2022-10-08

【器材百解】為何需要獨立的音樂伺服器?

High-End Music Server/Player

模擬聲音訊號由兩個維度構成—包括「振幅維度, Amplitude」和「時間維度, Time」。我們只有在振幅隨時間振盪時才能聽到聲音。振幅越大,聲音越大。振幅頻率越快,聲音的音調就越高。一個優秀的音樂伺服器應旨在準確地再現這兩個維度。

然而現實中,音樂訊號受到「噪聲, Noise」及「頻寬, Bandwidth」兩項因素的影響,令到訊號時間錯亂,最終使到模擬訊號失真。在模擬環境中,電子噪聲添加到訊號中,不一定會改變重播時的聲音,因為噪聲通常作為背景中單獨出現的聲音。但在數碼環境中,噪聲和頻寬限制會產生時基誤差,當中的影響不是出現直接聽到的背景噪聲,而是扭曲了人聲和樂器再現的聲音。

所以精準地將數碼音樂訊號傳送到外部解碼器,需要做到「最大化的頻寬」及「最小化的噪音」兩個先決條件。

噪聲造成的失真

訊號在傳輸過程中會受到一些外在能量所產生訊號(如雜散電磁場)的干擾,這些能量即雜訊,進入數碼訊號路徑之中會產生波型變化。當然電壓水平強度其實不必非常準確,輕度到中度的失真不會導致高位訊號 (1) 被誤讀為低位訊號 (0),反之亦然,真正需要關注的是噪聲對電壓水平的扭曲。在上圖中表示,任何超過高閾值的訊號依然會讀取為 1,任何低於低閾值的訊號都會讀取為 0,並不會對訊號造成影響,但圖中的噪聲扭曲對低電平訊號產生影響,令原本 0 的訊號高於低閾值,誤讀成 1 ,產生誤碼。

雖然損壞的數據可以重新發送,這可能非常適合用於傳輸網頁及電子郵件上,但當作為串流音樂而使用時,回傳時間卻是影響音質相當重要的因素。

時序造成的失真

 

 

進入DAC芯片的數碼音頻訊號需要有準確無誤的時序,否則產生的模擬訊號會失真。理想情況下,它將是一個完美的方波,如上圖的藍線所示。如果出現時序失真,則生成的模擬音頻也會失真。這意味著「播放音樂檔案」以及「將檔案從一個地方傳輸到另一個地方」是兩項不同的問題。

 

正如實際上,頻寬是有限的,因此0和1之間的轉換會有上升時間和下降時間,不可能產生具有無限頻寬的完美方波。而數碼音頻的致命弱點是音質對數字數據傳輸中不可避免的時間誤差非常敏感。所以如何最大化音樂伺服器的頻寬而不引入噪聲,正是數碼訊號處理的課題。