音频技术从模拟到数字的转型,是二十世纪末最深刻的技术变革之一。但这种变革不是"新取代旧"的简单更替——模拟和数字各有不可替代的价值,理清它们的差异,才能在不同的使用场景中做出理性的选择。
基本概念
模拟音频是用连续变化的电压或电流来表示声音信号。一个声波在麦克风振膜上产生的振动,被转换成完全对应的电流变化——这种变化的"形状"和原始声波一样,只不过从空气振动换成了电信号。黑胶唱片上的沟槽、磁带上的磁畴排列、模拟调音台内部经过的电压——都是连续的、无间断的。
数字音频是把连续的声音信号按一定时间间隔"采样",然后把每个采样的电压大小用一个二进制数字来表示。CD标准是每秒采样44100次(44.1千赫),每次采样的数据用16位二进制数表示。把这些数字串起来——就形成了数字音频信号。优点是不管怎么复制、传输、存储,只要数字不丢,信号就不变。
模拟的自然感从哪来?
模拟信号的连续性是它最根本的特质。录制时,麦克风收到的所有信息——超出人耳听觉范围的、低于系统本底噪声的——都被保留在了信号里。当然,超过系统能力范围的部分会被削波或淹没,但不会像数字系统那样被"截断"。
模拟设备(电子管、磁带、变压器)的失真特性也非常独特。它们产生的失真以偶次谐波为主,听起来"温暖"、"悦耳"。一个经典的例子:Neve 1073话放模块,它的总谐波失真在0.07%左右——这个指标在数字设备面前完全不够看,但很多顶级录音师仍然认为它"好听"。
模拟音量控制(电位器旋转)是渐变的、连续的,不会有数字音量控制在某些芯片上关于低位比特丢失的争议。模拟均衡器的频率调节是连续的,旋转旋钮时频率点平滑移动。
数字的灵活从哪来?
数字音频在存储、传输、处理三个维度上的优势是模拟无法企及的。
存储无损耗。 一盘模拟开盘磁带录完一首歌,转录到第二盘,声音已经有可闻质量损失。第三代转录基本已经面目全非。数字音频——不管复制1000次还是10000次,第1000代和第一代是完全一样的。文件就是文件。
传输无退化。 一条50米长的模拟音频线缆,可能已经接收了几十毫伏的噪声。同样距离的AES/EBU数字线缆或Dante网络传输,信号到终点和被发送时完全相同——只要误码率为零(实际数字传输系统能做到)。
处理极灵活。 在数字域里可以做的事情远超模拟设备的物理极限。一个DSP处理器可以做:参量均衡(每个频点的Q值、增益独立可调)、动态处理(多段压缩、扩展、限幅)、延时对齐(每个音箱通道独立设置延时)、频率分频(斜率可达48分贝/八度、相位可完全线性化)、房间校正(自动测量麦克风采集多点数据后自动计算EQ曲线)。这些在模拟域要么做不了,要么需要好几台几万元一台的处理器。
各自不适合的场景
模拟不适合的场景:需要长期存储和大量分发的场景——磁带和黑胶的物理退化不可避免;需要精确可重复设置的场景——模拟设备的旋钮位置靠眼睛看,和真正的数值有偏差;需要复杂信号路由的场景——模拟跳线盘不如数字路由器灵活;需要在远距离传输的场景——数字信号的优势随着距离增加而更加显著。
数字不适合的场景:追求完全无延时的场景——AD/DA转换需要时间(现代设备在微秒级,大多数应用不可闻,但某些监听场景下仍有争议);依赖模拟饱和声音风格的音乐制作——已经有一部分录音师坚持去模拟域完成轨道的染色再回到数字域混音;极简系统——一副耳机加一台黑胶唱机就能听音乐,数字系统至少需要一个DAC加播放器。
它们其实是互补的
在当代专业音频领域,纯粹模拟全链路或纯粹数字全链路都是少数——绝大多数系统是模拟和数字混合的。
典型的高端录音棚链路:麦克风(模拟)→话放(模拟,或数字话放的模拟前端)→AD转换器(转换成数字)→DAW工作站(纯数字处理和混音)→立体声混音或缩混→DA转换器(转回模拟)→监听音箱(模拟)。如果你想做黑胶母带,还要经过专门的刻版机(模拟)。
典型的演出扩声链路:无线话筒接收机(模拟输出或AES数字输出)→数字调音台(内置AD转换+DSP处理+内置DA转换)→处理器(纯数字域)→DSP功放(数字输入,经过DSP处理后放大,最后的功放级仍是模拟放大)→音箱。
典型的商用会议系统:天花麦克风阵列(模拟或Dante数字输出)→DSP音频处理器(纯数字处理,自动混音、回声消除、噪声抑制)→功放→音箱。
对普通用户的建议
如果你是听音乐的普通用户,日常听什么取决于你的习惯。流媒体服务(Apple Music、Tidal、Qobuz)提供48千赫/24位甚至更高的数字音频,质量早已超过CD时代。黑胶唱片的魅力不在技术参数上,而在物理介质带给人的仪式感、唱针划过沟槽的触觉、封套和唱片的视觉、以及那不可避免的底噪声和失真带来的"音乐感"。
如果你是商业系统的设计者,建议是:信号处理在数字域完成(DSP处理器、数字调音台、数字功放),模数转换在源头完成(接收机、播放器、麦克风前置级),数模转换在终端完成(功放输入级)。这样既享受了数字域灵活处理的优势,又保证了最终听到的是纯净的模拟音频。炫笛的XD系列DSP功放就是按照这个逻辑设计的一体化方案——数字音频通过Dante或AES/EBU输入,在机内完成DSP处理和D类放大,最终输出纯净的模拟功率。
模拟的自然连续和数字的灵活可靠,不是二选一的问题,是各取所长的问题。