不同定位的音频则有着不同的采样率——如CD的采样率一般是44.1kHz,普通视频中的音轨采样率为48kHz,高清音频的采样率能达到192kHz以上。有时候由于种种原因,无法以原本的采样率播放音频,如44.1kHz的CD不得不使用48kHz输出,这个过程就产生了SRC。

SRC示意图
SRC示意图,可以看到SRC后的音频曲线和原样不同

  非整数倍的SRC过程会对声音质量产生极大的负面影响。把44.1kHz转到88.2kHz播放,这没什么;把88.2kHz转到44.1kHz也没什么大问题,总不会比44.1kHz差。但如果把44.1kHz转到48kHz,问题就来了。

  数字音频使用非连续的点来描绘声音曲线,如果是整数倍地转换,那么参考原样删减增加这些点变得很容易。但是如果是非整数倍地转换,事情就一下子变得难办起来了——整数倍转换容易保持曲线的原样,非整数倍由于SRC后的新采样点和原采样点不重合,所以会导致曲线畸变。非整数倍的SRC需要比较好的算法来保证音质,但好算法实在是凤毛麟角。

  SRC在音频回放的时候经常出现,如在最初AC'97的音频规范中,为了节约成本,就约定俗成采用48kHz输出,44.1kHz的CD会被SRC,这也造成了电脑音质不好的口碑。不过现在已经很少机器使用AC'97规范了,在新一代的HD Audio规范中考虑到了SRC的问题,音质已经得到了很大提升。

  Android的音频输出值得另外提出来说一下。在Android 2.2及之前的版本,Android继承了Linux的ALSA(Advanced Linux Sound Architecture)音频架构,Google在ALSA中增加了一个AudioFinger模块,其中包含了AudioResampler(声音重采样器)。这使得Android的音频输出固定在了44.1kHz的采样率上。虽然Android在后面的版本去掉了ALSA库,但是SRC的问题依然存在。

Android的音频系统存在SRC问题
Android的音频系统存在SRC问题

  用Android播放音乐,没问题,大家都是44.1kHz;但是如果用来看视频,很抱歉,44.1kHz和48kHz格格不入,声音的劣化无法避免。希望Google在将来能对Android的音频架构进一步改良,解决SRC的问题。

  结语

  数字音频涉及系统的环节很多,本文所提到的不过是作为整套音频系统基础的音源及其数字输出部分。也许有的朋友会说,我不过是想要随便听听,喇叭能出声就行,何必追求这么多?何况我又不是金耳朵。

  的确如此,很多人都对音频不够重视。即使去组装一台万元级别的电脑,恐怕也没什么人会把独立声卡考虑在内。但是,既然人们会花重金购买高端显卡以获取绚丽的光影,那么洗涤心灵的旋律也理应得到同样的重视。

  另外,并没有什么科学证据能证明“金耳朵”的存在。资深发烧友和普通人的最大差距不在于听力,而在于听音经验以及音频知识储备量。好的音频系统,带给人的感官提升是明显的——即使你没有听音经验,也能感受得到。

金耳朵意味着更好的听音经验知识而非听力
金耳朵意味着更好的听音经验知识而非听力

  音频系统的组建的确比较复杂,在硬件器材上还需要投入不少的金钱。但是调教好数字音源却不需要什么成本,就能带来音质的提升。如果不满于快餐一样的在线音乐,那就不妨按照本文所说的,尝试一下无损音频,并配置好音频API吧,祝大家听音愉快。

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