扬声器电声转化与蓝牙传输音频信号，它们的音质损失哪个更严重？ 第1页

       蓝牙版本 发布时间 最大传输速度 传输距离 ------------------------------------------------------------ 蓝牙5.3 2021 48 Mbit/s 300米 蓝牙5.2 2020 48 Mbit/s 300米 蓝牙5.1 2019 48 Mbit/s 300米 蓝牙5.0 2016 48 Mbit/s 300米 蓝牙4.2 2014 24 Mbit/s 50米 蓝牙4.1 2013 24 Mbit/s 50米 蓝牙4.0 2010 24 Mbit/s 50米 蓝牙3.0+HS 2009 24 Mbit/s 10米 蓝牙2.1+EDR 2007 3 Mbit/s 10米 蓝牙2.0+EDR 2004 2.1 Mbit/s 10米 蓝牙1.2 2003 1 Mbit/s 10米 蓝牙1.1 2002 810 Kbit/s 10米 蓝牙1.0 1998 723.1 Kbit/s 10米   ref：  Bluetooth 5、2Mbpsで100m、125Kbpsなら400m. EE Times Japan. [2022-02-18] （日语）.  Bluetooth 3.0発表 24Mbpsに高速化. ITmedia NEWS. [2022-02-18] （日语）.       

扬声器电声转化与蓝牙传输音频信号，它们的音质损失哪个更严重？

扬声器电声转化的“损失”其实不应该称为损失。

扬声器作为一个换能器， 有它自身的限制， 比如非线性失真和带宽的限制以及在某些频率频段上的幅度响应不平坦。

应该说是“扭曲”。

换句话说， 扬声器可以产生新的频率和新频率的幅度、切除带宽外的信号、在谐振峰范围内明显抬高幅度以及在不能响应的频率范围内衰减信号。

蓝牙传输音频信号受限于串行通讯的带宽。因此， 能顺利传输的信号在大多数情况下会被压缩。

16位44.1KHz的CD音质， 每秒钟有 28,901,376 个采样（44,100 x 65,536）。

但是， 基于心理声学的研究得到的压缩算法， 可以保证绝大部分的人耳分辨不出被算法（协议）切除掉的多余信息是否存在。

这可以用十分简单的实验来验证。

比如， 用软件生成一段音频白噪音或者音频粉红噪音， 另存为文件。 同时， 把这段音频白噪音或者音频粉红噪音通过蓝牙传输（例如带 RCA 输出的蓝牙盒子）并且另行捕捉（采集）。

通过查看频谱图，就可以用眼睛发现被算法（协议）切除掉的多余信息。

是的， 俺又没有给出结论。

十分抱歉。

附录：

～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～

1877年，托马斯-爱迪生利用查尔斯-克罗斯的理论发明了圆筒式留声机，使音乐爱好者第一次在家中体验到录制的音乐。能想象一个现代圆筒留声机吗？切向跟踪......无弧度误差......无滑行误差。多完美啊。

1887年，Emile Berliner发明了技术上“较差”的圆盘留声机。圆盘会变形，而且有拱形误差和滑行误差的引入。当然，与切向跟踪的爱迪生圆筒式播放器相比，是无法相比的。

可是， 由于唱盘的生产成本比圆筒要低得多，而且唱盘很适合放在商店的展示柜里，有更大的封面艺术和注释，所以它们成为标准。

就这样，音乐行业更注重消费者的便利和最佳利润而不是最佳保真度的漫长历史开始了。

数字革命也不例外。

1979年，飞利浦和索尼合作制定了消费者数字格式的新标准。

飞利浦想要一个20厘米的唱盘，但索尼坚持要一个12厘米的唱盘，可以在较小的便携式设备中播放。

1980年，他们发布了红皮书CD-DA标准，大众市场的数字音乐诞生了。在数字音乐的早期，许多唱片业人士开玩笑说，CD代表着 "妥协的唱盘"。

20世纪80年代初，当数字录音变得唾手可得时，录音室为了省钱而从模拟转换为数字。

对录音室来说，这样做的设备成本更低，录音和存档所需的空间更小，而且在后期制作中更容易混合和编辑曲目。对于消费者来说，并没有多少优势。大多数早期的数字录音都是以相对较低的分辨率制作的，听起来非常疲劳，让人想把耳朵撕下来。

从PCM到DSD的转换也不例外。

在20世纪90年代初，索尼希望有一个面向未来的、不那么昂贵的媒介来存档他们的模拟母带。

1995年，他们得出结论，直接从模拟到数字存储1位信号，将使他们能够输出到任何可以想象的消费数字格式。这种1比特技术是通过从1比特2.8Mhz比特流DAC芯片的监听引脚输出实现的。

后来，索尼的消费者部门与飞利浦合作创建了SACD格式。

当然，从SACD被构思到它进入市场，DAC芯片制造商已经从64fs推进到更高的128fs采样率（又称双速率DSD），从1比特到更高分辨率的5比特宽DSD格式。

如果SACD格式是DSD128而不是DSD64，5比特而不是1比特，它的性能就会有很大的不同。

早在DVD、SACD或DSD格式被开发出来之前，比特流DAC芯片就被引入消费市场，作为成本更低的替代品，替代价格明显更高的R-2R多位DAC芯片。位流DAC芯片有内置算法，将PCM输入转换为DSD，然后再转换为模拟。

再一次，结果是以牺牲保真度为代价的成本节约。

某种程度上，正是比特流DAC技术使得我们现代的7.1声道音频得以发展，并被嵌入到视频格式中。

这也使电子制造商能够在市场上销售小机箱的DVD播放机，并配备廉价的电源，其零售价可低于70美元。

音频纯粹主义者永远没有机会。

相比之下，多比特R-2R DAC芯片的制造成本不仅大大高于单比特DAC芯片，而且它们还需要更大、更复杂的电源。

如果你要制造一个7.1声道的R-2R多盘播放器，它的价格将是比特流技术的几倍，而且它的尺寸也将是比特流技术的几倍。

当然，这不是普通消费者正在寻找的东西。

DSD与PCM技术

PCM录音在商业上有16位或24位，采样率从44.1KHz到192KHz的几种。

最常见的格式是红皮书CD，16位采样率为44.1KHz。

DSD录音在商业上有1比特，采样率为2.8224MHz。

这种格式用于SACD，也被称为DSD64或单速率DSD。

还有更现代的、分辨率更高的1比特DSD格式，如DSD128、DSD256和DSD512，以及具有5比特到8比特Delta-Sigma解码的宽DSD格式。这些格式是为录音室创造的，只占商业上可用的录音的很小一部分。

虽然不能直接比较DSD和PCM的分辨率，但不同的专家已经尝试了。

据估算，一个1位2.8224MHz的DSD64 SACD的分辨率与20位96KHz的PCM相似；

1位2.8224MHz的DSD64 SACD相当于20位141.12KHz PCM或24位117.6KHz PCM。

换句话说，DSD64 SACD的分辨率比16位44.1KHz的红皮书CD高得多，

与24位88.2KHz的PCM录音的分辨率大致相同，

而不如24位176.4KHz的PCM录音的分辨率高。

DSD和PCM都是 "量化 "的，这意味着数字值被设置为模拟信号的近似值。

DSD和PCM都有量化误差。

DSD和PCM都有线性误差。

而且DSD和PCM都有量化噪音，需要在输出阶段进行过滤。

换句话说，两者都不完美。

PCM编码的模拟信号的振幅以均匀的时间间隔（有点像图画纸）采样，每个样本被量化为数字步长范围内最接近的值。步长的范围是基于录音的比特深度。

一个16位的录音有65,536步，一个20位的录音有1,048,576步，而一个24位的录音有16,777,216步。

位数越多和/或量化时使用的采样率越高，理论上的分辨率就越高。

因此，一个16位44.1KHz的红皮书CD每秒钟有28,901,376个采样点（44,100 x 65,536）。

而24位192KHz录音每秒有32,212,254,000,000个采样点（192,000 x 16,777,216）。

这意味着24位192KHz录音的理论分辨率是16位44.1KHz录音的111,455倍以上。差异不小。

那么，为什么高清录音听起来只比16位44.1KHz的录音稍微好一点，尽管是来自相同的母版呢？

DSD使用脉冲密度调制对音乐进行编码，在2.8224MHz的采样率下，是一个单比特值的序列。

这相当于红皮书CD采样率44.1KHz的64倍。

PCM是双轴量化，而DSD是单轴量化，

你可以想到为什么DSD再现的准确性比PCM更依赖于时钟的准确性。

当然，在DSD中每个比特的电压的准确性和PCM一样重要，所以参考电压的稳定在两种类型的转换器中都同样重要。

当然，在录音过程中的时钟精度是以商业DSD64 SACD和16位44.1KHz PCM录音的几倍分辨率进行的，这明显比DSD或PCM在播放过程中的时钟精度更重要。

还有一些DSD格式使用更高的采样率，如DSD128（又称双速率DSD），其采样率为5.6448MHz；DSD256（又称四速率DSD），其采样率为11.2896MHz；DSD512（又称八速率DSD），其采样率为22.5792MHz。

大多数现代的A到D和D到A的Delta-Sigma转换器可以做多比特宽DSD，并有5比特到8比特的解码。所有这些更高分辨率的DSD格式都是为工作室使用的，而不是为消费者使用的，尽管有一些不知名的公司在销售这些格式的唱片。

请注意，Double、Quad和Octuple DSD都有可能是44.1KHz倍频和48KHz倍频的采样率，可以100%等分到DSD64 SACD和44.1KHz红皮书（都是44.1KHz倍频）或96KHz和192KHz高清PCM格式（都是48KHz倍频）。

当然，当工作室将48KHz倍频格式转换为44.1KHz倍频格式或反过来，他们会引入量化错误。

当旧的录音被发布在源自DSD64母带的重制24位192KHz高清版本时，往往会出现这种情况。

例如索尼和其他公司在90年代中期用于存档他们的模拟母带。

请注意，最佳的高清PCM格式是24位88.2KHz，可以从DSD64母带创建。

任何超过88.2KHz或被48KHz平分的采样率都必须被插值。

但消费者需要24位192KHz版本的所有他们的旧爱，所以公司提供它们，尽管有已知的后果。

问题来了

有三个主要领域，PCM和DSD都没有达到完美：

量化错误，

量化噪音和

非线性。

量化错误可以通过几种方式发生。

在数字录音的早期，有一种方式是最常见的，那就是分辨率太低。

想想一张图画纸上的交点。你不能量化到一个比特的零头，也不能量化到一个采样率的零头。你只能量化到一个落在比特深度和采样率交点上的值。当模拟信号的值落在两个量化值之间时，数字录音最终会以较低或较高的音量和/或较慢或较快的频率再现声音，扭曲了原始音乐的时间、曲调和振幅。这通常会产生不自然的、奇怪的谐波，导致与早期数字录音相关的坚硬、疲劳的声音。注意下面的图形，蓝实线代表实际的音乐波，黑点代表最接近的量化值。

虽然现代采样率高到足以欺骗人耳，但从一种格式转换到另一种格式时，仍然会发生量化错误。

例如，

当索尼公司在1995年决定将他们的模拟母带库归档为DSD64时，他们错误地认为这些母带将是面向未来的，能够再现任何消费格式。事实是，这些母带只能正确地再现被44.1KHz分割的格式。因此，任何现代96KHz或192KHz的录音都是由DSD64主文件创建的，有量化错误。

48KHz倍数的实际原因是与视频的最佳同步性有关。

让电影中的音轨以48KHz倍数录制是有意义的，如24位96KHz格式嵌入到DVD和蓝光的7.1声道音频。但是，由于90%以上的音乐唱片都是以44.1KHz的红皮书CD或DSD64 SACD出售的，相对于最佳的88.2KHz和176.4KHz的高清格式，以96KHz或192KHz提供任何高清音乐是相当可笑的。

由于天真的消费者错误地认为采样率越高，保真度越高，他们要求192Khz，错误地认为它比176.4KHz更好，这就是唱片公司市场的现实。

量化噪声是不可避免的。

无论你用什么格式进行数字化，都会产生超声伪影。

比特数越多，噪底就越低。每一个比特的本底噪声大约降低了6db。

因此可以想象，1位DSD的超声噪音明显多于16位PCM。

这就是为什么5位到8位并行Delta-Sigma解码的宽DSD格式被创造出来的部分原因。

对于PCM，你必须处理采样频率的显著噪音。这就是为什么索尼和飞利浦将红皮书CD的采样频率设计为44.1KHz，这是人类高频听力极限20KHz的两倍以上。

由于量化噪声存在于PCM录音的采样频率周围，44.1KHz的录音有量化噪声，比人类听力极限20KHz高一个八度。

这种量化噪声需要被过滤掉，所有的DAC在输出端都有一个低通滤波器。

因为量化噪声只比可听度高一个八度，所以使用的滤波器有一个非常陡峭的斜率，以避免过滤掉理想的高频。这些陡峭的低通数字滤波器通常被称为 "砖墙 "滤波器。

这就是为什么在播放44.1KHz PCM升频到88.2KHz或176.4KHz时有优势。

虽然你听到很多关于 "砖墙 "滤波器在早期红皮书CD播放器的高端造成了可听的失真，

但事实是这只是早期红皮书CD和播放器的高端听起来不自然的一小部分原因。

早期数码产品中大多数硬的、刺耳的、不自然的高频听起来更多的是与电源的缺陷和录音过程中的缺陷有关，而不是 "砖墙 "滤波器。

很抱歉，尽管很多发烧友可能认为他们是“金耳朵”，不到千分之一的人在小时候能听到20KHz以上的声音，40岁以上的人几乎没可能听到15KHz以上的声音。

当然，DSD64是另一个故事。

超过25KHz的量化噪声急剧上升，需要更复杂的过滤器和/或噪声整形算法。

当你用一个简单的低通滤波器过滤DSD64的输出时，其结果是扭曲的相位/时间和一些在可听范围内相当讨厌的“人工瑕疵”。

解决方案是噪声整形算法，将噪声转移到较低的可听频率和/或更高的采样率。

这就是为什么双速率DSD和四速率DSD格式应运而生。

这也是为什么先进的播放器软件提供双速率DSD输出。

使用播放器软件将DSD64升采样为DSD128或DSD256，可以大大改善性能，因为它将数字伪影置于人类可听频率范围之外的八度，允许更先进的噪声整形算法和更少的数字滤波器。

纯DSD的神话

尽管有市场营销的炒作，但几乎没有纯DSD录音可以提供给消费者。

这部分原因是因为直到最近，还没有办法编辑、混合和操作DSD文件。

因此，大多数商业上的纯DSD录音都是直接录制成DSD，没有任何后期制作。

有一些新的录音室软件包可以编辑、混合和操作DSD，但这些在业界相当罕见，大多是由小型精品录音公司使用。

事实上，大多数DSD录音是在PCM中编辑、混合和掌握，然后再转换回DSD。

抱歉了......泄密了

在纯数字DSD录音中，

最不纯正的是由旧的PCM母带制作的DSD录音。

许多这些PCM母带的分辨率很低，而且量化误差明显高于现代PCM录音，线性度也较低。

因为永远不可能得到比原始母带更好的东西，这些DSD录音听起来和原始低分辨率的PCM母带一样差，甚至更差。

最纯正的普通DSD录音来自于现代DSD母带，它以5位到8位的Wide-DSD录音，实际上是5位到8位的平行Delta-Sigma编码。

大多数商业化的DSD录音都要来回转换为PCM格式，以便进行后期编辑、混音和母带制作。

在每一次的转换中，更多的量化噪音和/或量化误差被添加到录音中。

由于这个原因，他们创造了这些听不见的分辨率24位和宽DSD格式，采样率高得惊人。

在编辑、混音和母带制作过程中，分辨率越高，当这些录音被降频为商业化的格式时，可听频谱中的数字噪音就越低。

目前使用Wide-DSD进行编辑、混音和母带制作的录音室，不太可能升级到可以用真正的DSD进行编辑、混音和母带制作的软件，因为DSD实际上是一种过时的格式。

甚至索尼也不再支持DSD和SACD。录音室可能会升级到的现代格式是MQA，它的压缩效果比DSD或PCM的流媒体要好得多，并且可以解码成PCM格式，如24位88.2KHz。

这就是为什么某些高清音乐流媒体服务正在为超清选择切换到MQA。

因此，随着MQA压缩技术的发明，PCM正迅速成为首选的高清音乐格式。

关于DSD与PCM的另一个常见的营销神话

当盲听测试比较DSD和PCM时，有一个共识，即PCM令人听觉疲劳，而DSD更像模拟音源。

这被证明是完全的营销谎言。

这种营销谎言被延续的一种方式是混合SACD，在同一张唱盘上有DSD64和16位44.1KHz PCM。

DSD64音轨的分辨率是16位44.1KHz音轨的30多倍，因此他们可以在比较中使DSD听起来比PCM更好。

事实是，在最近的盲听实验中，已经证明了高分辨率的PCM和DSD在统计学上是没有显著性的。

考虑到几乎所有的DSD录音都是用PCM编辑、混合和掌握的，这也不足为奇。

DAC芯片工作方式的不同

大多数现代DAC芯片都是Delta-Sigma，解码原生DSD。R-2R DAC芯片则解码原生PCM。

为了让你在Delta-Sigma DAC上播放PCM文件或在R-2R DAC上播放DSD文件，这些文件必须进行实时转换。

大多数现代Delta-Sigma DAC芯片可以解码多种文件格式，包括PCM、DSD和Wide-DSD。

当他们解码PCM时，Delta-Sigma DAC芯片必须首先将其转换为DSD，即芯片的原始格式。

另一个常见的误解是，DSD比PCM表现更好，这与原生DSD的Delta-Sigma DAC内置的实时PCM到DSD转换器的质量差有关。

由于R-2R梯形DAC芯片只能解码PCM格式，一些DAC制造商在其DAC的输入级使用芯片或FPGA，将DSD转换成PCM。

但没有一个R-2R DAC芯片可以单独解码DSD。

在几乎所有的情况下，最好用DAC芯片解码的原始格式播放音乐文件。

对于R-2R DAC芯片来说就是PCM，

对于Delta-Sigma DAC芯片来说就是DSD。

当人们声称听到PCM和DSD之间的明显差异时，他们听到的不是格式之间的差异，

而是最常见的数字重制质量的差异或他们特定的DAC解码的原始格式。

Delta-Sigma DACs解码原生DSD，

R-2R DACs解码原生PCM。

大多数录音都是为了在汽车音响或便携式设备上听起来最好，而不是在高端发烧友系统上。

众所周知，

艺术家和制作人在批准最终混音之前，

往往会在MP3播放器或汽车音响上听曲目。

录音的质量比它的发行格式或分辨率起着更重要的作用。

但为了利润，许多现代的录音室主管坚持要在后期制作中剪辑出错误，大大影响了原始母带的质量。

因此，消费者重放这些被发行的录音，听起来总是平庸的，永远不可能有比原始母带上的更高的性能。