一直以來(lái)，很多HiFi發(fā)燒友在聊音樂(lè)的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)談?wù)摰疥P(guān)于音樂(lè)文件采樣、位深、碼率的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。44.1kHz/16bit、96kHz/24bit、192kHz/24bit這種PCM波形規(guī)格到底意味著什么、DSD這種全新的規(guī)格音質(zhì)有何優(yōu)勢(shì)？今天筆者就以純理論的角度為大家對(duì)比一波WAV和DSD兩種文件，歡迎大家進(jìn)行參考。考慮到不少入門的燒友基礎(chǔ)較弱，筆者在第一章先科普一些基礎(chǔ)知識(shí)，大佬可自行跳過(guò)。
一、關(guān)于采樣/位深的基礎(chǔ)知識(shí)
1.1什么是采樣
先從44.1kHz說(shuō)起吧，相信不少的朋友都知道44.1kHz是采樣率參數(shù)，但卻不知道到底什么是采樣率。所謂采樣率，即是錄音設(shè)備每秒采集聲音樣本信息的頻率。44.1kHz采樣率，即是在錄音時(shí)，設(shè)備每秒記錄44100次。
為什么無(wú)損音樂(lè)的采樣率會(huì)被定位44.1kHz？這其實(shí)并非偶然。根據(jù)奈奎斯特采樣定理（為了不失真地恢復(fù)模擬信號(hào)，采樣頻率應(yīng)該不小于模擬信號(hào)頻譜中最高頻率的2倍），采樣率44.1KHz的數(shù)字音頻格式可以無(wú)損地記錄22.05KHz以下頻率的音頻信號(hào)（參考自香農(nóng)采樣定理），其剛好超過(guò)了人耳的聽(tīng)力范圍20kHz。對(duì)于PCM波形來(lái)說(shuō)更高的采樣率意味著曲線更加接近真實(shí)。
DSD64的采樣率為2.8244MHz，相等換算的話就是上面CD的44.1KHZ的64倍采樣率，也就是2824400次/秒。與PCM脈沖編碼調(diào)制不同的是，DSD在錄制時(shí)使用PWM脈沖寬度調(diào)制，因此在圖像呈現(xiàn)上來(lái)看也與PCM有所不同，具體筆者會(huì)在下面討論。
1.2 什么是位深
剛剛我們提到過(guò)，采樣率是每秒記錄聲音的次數(shù)。對(duì)于用數(shù)字波形記錄聲音的方式來(lái)說(shuō)，如果橫軸是時(shí)間，想要出現(xiàn)完整的波形，那么就需要一個(gè)縱軸參數(shù)來(lái)為波形的“高度”進(jìn)行設(shè)定。對(duì)于音頻來(lái)說(shuō)，這個(gè)高度信息，就是bit（位深）。
所謂16bit，其真實(shí)含義是用16位的二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示采樣點(diǎn)的電平（縱軸高度）。在PCM波形中，縱軸高度越高、聽(tīng)感的響度就越高。位深對(duì)音樂(lè)文件的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)一般直接掛鉤，16比特整數(shù)可以儲(chǔ)存2的16次方（65536）個(gè)不同的數(shù)值，每增加1比特代表縱軸的精密度翻一倍。
1.3 PCM波形的文件都有什么？
相比于DSD來(lái)說(shuō)，PCM技術(shù)于很早之前就應(yīng)用于音頻領(lǐng)域，因此其文件有很多的變種。正常的無(wú)損無(wú)壓縮PCM波形的文件是WAV，我們?nèi)粘Ｏ螺d到的flac、ape這種無(wú)損格式都是將WAV文件無(wú)損傷壓縮的音樂(lè)格式，再次解壓縮后數(shù)據(jù)不會(huì)受到影響。mp3、wma等格式為有損壓縮格式，再次解壓為WAV后會(huì)造成數(shù)據(jù)損失。
二、PCM和DSD本質(zhì)的不同
2.1 PCM、DSD的錄制方式對(duì)比
PCM和DSD在錄音時(shí)使用的就是兩種完全不同的系統(tǒng)；PCM脈沖編碼調(diào)制：其首先將連續(xù)的模擬信號(hào)（音樂(lè)原聲）離散并抽樣量化，根據(jù)瞬時(shí)點(diǎn)參數(shù)構(gòu)建PCM波形。簡(jiǎn)單、直觀、文件占用空間低是它的優(yōu)勢(shì)，其劣勢(shì)在于量化誤差較大（導(dǎo)致信噪比較低的原因）。
DSD在錄制時(shí)使用了另外一種調(diào)制——PWM脈沖寬度調(diào)制：它是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈波的一種全新的記錄方式。在記錄時(shí)，DSD的模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D部分并非如WAV一樣，而是通過(guò)采樣點(diǎn)實(shí)現(xiàn)增/不變/減的判斷。打個(gè)比方吧，讓PCM和PWM（DSD調(diào)制技術(shù)）一起記數(shù)字，PCM在記錄一串?dāng)?shù)字時(shí)是1,2,3,4,3，而PWM則是0,1,1,1，-1（只取差值）。
2.2 PCM、DSD讀取方式對(duì)比
PCM波形的橫軸為采樣點(diǎn)、縱軸為位深，在做放音的數(shù)模轉(zhuǎn)換D/A時(shí)，數(shù)字波形中的每個(gè)點(diǎn)會(huì)轉(zhuǎn)換成其獨(dú)有的二進(jìn)制編碼被指定的DSP或者CPU進(jìn)行處理實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。對(duì)于PCM波形來(lái)說(shuō)，由于每次采樣都有嚴(yán)格的時(shí)間限制，因此PCM系統(tǒng)在聲音回放時(shí)對(duì)晶振的需求的極高，如果解碼時(shí)兩方出現(xiàn)任何誤差都會(huì)導(dǎo)致失真。同時(shí)，由于采樣率遠(yuǎn)低于DSD，其在取樣時(shí)的受量化誤差影響，其理論上的信噪比也遠(yuǎn)低于DSD。
DSD文件的PWM波形在橫縱軸設(shè)置上與PCM相同。不同的是，PWM波形的采樣點(diǎn)深度僅為1bit，播放方式為錄制的逆過(guò)程（具體參考2.1）。相對(duì)于PCM來(lái)說(shuō)，DSD的優(yōu)勢(shì)是有效的防止了晶振問(wèn)題，且動(dòng)態(tài)響應(yīng)也更加精準(zhǔn)。不過(guò)由于其過(guò)于精準(zhǔn)的特性，音樂(lè)的響度一般來(lái)說(shuō)也是偏低的，這也是為什么不少HiFi產(chǎn)品會(huì)專門為DSD播放專門做一個(gè)增益功能。還有就是DSD的文件占用空間巨大、解析耗電量大，非常吃硬盤資源。
小結(jié)：PCM和DSD純理論對(duì)比，誰(shuí)的音質(zhì)更好？
顯然，從錄制與播放的對(duì)比就可以看得出，DSD在記錄聲音的能力方面是遠(yuǎn)超普通規(guī)格PCM的。但反過(guò)來(lái)說(shuō)，人耳的分辨率也是有限的。如果單從理論的角度來(lái)說(shuō)，即使CD級(jí)別的44.1kHz/16bit音樂(lè)，其在采樣率、位深上都高于人耳對(duì)聲音的識(shí)別能力。所以即使DSD的參數(shù)多么強(qiáng)大，對(duì)于絕大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，其聽(tīng)感上是不應(yīng)該會(huì)出現(xiàn)明顯區(qū)別的，就好比人看不見(jiàn)紅外線和紫外線一樣。
寫(xiě)在最后：
相比于WAV，DSD雖然是理論上的信息量升級(jí)，但也為解碼設(shè)備的性能帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。不開(kāi)玩笑的說(shuō)，有一套能夠發(fā)揮真正DSD實(shí)力音響設(shè)備的人，筆者身邊的專業(yè)用戶都很少，更別提便攜聽(tīng)音了。HiFi設(shè)備并非玄學(xué)，它也是一分錢一分貨的。就像很多人玩手游都能充個(gè)萬(wàn)八千一樣：如果舍不得錢一步玩到位，那就一點(diǎn)一點(diǎn)升級(jí)HiFi設(shè)備。把自己限制在墻內(nèi)的人，永遠(yuǎn)無(wú)法發(fā)現(xiàn)外面世界的美好。
