音響器材質素

無論您為購買音響設備準備了多少預算，它仍然是有限的資源。每個音響發燒友都希望從有限的資源中選擇一些高質量的設備，以形成一個音響系統。什麼樣的設備可以稱為高質量？實際上，這個問題在每個人心中都有答案。所有答案還與每個人對這些設備的期望密切相關。因此，所謂的高品質意味著仁者見仁，智者見仁。如果您問我，作為發燒友和設計師，我對這種高品質有什麼期望。我認為，它應該能夠保持自己的屬性並承擔播放音樂的功能。如果您對此有同感，希望以下內容對您有所幫助。

高端音響經歷了幾十年的蓬勃發展，音響類電路已是非常成熟。運用於音響設備的各種電路都是經過了設計師合理計算的精心作品。它們都應能生產出高質素的產品。然而，當我們瀏覽音響市場，還是可以看到裡面佈滿各種不同聲音品質的設備。而且，即使是相同的電路而在不同公司生產的設備，它們的音質也可能會有很大的不同。這就讓我們在選購器材的時候費盡了周折。

除了技術，影響音響設備音質的因素可能還有很多。比如在元器件方面，為了滿足部分客戶的需求，可能會有一些不合理的選擇，比如鍍金元器件。對於這個問題，我們不能責怪設計師或產品製造商。作為一個市場，它總是要滿足各種客戶的需求。從客戶的角度來看，閃亮的東西是非常美麗和耀眼的。但是，站在技術這一角度來看，鍍金的雙金屬結構在一定的工作條件下具有非線性特性。因此，有必要適當地使用鍍金。但是，我們仍然看到這種鍍金應用於電阻器引腳（電阻器是典型的線性元件）。其實這沒什麼值得我們批評的，但是這些電阻是否用在了正確的地方，這是一個需要我們注意的問題。

當用戶打開一台昂貴設備，發現裡面竟然有一些最廉價的元件，可能要懷疑這設備是否高質素。無論你會或不會用這樣的眼光來審視音響器材質素，又或者會否用設備內部元件數量的多寡來衡量它的價值。各種的顧客認同因素仍會左右市場商品的走向。

儘管消費者面對的產品具有出色的技術指標，但仍未必能從中找到適合自己要求的商品，很多時候會感到無助，尤其是對於音響發燒友。電子技術對於業外人士是一個較難理解的領域。音響愛好者選購器材，很多時候也只好依靠產品功能特點的介紹來作出選擇。經驗豐富的消費者會用自己掌握的知識去評估這些特點的適用性，而不會完全依賴這些介紹來引導自己的選擇。是的，你是一個精明的消費者，因為你會用科學的態度來分析各種事物。我們不需要把科學這兩字想得那麼深奧，在這裡它只不過是有系統地分析物理現象的一個代名詞。無論電子技術發展到如何高深之程度，它總不會離開物理原理這個基礎。因此，憑著一些中學物理知識，我們也能通過眾多的可蒐集資料來找到自己想要的東西，並且可以減小很多周折。

技術指標可以幫助我們分辨商品的優劣，但在有些時候它們也會不起作用。數碼音樂格式從16 bit / 44.1KHz提高到24 bit / 96kHz，這在技術指標方面是一個飛躍，也曾帶給我們更完美的遐想。若我們用24、96 和16、44.1 這些數字來做比較，在意識上很容易就會有了新格式能夠帶來多少倍改進這樣一個似乎理所當然的認受。然而，當涉及到實際的成品時，由於數據載體的結構質素所限制，讓它在實際使用當中仍然未如理想（請參考音響部件聲音特徵之關於各種編碼製式）。通常，每一種商品的介紹都是從理想的角度來向人們展示的。要知道實際成品跟理想之間究竟仍有多大的差距，這還是需要我們去蒐集資料來進行分析。

音響類電路已經非常成熟。產品生產商只需要運用同一個電路便能夠生產出各種不同聲音質素的設備，甚至它們仍可保留著幾乎相同的技術指標。到了技術進步的今天，音響設備質素高低的主要差異，有些時候可能在於它有否經過了精確調整。要營造一個設備的實際工作環境來做這個調整，便需要為此投入較多的人力以及環境資源，設備的價格也就由此而攀升。在現代先進的自動化生產條件下，高質素設備的製造成本將由人力和技術來主導而非材料價格。若基於技術上的合理性，電路上面的某些元件也就需要使用最恰當類型的材料而不會有價格高低之考慮。另一方面，高質素的含義裡面還包括了高可靠性，它將隨著元件數量的增加而降低。以上的這些情況就讓我們更是難以從設備的內外結構來審核它們的實際工作質素。

相較其它電子產品，音響設備有它特殊的一面。若是以設備本身的屬性來作為考量，我們並非僅憑眼睛便能夠尋找到高質素的器材。器材的聲音品質也未必能夠從目前的技術指標來獲得全面、有效的反映。在商業性濃厚的市場裡尋找一件合適商品，我們在分析商品特點適合性的同時，仍需要運用一些知識去評估器材特點的負面影響。這是我們選擇器材的時候，惟一能減小周折之途徑。

下面，我將舉一個關於評估器材功能影響的例子。這是分析某一功能的各種作用，以評估音響系統引入該功能後，整體質素將有正或負的哪一種改變。

市場上有一種稱作”倍取樣”的功能產品。這功能可以改變聲音品質。加入這個功能以後的聲音品質改變是正面或是負面，將取決於音響系統的整體質素。

倍取樣（Up-sampling）
在播放CD的時候，這個功能可以倍升CD的原取樣頻率44.1kHz到更高的88.2kHz、或176.4kHz、等。這等同於增加數碼濾波器的超取樣次數。以此便可以提升模擬濾波器截止頻率點到更高位置來讓模擬信號獲取更好的頻響、相位特性（我們難以考究這是否生產者本意，但除此以外，我們還沒有看到其它的意義）。在理想情況下，這功能可以帶來以上效益。然而，在實際運作中，它卻未必能夠達到這個目標。

要分析這個功能的效益，我們就要從數碼濾波器的作用說起。我們目前使用的CD播放器都是內置了一個數碼濾波器。加入這數碼濾波器的本意，是要把D/A轉換噪音的頻段推升到遠離音頻段的位置。那D/A轉換後的模擬信號就只需要使用一個簡單的濾波器便能夠充分濾除殘餘的數碼成分，並能獲得如直線一樣的頻響、相位特性。若數碼濾波器芯片沒有工作速度限制，理論上我們只要不斷增加數碼濾波器的超取樣次數就可以達到這一目標。事實上，目前CD播放器普遍使用的8x數碼濾波器已達到這個效果，而更高次數的超取樣已幾乎沒有更大意義。所以，目前普遍使用的數碼濾波器以及D/A芯片，它們的最高工作速度也就停留在相應於8倍超取樣的區域。

若沒有特別，後期生產的高級CD播放器都是配備了一個8x數碼濾波器以及能配合8倍超取樣的D/A芯片。配置在CD播放器的這些芯片，它們通常是運用到8倍超取樣來獲取最大的功能效益，也即工作速度已達到芯片容許之極限。在此情況下，若CD播放器使用Up-sampling功能就必須相應降低數碼濾波器的超取樣次數來適應D/A芯片的最高速度限制。這樣，D/A轉換噪音就仍停留在Up-sampling之前的頻段位置。即，模擬濾波器的截止頻率點只能保持在原有位置。（我們只要檢測D/A芯片的時鐘頻率有沒有相應地按倍數提升，便可知道轉換噪音是否推升到更高頻段之位置。）

Up-sampling不能提高D/A轉換後的模擬信號准確度。CD格式標準是16位量化和44.1 KHz取樣。無論我們運用何種方式或以更多數位、更高取樣頻率來處理CD製作前數據，最終仍需要用標準格式來製作CD，否則它便不能在CD播放器上面播放。 A/D轉換的位數、取樣頻率確定了量化模擬信號的準確程度。 CD製作的時候，它的格式已經被確定，其所能達到的最高準確度也就被確定。之前所提高的準確度，到此也成枉然。同樣的，CD製成以後，任何形式的數據轉換都不能夠提高模擬信號准確度，而且這準確度可能還會因為數據在轉換過程中出現錯誤而降低。

運用Up-sampling代替數碼濾波器，這可能是某些設備用於起到相同功效而與其它設備又有不同的名稱來以示其分別。Up-sampling或數碼濾波器的超取樣，這兩種處理方式有相同的結果，即8倍取樣等同於8x數碼濾波器。因此，在其它方面不變的情況下，它們只是稱呼不同而已。在理想狀態下，這一類不同名稱CD播放器的好處是可以方便你自由選取相當於2x、4x或8x數碼濾波器的效果來滿足各人喜好。然而，對於分體式CD播放器，這個功能將要遇上另一個問題。

通常的CD轉盤是運用44.1k取樣的數據來編碼並輸出數碼信號。現在，Up-sampling的CD轉盤便需要輸出相較44.1k更高取樣編碼的數據，即倍升了數據密度。隨著數據密度提高，每個數位的周期時間便會相應的縮短。由此，數據傳送（或处理）過程中所引起的數據流抖動也就相對於數位週期要隨之增大（雖然以時間為單位的絕對抖動量值沒有增大，但相比於數位週期的相對抖動量已是按倍數的增大）。這將導致數據更容易出現錯誤（數碼信號傳送或处理當中，數據流的抖動因而導致數據錯誤，同樣是位時鐘與數位的時域偏差所造成，其作用機制請參閱CD盤數據抖動的有關內容）。所以，使用Up-sampling功能的分體式CD播放器需要使用更高質素的接駁電纜來傳送數碼信號，以此確保相對抖動量不會因為數位週期的縮短而增大。

對於分體式CD播放器來說，若不能相應地按倍數降低數據傳送過程中的數據流抖動量值，那麼，Up-sampling功能就會在一定程度上等同於一個低通濾波器。隨著數據流抖動增大（數據錯誤會因此而增加 *），這濾波器會從音頻段的高端逐漸收窄音樂信號頻帶（有部分的播放器設有多個濾波頻段供用戶手動選擇）。這樣，若音響系統實時處理信號的頻帶寬度較窄少，倍取樣功能便可以帶來減少音樂背景噪音的效果（關於音樂電信號的實時處理，請參閱音響系統的特殊性）。

* 基于数据传送机制的因素，D/A解码所需的主时钟其抖动量将会跟数据流的抖动量非常紧密地正相关。当结合了时域因素后，D/A解码主时钟的抖动将相當於某些音频数据出现了错误。

從上面的分析，我們可以知道，僅Up-sampling功能而言，當它達到了理想程度（不發生數據錯誤），音樂播放的聲音品質應當是沒有改變。若有改變，這當然是有哪一些數據出現了錯誤。是否這些錯誤所引起的模擬信號改變，可以補償你音響系統的缺陷？又或者可以這樣說，是否需要收窄音樂信號的頻帶寬度來便於你音響系統更容易的處理？選擇此功能的時候，我們有需要加入這一考慮。

至於減小音樂背景噪音，這僅指CD播放器以外設備而已。而播放器自身的背景噪音，卻是增大了的。這兩者之間屬輕屬重？各個系統之間可能不盡相同，並且難以預料。

以上，我們只是藉用Up-sampling來分析設備的功能效益，並非要評定器材的優劣。事實上，目前仍有一些我們還在使用的器材是需要其它器材來作一些相互補償式的配合才能夠有好的聲音效果。這也是為什麼我們可以看到音響市場上仍存在著各種質素器材的另一原因。各種質素器材的出現，這在當時的歷史時期是有它們存在的必要性。同樣的，一些舊式設備現在還可以在二手市場流通，這當然也是它們仍有著能與其它器材作補償式相互配合的存在價值。

我用音響CD來再舉一個例子。音響愛好者或擁有一些運用各種技術來生產的音響CD。大家有否留意這些CD的聲音效果跟原有音樂細節有如何關係（關於原有音樂細節，請參考聲場還原的系統設置有關內容）。你是否發現，與標準音響CD相比，一些較少聲態（聲音之情緒狀態）扭曲的CD，聲音會有較窄的頻域。又或者大家有否留意，運用某種技術生產的CD很少有一些大型管弦樂團演奏、具有寬闊頻域的古典音樂。這是因為頻域寬度更窄的信號，將更容易在音響系統上面獲得準確的處理，其聲音將可以有更小的聲態扭曲。

盤片的結構質素是影響音響CD聲音品質的根源。 XRCD的盤片數據有更少抖動，可以有更好的聲音品質。這跟它的生產是直接使用母盤來壓制CD盤片有著密切關係（普通CD光盤的生產，首先是用母盤來製作多張的子盤，然後再用子盤製作成品CD盤。）。雖然，它相對較窄的頻域（這與CD盤片壓制工藝無關）也讓它有所欠缺而留下一些遺憾。然而，對於目前仍有不少的音響設備還不能有效處理寬頻帶音樂信號，使用頻域較窄的音源也就不一定是壞事。所以，結合了各種改進措施的XRCD，在很大一部分音響系統上面播放仍可以帶來不同程度的聲音品質改善。

與XRCD截然不同的是HDCD。

HDCD採用更多位數來進行A/D量化，由此產生的更多數據也被放置到CD格式標準所容許位置。所以，經過解碼後，HDCD能有更多表達音樂信息的數據，CD播放也就應該有更好的聲音品質。然而，HDCD能夠產生高質素的這些特點，因為其物理結構之質素未有相應提高，所以這更多數據卻反而在數據出現錯誤的時候，造成它的音樂播放會產生更多的背景噪音（這與音響系統功能質素相關。高準確音響系統播放HDCD可以有更好的聲音品質）。音響愛好者對此已有體會。

以上的音響CD例子可以說明，器材的好或壞是沒有絕對的。在一些情況下，為了適應具體環境，我們就需要相應的作出一些協調式的讓步。同樣的，硬件方面也有類似情況。那麼，怎樣的音響系統才是高質素？從廣義角度來說，經過了相互補償的配合以後，能有優良的線性度，它便是高質素音響系統。對於單獨一件器材而言，若然其自身有高準確度，不需要依賴其他器​​​​材來作補償式配合，它就是高質素器材。運用這一類器材來組成音響系統，將能準確播放各種類型音樂。

上面兩種高質素，兩者之間存在著差異。相互補償的方式需要犧牲原有音樂細節（微動態的密度降低）作為代價來換取線性度的改善。主觀上，這可能會讓我們有一些遺憾。然而，我們還是需要用沒有絕對準確的這個客觀角度來看待實際產品。事實上，音響系統還是或多或少的需要一些相互配合來達到最好線性度。這方面的典型例子就是音箱與音箱電纜。

總體來說，我們可以這樣來理解音響系統質素。只要它能夠準確播放你想要的那一類型音樂，對於你來說，它就是高質素音響系統。從上面的軟、硬件例子中，我們還可以看到這樣一個問題。音響系統的高質素仍需要信號源和信號處理兩方面的配合。在有些時候，單方面的高質素可能還會對整個系統帶來反效果。我們選擇器材的時候不應該忽略這一點。

具體地，對於電子技術業外人士，我們又有何手段去評估器材的準確度呢？我在這裡給大家介紹一個判斷音響器材準確度的簡易並且很有效方法。該方法不需要理會設備的技術指標，這對於音響發燒友來說非常實用。當我要去評估一個設備或電纜的準確度並判斷其能否為我的系統帶來長期效益時，我會使用音樂的背景噪音作為指標。

優秀的設備，它應該是有更小的失真。設備的任何失真都會改變音樂電信號。也就是說，當電信號經過了一個含有了失真的設備後，信號在某一些時間點上就會有了不應該出現的能量。根據不應該出現的聲音就是噪音，以及在某一個時間點不應該出現的能量就是要產生噪音的能量這一個事實。我們便能夠從音樂背景噪音的強或弱去判斷設備的準確度，從而確認它是否能為你的系統帶來長期效益。

所謂長期效益，是指當你要更換系統中的其它設備時，當前的好處不會消失。有了高質素的設備，很多時候你是可以通過系統的設置來獲得你想要的音效，而不需要依靠設備間的相互補償。因為從相互補償所得到的音效，會使得你將來需要更換系統中的某一設備時，你也需要更換另外的設備，才能維持你當前已經滿意的聲音效果。

我有一個經驗，對於正在選購設備的你也可用作參考。關於音響，設備質素的高、低會反映在聲音可以表達多少細節上，並會展現於聲音的微動態密度上。除了細節之外，音效的改善很多時候都可以通過系統設置來獲得。

我們使用音響設備來播放音樂，總是希望它能有好的聲音品質。甚至，我們希望它有著名音樂殿堂般的聲音效果。有這樣的要求也不過分。我們現在所播放的音樂當中有部分正是在這些音樂廳裡錄音的。要達成這個願望，我們就需要去認識那些與音響有關的方方面面。是的，我們正在遊歷一個向所有顧客開放的市場。這裡面當然會有各式相應滿足各人所需的商品。了解更多一些物理知識，即使是一些力學的，甚至是機械原理，等，都可以便於你在這市場裡尋找到合適的音響器材。相較其它的商品，選配一個你滿意的音響系統，可能需要花費更多的心思。能夠讓音樂來陪伴自己，最後你會認為這是值得的。在此，我祝愿你能選取到滿意的音響設備，並渴望分享到你的經驗。

編寫：Chen
日期：Nov - 2014
重新整理：May - 2023