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现代HIFI回放系统的杀手锏,“数字音频滤镜”带你畅游声音的海洋

想要回放系统效果有强烈可感知的变化?“数字音频滤镜”让你的HIFI系统拥有“七十二变”的能力!

初识数字音频滤镜

  拥有一套完美的音频回放系统是所有HIFI发烧友的终极梦想。在“模拟音频系统”当道的年代,人类没有太多容易操作的技术手段对已经完成录音的音频作品做进一步的品质提升。回放系统的声音质量也受限于硬件设备的绝对“能力”。想要提升聆听音乐时的感官体验,只有提升硬件指标这一单独的途径。

  不过,随着数字技术的不断发展,当大多数音频作品都被数字化地采样,并编码成某种特定的数字音频格式文件之后,对已经完成“制作”的音频作品进行二次质量提升的想法成为可能。这种针对数字音频进行“基因”编辑的技术,称为“数字音频滤镜”。如果它编辑的速度足够快,能够在音频回放时,以较小的或不可感知的延时进行,那么这类技术就被称为“实时数字音频滤镜”技术。

  好吧,以上这段介绍可能对大多数人不怎么友好,有点晦涩难懂。那么,“数字音频滤镜”到底是一门怎么样的技术?在实际中又有哪些应用场景?就请各位HIFI发烧友再次坐稳,HIFI知识的大船又将启航!

数字音频滤镜的广泛应用场景

  要通俗地介绍“数字音频滤镜”这门技术,我们可以拿一个已经被大多数人所了解并与其十分相似的技术来做类比。那就是最近几年被众多爱美人士所使用的一项技术“视频图像滤镜”。相信大家都非常了解了,一张人像照片可以通过数字化的手段让其中的人变“漂亮”,我们称之为“图像滤镜”。其工作原理是使用专门的算法自动改变图像中特定像素点的颜色,实际效果类似于请一位“著名画家”将你的人像重新绘制,画得更漂亮一些。“视频滤镜”的效果也是一样的,只不过“视频滤镜”对硬件的处理速度要求更高,要求硬件能够在较短的延时内计算并重绘每一帧的图像,让视频中的人变漂亮。

  被数字化的音频流也具有和照片视频相似的特性,也可以被编辑。只要有相应的算法支持,理论上可以为任何音频流做“美化”。并且值得被一提的是,“数字音频滤镜”这门技术的起源要远远早于“图像滤镜”。只不过在它诞生的初期,并没有非常发达的互联网,因此并不是每个人都对它有深入的了解。

  “数字音频滤镜”的应用非常广泛。按其用途大致可以分为这么几个大类:“音频声道的合成与拆分”、“针对有损数字音频的补偿”、“基于数字技术的EQ调节器”、“听感的空间化处理”、“听感的锐化处理”等等。目前主流的数字音频滤镜都能达到实时处理的效果。也就是说,大部分数字音频滤镜都可以被我们用来“听音乐”。接下来,让我们来介绍每一种滤镜的详细情况。

音频声道的合成与拆分

  这类数字音频滤镜大多被应用在影音功放机产品上。影音功放机通常支持连接多个声道的扬声器,但市面上大多数音像制品例如:CD、DVD、蓝光碟片等还是以双声道音频流为主。在这种情况下,支持声道拆分的数字音频滤镜就有用武之地了,它可以将原始的双声道音频流,进一步拆分成多个与所连接扬声器数量相同的音频流,使得原本不支持多声道的音源在多声道回放系统中得以重生。这项技术在家庭影院中是非常实用的,例如将演唱会的观众掌声单独分离出来,放置到两个环绕箱的线路中输出,将演唱者的声音分离出来,放置到前置与中置的线路中输出。这样一来,充分利用了家庭影院的多声道扬声器的优势,让使用者获得更加真实的临场感。

  这类数字音频滤镜的处理行为也被称为“上混/UpMix”。与之相对应的处理方式被称为“下混/DownMix”。下混音频处理滤镜主要用于将蓝光原盘中的多声道音轨重新合成为双声道立体声音轨,让没有多声道回放系统的HIFI发烧友能够正常地在双声道立体声回放系统中回放这些音像制品与影音节目。

  目前,研发音轨上混与下混类数字音频滤镜比较出名的有英国的杜比实验室、美国的DTS Inc。这些商业化组织通常以收费授权的方式,将技术授权给各大功放机的生产厂商使用。

针对有损数字音频的补偿

  我们都知道,如今网络上流通的大多数音频文件是以有损数字音频编码标准所编码制作的。而数字音频滤镜可以为这些有损格式的音频文件做适当的“还原”,让这些有损格式的音频质量恢复到更接近无损的状态。这类数字音频滤镜会对有损音频文件的频谱做分析,然后对其被消减的音频部分做预测与补偿。曾经风靡一时的老牌收费音乐播放软件JetAudio就是以这一数字音频滤镜技术出名的。

基于数字技术的EQ调节器

  HIFI发烧友对EQ调节器应该最熟悉不过了。数字音频滤镜可以以数字的方式对音频流做EQ调整。此类数字音频滤镜的应用非常广泛,到处都可以见到它们的身影。小到音乐播放器硬件设备或手机操作系统中,大到PC台式机的操作系统中或大型音频调试台都是这类数字音频滤镜技术的主战场。

听感的空间化处理

  这类数字音频滤镜可以通过对音频流的“基因改造”,实现将原始音频流中的某个特定声音距离聆听者的距离做相应的变换。简单来讲,就是让聆听者感受到每个声音的音源与自己隔有一段距离。这类数字音频滤镜的效果在聆听者使用耳机作为回放设备时尤为明显。可以减轻因耳机紧贴耳朵发声而产生的压迫感,同时也可以使聆听者产生多个声音音源与自己有“距离”的错觉,从而增加声音的层次感,实现“虚拟环绕声”的效果。

听感的锐化处理

  这项数字音频滤镜技术主要用于“锐化”音频数据流中的“人声”。让“人声”在整个声音播放过程中更容易被听清。将其运用在音乐播放中的话,会使得演唱者的歌声更为突出,容易辨认。通常用来听以女声为主的歌曲会非常过瘾,更容易听出演唱者对歌曲情感的把控尺度。此项技术也被运用于一些电视机中,拥有类似数字音频滤镜技术的电视机在菜单的音频调节选项中会有与之对应的功能开启与关闭的按钮。

我想在自己的音频回放系统中运用数字音频滤镜该怎么做?

  说了这么多,那我们如何在自己的HIFI回放系统中使用这些数字音频滤镜呢?别急,数字音频滤镜的技术并不是只存在于理论中,它是一项可以实际接触到并让每个HIFI发烧友真正体验到的技术。

  以上提到的所有类型的数字音频滤镜都已经被做成了实实在在的产品。例如,一些手机厂商会在自家的手机中内置一些数字音频滤镜集合来增加手机的音乐播放体验。杜比实验室的数字音频滤镜集合可以说是被手机厂商使用最多的产品,也是商业化程度很高的产品。但很多朋友只知道它的存在,却并不知道它的作用有多大。当然,数字音频滤镜的算法在不断地进步,不同时期的算法在实际效果上会有一定差异。但不可否认的是,对于手机这类通常只配合小型扬声器“耳塞”的移动播放设备来说,配备一款像样的数字音频滤镜集合产品还是很有必要的。因为,耳塞的低频输出相较其他大型扬声器会很弱,而要使得这一现状有所改善,最直接的方式就是通过数字音频滤镜对音频流做“基因改造”,提升低频声音的量,一旦低频的量被拉高,整体的听感会更接近大型扬声器的效果。我们需要特别注意的一点是,数字音频滤镜确实能增加低频或高频的表现力,但它在不同回放设备中产生的效果大小是不同的。原始表现力越佳的设备对数字音频滤镜的敏感度也会更高,更容易听出使用滤镜前后的差异。

  有些朋友会问,手机上的这些数字音频滤镜合集为什么没有单独销售的产品?而都是以手机出厂自带的方式出现在消费者面前。单独销售的话,岂不是会有更多人购买?确实是这样,不过比较可惜的是,这些数字音频滤镜通常需要截获操作系统底层的音频流才能进行对声音的“基因改造”。而截获音频流数据这个动作是需要手机操作系统底层的接口支持,手机操作系统在设计时,处于安全考虑,是不会想应用层暴露这些重要的音频数据接口的。简单来讲,就是APP的开发者在脱离操作系统支持的情况下无法使这些数字音频滤镜得以工作,而只能由手机厂商在手机出厂前就预先集成在操作系统中。这就是为什么有些手机玩家可以通过刷机的方式增加一些音频滤镜的支持,但无法通过安装一些常规APP增加相应的功能。

  以上情况只是针对手机来讲的。对于PC机而言,特别是Windows操作系统,由于Windows操作系统可以通过安装驱动的方式来增加全局的音频滤镜支持,在Windows操作系统上各大厂商推出很多可让消费者自行购买的数字音频滤镜产品。例如,购买创新品牌的声卡产品就会得到创新音频驱动中集成的THX或SBX音效功能,这些音效功能其实就是数字音频滤镜的合集。我们说的直白点,如果声卡本身不能让你听出独立声卡与集成声卡的区别,那么THX和SBX可以。事实上,有许多购买创新声卡的用户就是冲着THX和SBX去的,相比硬件声卡,他们对这些数字音频滤镜更感兴趣,因为这些技术才是让声音发生翻天覆地变化的关键所在。在Windows操作系统上,还有一类不与硬件捆绑销售的数字音频滤镜产品,其中有一款不得不提,那就是FxSound。FxSound在今年年初由官方宣布成为一款免费的数字音频滤镜产品,之前它可一直是一款付费产品。如果大家想免费尝鲜数字音频滤镜的效果,FxSound倒是值得一试。

数字音频滤镜技术的争议性问题

  在这篇文章的最后,我们来回答一个在HIFI发烧友中比较有争议的问题。那就是数字音频滤镜到底会不会让声音产生音染或失真?要回答这个问题,我们先思考一下这样一个场景。假如我们每个人都购买同一张CD,但我们都以各自拥有的不同回放设备来播放这张CD。那么,我们每个人播放出来的实际效果都会相同吗?显然不会,因为我们每个人的音频回放系统硬件设备都不一样。那么到底谁播放出来的效果才是真实的呢?

  在音乐作品或音频节目的制作过程中,录音棚中的制作人通常都是以自己佩戴的高品质监听耳机作为基准来对音乐或音频的各个部分做调音与合成的。也就是说,只有制作人头上的那顶耳机所发出来的声音才是制作人原本想要表达给每个听众最真实的感受。一旦我们实际使用的回放设备与这顶耳机的高、中、低音频的输出能力有任何差异都会产生失真。因此,使用数字音频滤镜对已经制作完成的音频做“基因编辑”并不一定就是放大失真,“数字音频滤镜”更多地是对大多数回放设备的氛围感不足做补偿,使这些回放设备能够更好地诠释音频作品的制作人想要表达的原始意境。

  几乎所有在售的数字音频滤镜产品都会有预调的档位选项,例如“音乐档位”、“电影档位”、“游戏档位”等等。这些预调的档位都是通过对大量回放设备的反复测试得出的优化配置,在绝大多数回放设备中都能比较好地发挥数字音频滤镜带来的优势,补足回放设备的某些不足点。使用者只需要根据实际收听的音频类型选择相应的预调档位即可享受数字音频滤镜带来的音效提升。这些立竿见影的音效提升很可能是你寻求已久的“音乐爽快感”。

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最后更新于 2023-03-22 21:01 CCT
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