有关无损音频和发声单元的知识

我本人是一个无损音乐的爱好者,喜欢折腾耳机和音箱,对无损也有自己的一点见解。再加上现在的无损音乐圈子很乱,到处都是标榜自己是什么HIFI Hi-Res……各种智商税层出不穷。我觉得很有必要讲一讲关于无损音频的常识,让你可以简单的分辨这首歌曲到底是不是所谓的“真无损”。同时,我也会捎带着讲讲音箱 耳机的发声单元。那么,咱们就开始吧!
首先,我们要知道,现在的主流音频都是采用的数字信号进行传输。也就是说,现在的音频文件都是用“0”和“1”来表示音频信号。数字信号相比于靠波来传输的模拟信号来说,具有准确度高、失真度小等优点
既然音频都是用数字信号进行传输,那么他们之间的区别又在那里呢?这里就要介绍衡量音频质量高低的三个因素。采样率、位深度和信道数。这里我们就借用Adobe Audiation来打开一个mp3文件,一起来看看这三个名词都是什么意思。

1 采样率
首先我们观察一下上面绿色的图案

再放大一点

再继续放大一点

我们会看见,原来的音频曲线,在我们不断的放大下,变成了一个一个的点。有点像视频中“帧”的概念,音频文件其实就是记录了这些点的信息,再快速的播放。音乐就出现了。音频采样率就是衡量这些点密集程度的东西,采样率越高,这些点就越密集。正如视频单位时间内,帧数越多,画面越流畅的原理一样,这些点越密集,证明这条音频播放起来就会更"丝滑"😂,含有的信息也就越多。
再Adobe Audiation中,我们可以在右下角看到这条音频的采样率是44100Hz,也就是44.1kHz。这与普通CD的采样率是一样的,这证明这个音频在一秒钟内记录了44100个音频点。常见的采样率还有48kHz、96kHz
128kHz等。

2 位深度
位深度是衡量一个音频文件能表示多少音调的声音的参数。位深度越高,所能表现的声音音调就越多。常见的位深度有8bit 16bit 24bit 32bit等。8bit的音频能够表示出2^24种音调 16bit则能表示出248种音调。而32bit所能表示的音调数达到了惊人的296种。我的评价是,音频采样率在16bit 或24bit就已经完全够用了。更大的位深度你的耳朵基本听不会出来任何区别,还会让音频文件的大小成指数级增加。
而图片中这个音乐的位深度也可以在右下角看到,是16bit,达到了普通CD的标准。

3 信道数
信道数也叫声道数,当一个管弦乐队演奏时,你可以感到大提琴在你的右前方,小提琴在你的左前方,而小号却在中间……听一个电声乐队时,你可以明显感觉出主奏乐器来自不同的方向。听重唱,你可以清楚地分辨出左、右声道中分别播出的各自的高声部和低声部。这来自不同方向的声音,就构成了一个个信道。当人听到声音时,能对声源进行定位,那么通过在不同的位置设置声源,就可以造就出更好的听觉感受。
常见的声道有
单声道:假如你带着一个耳机,那么你耳机的左右耳罩只能播放同一个音频,也就是说,你的两个耳朵无法听到不同的声音
双声道: 分成左右两个声道,这样你两个耳朵就能听到不同的声音了
2.1声道:在双声道基础上增加一个低音声道
5.1声道:包含一个正面声道、左前方声道、右前方声道、左环绕声道、右环绕声道、一个低音声道。这样你就能听到不同方向的声音了。
7.1声道: 在5.1声道的基础上,把左右的环绕声道拆分为左右环绕声道以及左右后置声道。比5.1声道听起来更加立体

在这张图片里,能看到振幅图(上面那个绿色的波)和下面的频谱图(下面那个红色黄色的图像)都各有两个,说明这个音频文件是双声道的,也就是我们平时说的立体声。

这里强调一点!信道数多绝对不代表听感好或者是音质好!!! 那网易云音乐来说,这家伙最近推出了一个叫环绕音效的东西,据称是使用了5.1声道。结果我下载了音频文件打开一看,差点没笑掉大牙😂,仔细一看,这五个声道全部一摸一样😂也就是说,我下载的那个音频本质上其实就是一个单声道的音频。被网易云用复制粘贴大法凭空捏造了4个新的声道以后就出来捞钱😓
而且,就算你有了真正的多声道音频,如果没有支持多声道音频的设备,那也是白扯。只有支持播放多声道的音箱/耳机 才能让你真正听到多声道。那些不支持多声道的设备在播放多声道音频时会直接把他们压缩成单声道或者双声道进行播放。
这里再顺带提一嘴,有个听起来很厉害的东西 叫做杜比全景声。这东西可以给音乐增加一些空间感,还能让你感觉歌手是在你的头顶转着圈唱歌,而不是在你的耳朵旁边😂这个东西虽然神奇 但它本质上还是一个算法。他并不能提高你音频的音质。

音频格式
音频格式就是音频的编码规则,目前咱们正常人所能接触到的大多都是以数字信号(不连续的1和0)进行编码的,很少有用模拟信号编码的(连续的波)
目前主流的编码格式有以下几种 我会把她们的优缺点一并列在下面 注意,这里的音质好坏是指这种音频格式音质的上限 并不代表采用无损格式的音频音质就一定好!
mp3: 体积小 音质差 为了减小音频大小,他会把音频中的一些极高频和一些低频去掉。
wav:体积大 音质好 是一种未经过压缩的格式
flac:体积较小 音质好 是一种无损压缩的格式 但可能出现一些播放器无法正常播放的情况
aac:体积较小 音质较好 但可能出现一些播放器无法正常播放的情况

大概说完了音频的知识,我们再来聊一聊各种发声单元。
目前市场上主流的发声单元有:动圈式单元 动铁式单元 骨传导(气传导)单元 平板单元 静电式单元

先说说最简单 也是应用范围最广的动圈式单元
目前市面上较多耳机使用的发声单元都是利用动圈技术的,从10块一条的地摊货到万元级的Hi-Fi耳机都能够看到动圈单元的身影。虽然各家厂商的动圈单元设计各有不同,但始终离不开磁铁、音圈和振膜这三些零件。

音圈上有已经绕好的线圈,利用通过线圈的电流强弱、方向来形成磁场,这时候就会跟旁边的磁铁相吸、相斥,进而带动振膜往复运动推动空气发声。
优点:发声原理接近人类耳膜,因此声音自然耐听,低频宽松舒服。
缺点:单元体积越大,需要的功率越大。对播放器的要求较高,解析度和高频的表现比同等级动铁单元差一些

动铁单元
动铁单元主要通过线圈绕在一个位于永磁场的中央被称为“平衡衔铁”的精密铁片上,被带电线圈磁化的铁片在磁力的作用下带动振膜发声。
优点:体积较小,灵敏度高,拥有更强的解析力,拥有较好的高频表现。
缺点:贵,动铁单元较为拉垮 (所以就有了将动圈和动铁结合在一起的全铁耳机,让两者优势互补。但是这种圈铁耳机调音难度大,很容易出现割裂感)

平板单元
平板单元,其背后的原理也叫做等磁式原理,其实在音频行业这种换能原理诞生已久,只是一直都没有太多的厂商制作这样的扬声器产品。不同于动圈的圆形磁体,平板的磁体是分布在振膜两侧的平行磁体,就像两块平板,把振膜夹在中间,同时振膜上覆盖了一层很薄的金属导体,通常是通过印刷或者切割的方式让其成之字状多次折返于振膜上,当其有电流信号经过会通过电磁受力,在两块平板型磁体之间的缝隙里进行运动,从而发出声音。


优点:震膜可以做得很大,对震膜质量忽略不计,受力均衡遍布在震膜各处,这些优点使平板式耳机在动态和声音信息量上有着先天优势。
缺点:发声单元体积大,重量大,对播放器要求高。贵!

骨传导单元
这个没啥特别的,其实就相当于是把一块震动的板子放到你耳朵旁边的骨头上,让声音通过你的骨头传导到耳蜗里,而不是通过耳道。
优点:可以在使用骨传导耳机时听到外界的声音(这也是为什么运动耳机基本上都是骨传导)
缺点:音质被同等级的其他类型的单元爆杀😂尤其是低频

静电单元
最高端的发声单元,我的人生一大愿望就是亲眼见到一个静电单元的耳机😂 其结构与平板式耳机相似,都是两块非常薄的平面振膜,然后把金属电极振膜夹在中间(但是没有碰到),而平板式耳机两侧并非是磁体,而是充高压电的极板。通过中央的振膜带正电,两侧金属电极通过变换正/负电场的方式来推/拉振膜,达到发声的目的。

森海塞尔最贵的耳机——大奥2代就采用了静电单元

优点:各个方面爆杀其他单元
缺点:依我看,这是一个非常复杂的经济学问题(手动狗头

最后,不同的耳机单元,都会有其独特的声音特质,优点以及缺点相对的。根据自己的喜好甚至是偏好方向去选择耳机产品,不失为一个明智之选。
最后送给大家两句话
“单反穷三代,HIFI毁一生”
“早知道,还是原道”