一、模擬與數(shù)字音頻技術(shù)的關(guān)系和互補性

      把握數(shù)字音頻技術(shù)發(fā)展的方向，我們必須對數(shù)字音頻與模擬音頻技術(shù)之間有一個科學(xué)的認識，并清楚這樣一個概念：數(shù)字化是一種手段，但我們始終離不開這個模擬的世界，所以我們要清楚模擬與數(shù)字音頻技術(shù)的優(yōu)勢和弱點。

      對音頻的質(zhì)量上來說，數(shù)字音頻通過模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換后，越接近模擬音質(zhì)就越好。但是，數(shù)字化技術(shù)在音頻的編輯、合成、效果處理，存儲、傳輸和網(wǎng)絡(luò)化，以及在價格等方面，有極大的優(yōu)勢。半導(dǎo)體技術(shù)高速發(fā)展的今天，在專業(yè)音頻領(lǐng)域，為了得到溫暖的模擬音質(zhì)，仍舊需要采用電子管器件，如電子管話筒、電子管前置放大器和壓縮器，以及功率放大器。為了與數(shù)字化音頻系統(tǒng)配合使用，不少最新的音頻專業(yè)電子管產(chǎn)品帶有了數(shù)字接口。所以，數(shù)字化時代的音頻技術(shù)，并不是棄模變數(shù)，而是兩者有機的結(jié)合，取長補短，用數(shù)字化技術(shù)去追求模擬的音質(zhì)，用數(shù)字化手段來彌補傳統(tǒng)音頻設(shè)備的弱點。

      目前世界上公認音質(zhì)最好的調(diào)音臺，如AMEK 9098和SSL 9000J 系列，就是模擬數(shù)控臺，即模擬信號流，數(shù)字化的控制系統(tǒng)，另外還配置了模數(shù)轉(zhuǎn)換接口，這就是模擬音頻技術(shù)與數(shù)字技術(shù)結(jié)合的實例。

      電腦技術(shù)已將人們帶入了一個虛擬世界。音頻領(lǐng)域也不例外，音頻工作站的發(fā)展已越來越成熟，人們已稱它為虛擬錄音棚。虛擬音頻制作系統(tǒng)中，包括了錄音機、調(diào)音臺、周邊信號發(fā)生器、非線性編輯和數(shù)據(jù)庫等。這種虛擬系統(tǒng)不僅有價格的優(yōu)勢，而且功能齊全，符合數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的要求，其音頻的質(zhì)量可與一些高級傳統(tǒng)音頻設(shè)備抗衡。它符合數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的要求，其價格與傳統(tǒng)設(shè)備相比，則更有優(yōu)勢。

      近年來，虛擬音頻制作系統(tǒng)對界面的外控操作上，正逐步向傳統(tǒng)設(shè)備的操作概念發(fā)展。還與傳統(tǒng)調(diào)音臺有機結(jié)合。除Protools音頻工作站已有了Pro Controls外控操作臺外，索尼公司已將DMX-100調(diào)音臺與Pyramix虛擬音頻制作系統(tǒng)結(jié)合，DMX-100調(diào)音臺的48路數(shù)字音頻通道可通過MADI模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器與Pyramix連接，Pyramix可通過DMX-100的24個電動馬達推子實現(xiàn)外部自動化控制。另外SSL 9000J 系列高級模擬數(shù)控臺也可與Pyramix虛擬音頻制作系統(tǒng)配合使用，音頻信號可通過PCM/MADI轉(zhuǎn)換器或DSD轉(zhuǎn)換器與Pyramix連接，SSL 9000J 系列調(diào)音臺上的控制鍵鈕和推子可通過索尼422協(xié)議與Pyramix連接。

      上述種種可以看到，數(shù)字時代音頻的發(fā)展，從音質(zhì)上講，數(shù)字與模擬的追求是一致的；從數(shù)字技術(shù)在音頻領(lǐng)域的應(yīng)用來看，它仍然依托著傳統(tǒng)的模擬設(shè)備而向前發(fā)展。

     “自從數(shù)字技術(shù)發(fā)明以來，它是最接近于事物模擬的……”

      二、數(shù)字音頻格式PCM和DSD的發(fā)展狀況

      PCM脈碼調(diào)制數(shù)字音頻格式是70年代末發(fā)展起來的，記錄媒體之一的CD，80年代初由飛利浦和索尼公司共同推出。PCM的音頻格式也被DVD-A所采用，它支持立體聲和5.1環(huán)繞聲，1999年由DVD討論會發(fā)布和推出的。

      PCM的比特率，從14-bit發(fā)展到16-bit、18-bit、20-bit直到24-bit；采樣頻率從44.1kHz發(fā)展到192kHz。到目前為止PCM這項技術(shù)可以改善和提高的方面則越來越來小。只是簡單的增加PCM比特率和采樣率，不能根本的改善它的根本問題。其原因是PCM的主要問題在于： 1）任何PCM數(shù)字音頻系統(tǒng)需要在其輸入端設(shè)置急劇升降的濾波器，僅讓20 Hz - 22.05 kHz的頻率通過（高端22.05 kHz是由于CD 44.1 kHz的一半頻率而確定），這是一項非常困難的任務(wù)。2）在錄音時采用多級或者串聯(lián)抽選的數(shù)字濾波器（減低采樣率），在重放時采用多級的內(nèi)插的數(shù)字濾波器（提高采樣率），為了控制小信號在編碼時的失真，兩者又都需要加入重復(fù)定量噪聲。這樣就限制了PCM技術(shù)在音頻還原時的保真度。

      為了全面改善PCM 數(shù)字音頻技術(shù)，獲得更好的聲音質(zhì)量，就需要有新的技術(shù)來替換。近年來飛利浦和索尼公司再次聯(lián)手，共同推出一種稱為直接流數(shù)字編碼技術(shù)DSD的格式, 其記錄媒體為超級音頻CD即SACD，支持立體聲和5.1環(huán)繞聲。

      DSD音頻格式簡化了信號流程，去掉了PCM使用的多級濾波器，將模擬音頻直接以2.8224MHz的高采樣頻率，按1-bit的數(shù)字脈沖來記錄。雖然DSD格式表示的聲音信號是數(shù)字化數(shù)據(jù)，但是它又與真正的聲波非常接近，可完整的記錄當(dāng)今最佳模擬系統(tǒng)的信息。最好的30ips半英寸模擬錄音機能記錄的頻率能超過50KHz，而DSD格式的頻率響應(yīng)指標為從DC到100KHz。能覆蓋高級模擬調(diào)音臺的動態(tài)范圍，通過其音頻頻段的剩余噪聲功率，保持在-120dB。DSD的頻率響應(yīng)和動態(tài)范圍，是任何數(shù)字和模擬的錄音系統(tǒng)無法與之比擬的。從聲音的質(zhì)量上來說, 數(shù)字音頻技術(shù)是為了接近模擬聲音的質(zhì)量。DSD音頻格式的發(fā)展將更有利的與模擬音頻系統(tǒng)配合。

      三、為何DSD音頻格式是最好的數(shù)字音頻格式

      2001年AES 110年會的報告指出DSD是最好的音頻格式選擇。環(huán)球, EMI和Virgin也新加入了索尼和飛利浦的SACD/DSD的行列，除了華納之外，幾乎所有大唱片公司都支持SACD/DSD的格式。

     當(dāng)前還沒有真正的直接24/192kHz錄音，僅僅是從24/48kHz錄音轉(zhuǎn)換的。真正的DVD-A出版非常少，目前還沒有這種格式的市場。而在北美已超過400多版的SACD的出版，并且繼續(xù)在發(fā)展。 按照Stereophile（在北美高檔音頻雜志）的最新統(tǒng)計指出有高達30%的讀者表示將在2001年底加入SACD的行列，或者在明年初有31%的讀者加入此行列。而DVD-A的百分比是12%。當(dāng)問及讀者支持哪一種格式時，回答是SACD。

      幾乎所有主要的DVD-A與SACD格式的試聽評價中，都由SACD取勝。這包括Stereophile、 Absoulte Sound 、Surround Sound Review和Widescreen Review音頻發(fā)燒雜志以及如Bob Ludwig那樣的，對錄音工業(yè)有非常影響的專業(yè)工程師。 在今后若干月有幾個發(fā)展動向，將會有新的芯片出現(xiàn)可同時播放SACD和DVD-A格式，這將被用到新的DVD播放機中。主要的問題是這種多功能的芯片要兼容多格式對解碼的音頻質(zhì)量不會太好。

      除了音質(zhì)方面的改善外，SACD的另一個關(guān)鍵要點是有完善的防盜版保護方式，在SACD上同時有可見和不可見的水印，SACD播放機要讀到水印才能工作。SACD具有SACD和CD兩層，仍舊可以汽車里的CD中播放，而DVD-A則不行。對音樂存儲媒體來說，74分鐘的容量是十分重要的。4.7 GB 的SACD能存儲74分鐘DSD 8個通道（ 2通道立體聲和DSD 6通道的環(huán)繞聲）。 采用了一種被稱為直接流數(shù)字轉(zhuǎn)換（ Direct Stream Transfer）無損編碼方式的飛利浦技術(shù)。這種無損編碼可節(jié)省50%的存儲空間。 DVD-A采用的是一種被稱為MLP無損包裝（Meridian Lossless Packing ）的編碼技術(shù)。4.7 GB 的DVD-A 能存儲55分鐘20 bit,192kHz PCM 6通道的環(huán)繞聲。這種無損編碼可節(jié)省35%-50%的存儲空間。

      四、DSD的應(yīng)用范圍

      DSD的脈沖序列可以直接下轉(zhuǎn)為傳統(tǒng)的PCM數(shù)字音頻。目前在PCM和DSD共存的期，采用DSD下轉(zhuǎn)運算技術(shù)，可以盡量保證音頻信號的質(zhì)量，消除內(nèi)部重復(fù)量化錯誤，抑制波動，將混淆誤差控制在最小。將DSD比特流下轉(zhuǎn)為16-bit/44.1 kHz數(shù)字音頻，直接記錄在普通的CD上，可使16-bit的數(shù)字音頻接近20到24-bit的精度，使得16-bit的CD盡可能的保持DSD的音質(zhì)。

      DSD選取2.8224 MHz高采樣頻率，其優(yōu)勢是可高精度的按整數(shù)的乘法和除法下轉(zhuǎn)當(dāng)前所有PCM采樣頻率。以DSD格式記錄既能保證音頻質(zhì)量，又能通過下轉(zhuǎn)滿足不同的應(yīng)用和要求。除了用于音樂錄音外，也適用于影視的音頻制作，最終合成的節(jié)目可通過下轉(zhuǎn)，用來傳輸或記錄在媒體上，如5.1的節(jié)目需要進行AC-3或DTS的編碼。DSD音頻格式與現(xiàn)有的音頻設(shè)備配合，不僅僅可以改善當(dāng)前節(jié)目的音頻質(zhì)量，而且對高清晰數(shù)字電影和高清晰數(shù)字電視的音頻是一個極大的支持。

      DSD是理想的節(jié)目素材存儲格式，用于母版的保存或數(shù)據(jù)庫的建立。DSD的采樣頻率是CD的64倍即2,822,400 Hz。但是DSD每個采樣僅占用1 bit，因此每個通道每秒的比特率為1 x 2,822,400 Hz或 2,822,400 bits。而CD每個采樣占用16 bits，因此每個通道每秒的比特率為16 x 44,100 Hz或705,600 bits。實際上，DSD總的數(shù)據(jù)流只大于普通CD的4倍，數(shù)據(jù)量可以被當(dāng)前的磁帶和硬盤容納。

      DSD也是保存節(jié)目的理想格式。各國音響資料館都面臨著一個共同的問題，磁帶只有30年的保存期，而每種版權(quán)則有100年的保護。選擇哪種方案可將原始資料較理想的保存下來？這個問題一直得不到解決的方案，而資料越積越多，部分老化的資料已無法恢復(fù)。直到SACD的出現(xiàn)，美國國會所屬的國家檔案館首先決定采用。

      DSD的錄音制作與傳統(tǒng)的錄音制作，對設(shè)備和技術(shù)上沒有重要的區(qū)別。需要增加的是DSD的模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器和DSD錄音編輯工作站，不少錄音棚已經(jīng)采用高級模擬調(diào)音臺和現(xiàn)存的PCM錄音設(shè)備成功的進行了DSD的錄音。飛利浦發(fā)展了一種DSD錄音技術(shù)的P3D的轉(zhuǎn)換格式，即可以將64 DSD bits描述成3 x 24-bit AES-EBU數(shù)字節(jié)，有可能將一臺24軌/24-bit 44.1 kHz PCM錄音機改變成為一臺8路的DSD錄音機。 

      五、Pyramix4.3版本虛擬音頻制作系統(tǒng) 

      目前SACD和DVD-A都在推廣之中，PCM與DSD兩種數(shù)字音頻格式需要一段共存期。 我們必須考慮PCM/DSD的兼容和轉(zhuǎn)換。因此Pyramix 虛擬音頻制作系統(tǒng)有很大的優(yōu)勢，它是當(dāng)前僅有一個完善系統(tǒng)可同時完成DVD-A (24/192kHz)和SACD/DSD (1bit/2.8Mhz)的音頻制作系統(tǒng)。上述文章已經(jīng)提到索尼公司已將DMX-100調(diào)音臺與Pyramix虛擬音頻制作系統(tǒng)結(jié)合，另外，世界數(shù)字和模擬音頻設(shè)計大師Ed Meitner也為Pyramix配置了當(dāng)今世界最好的8路模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器,支持DSD和PCM兩種格式。

      Pyramix在功能上的綜合優(yōu)勢有：兼容PCM與DSD兩種數(shù)字音頻格式；基于高度穩(wěn)定的Win2000專業(yè)工作平臺，可單系統(tǒng)獨立使用，也符合多系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)；其DSD編碼格式有利與高級模擬音頻系統(tǒng)配合；包括5.1環(huán)繞聲的AC-3和DTS合成和編碼；具有全套的不丟幀同步能力，支持電視、電影以及目前市場上唯一支持高清晰電視HDTV Trilevel的聲音同步。再加上所有的 VITC 及LTC設(shè)置，可鎖定于任何視頻或音頻設(shè)備。
 
      Pyramix 4.3除了它的全新的、全面的編輯功能、全實時的專業(yè)效果器組合、全部可自行配置及自動化控制的虛擬調(diào)音臺之外，Pyramix 4.3還添加了：

      1.DSD 1bit, 2.8Mhz (SACD) 錄音、制作及母版制作功能

      2.支持192kHz 到 384kHz高采樣頻率錄音、制作及母版制作功能

      3.特別為工作于96kHz 到 384kHz 及 DSD 采樣頻率而特別設(shè)計的實時效果器

      4.不需要轉(zhuǎn)換地直接支持OMF (Avid) 及 SD2 (Protools)的音頻格式

      5.新的效果器包括：

     ·實時大型、全部可自行配置的VU表指示系統(tǒng)

     ·實時相位表 (可配置為多聲道顯示)

     ·實時錄音用通路工具組件

     ·為母版制作及環(huán)繞聲制作使用的實時總線工具組件

     ·新式強化的實時全自動化聲像移位器，可用于雙聲道立體聲素材及單聲道素材

      6.為多聲道音樂錄音、編輯及母版制作而強化的工具，包括節(jié)拍器軌。按照節(jié)奏及拍子的多種變化而自動調(diào)整時間線，按節(jié)奏軌自動調(diào)整時間線及節(jié)拍。

      7. 通過最多可支持8塊DSP卡，要增加Pyramix的能力，只要添加Mykerinos DSP卡

      8. 支持DIRECTX插件及ASIO，可與其它專業(yè)音頻效果器及應(yīng)用程序相連

      9. 使用不同控制協(xié)議，可通過多種控制介面控制多種外部設(shè)備

      10. 直接支持新式的Sony DMX-R100 (MADI I/O 接口)調(diào)音臺

      Pyramix虛擬音頻制作系統(tǒng)，是經(jīng)索尼和飛利浦和公司證的DSD系統(tǒng)，也是世界上唯一的系統(tǒng)，可以有以下DSD的功能：

      1. 2-24 聲道DSD錄制及還放

      2. 為DSD的多聲道編輯，加上實時淡出/淡入及聲音漸變效果。

      3. PCM到DSD 轉(zhuǎn)換

      4. 實時高采樣率效果器，包括混響也是基于DSD模式的

      5. 可制作DSD環(huán)繞聲

      6. 為SACD 完整的D及E表指示，紅皮書標準

      7. DSD特有的高采頻樣濾波器

      在廣播影視領(lǐng)域大規(guī)模數(shù)字化進程中，我們已感受到音頻制作手段的快速更新，工作效率大大提高，但對數(shù)字化后的音頻質(zhì)量，還須有更高的追求，高清晰度電視和數(shù)字電影更需要有與之相適應(yīng)的高質(zhì)量音頻。飛利浦和索尼公司計劃告別他們的多比特PCM格式，全面推廣DSD格式。這不是一個偶然的，它關(guān)系到數(shù)字化音頻發(fā)展的趨勢，因此在數(shù)字化規(guī)劃中，應(yīng)當(dāng)逐步將DSD技術(shù)應(yīng)用于實際，真正走在廣播影視數(shù)字化進程的前列。

      文章中所提及DSD (Direct Stream Digital) 直接流數(shù)字技術(shù)和SACD (Super Audio Compact Disc)超級音頻CD的理論基于和忠實于飛利浦公司和索尼公司的版權(quán)