高分辨率音頻和普通音頻之間的區別

所有關于高分辨率音樂傳輸和無損音頻或空間音頻格式的討論都為時過早。很少有人能分辨出其中的區別——除非他們通過高分辨率、固態揚聲器聆聽。

作者：MIKE HOUSHOLDER，xMEMS 營銷和業務發展副總裁

Neil Young在給David Letterman展示音樂播放器PonoPlayer的時候，他發現了一些道理。2012年，這位傳奇的創作型歌手對壓縮的“有損”MP3音頻感到失望。他希望創建一個平臺，可以播放無損高分辨率(Hi-Res)的音樂，忠實于原始錄音。他不僅支持高分辨率的數字內容，而且還擁有忠實播放這些內容的硬件——專門為該任務設計的設備。他知道，硬件對體驗非常重要。

Young專注于數字播放鏈。當時他還無法想象一種新的揚聲器技術的可能性。

然而，從那以后的幾年里，高清音頻的廣泛采用是由軟件驅動的——新的流媒體服務，新的音頻格式。這是個本末倒置的錯誤。PonoPlayer音樂播放器從未廣泛流行起來，但它仍然是創新的硬件，結合軟件，最終將為大眾提供無損的高分辨率音頻體驗。

事實是，很少有人能分辨出今天的標準數字音樂和公司高價出售的高清音樂之間的區別。除非他們通過高分辨率硬件來聆聽高分辨率音樂。具體來說，通過高分辨率揚聲器。

我們是如何實現的

Mike Housholder，xMEMS 營銷和業務發展副總裁

20世紀90年代，當音樂傳輸走向數字化時，消費者選擇的是便利性(MP3)，而不是音質。誰能怪他們呢？他們可以快速下載專輯；將它們裝入小型便攜式播放器；通過各種各樣令人眼花繚亂的移動設備來收聽，包括小型無線揚聲器和多功能的無線耳機。

數字文件必須經過壓縮才能在互聯網上傳輸，有效地存儲在設備上，并以無線方式傳輸到耳機上。是的，流媒體音頻有助于解決存儲問題，但事實并非如此，為任何消費模式壓縮數字音樂都意味著失去藝術家在錄音中精心設計的許多細節——聲音、細微差別、樂器。

但有些人注意到了其中的差異，例如Neil Young?，F在，許多其他人也注意到了這一點。人們對高質量音頻有了新的需求。根據高通公司2023年的聲音狀況報告，70%的消費者表示他們正在尋求高于mp3質量的音頻，高于前一年的61%。此外，其他跡象表明，高質量音頻發展勢頭強勁。

最近，黑膠唱片的銷量已經超過了CD。觀察人士表示，這種轉變在一定程度上是由于懷舊情緒和消費者對黑膠唱片“溫暖”聲音的喜愛，但有一部分原因則是黑膠唱片能夠傳達更多音樂細節的能力。作為一種模擬媒體，黑膠不需要數字采樣——這個過程會削弱原始聲音。(有人曾引用Young的話說:“Steve Jobs是數字技術的先驅，但他回家后聽的是黑膠唱片?！?

為了滿足數字媒體對質量的要求，行業已經開始采用高分辨率音頻，數字內容以更高的頻率采樣以保持保真度，并以更大的位深捕捉更多細節。問題是，消費者通過獨立的或內置在耳機中的揚聲器來收聽高清音頻，然而揚聲器根本跟不上。它們無法準確地呈現出高分辨率的內容，因為這種揚聲器的設計方式已經存在100多年了。

聆聽高分辨率音頻和普通音頻之間的區別

這種內容和傳輸機制之間的脫節可以追溯到高清視頻的曙光。當高清內容出現時，再加上可以為消費者播放的應用程序和服務，這無關緊要，因為早期的用戶試圖在非高清電視上觀看高清內容。最近，當亞馬遜(Amazon)等公司首次推出超高清(4K)視頻內容目錄時，大多數人只能在普通高清電視上觀看，從而錯過了4K像素所能顯示的所有視覺細節。

Cowell模組（圖片來源：xMEMS）

同樣的事情也發生在高分辨率音頻上。自從亞馬遜、蘋果和Tidal等新興音樂服務公司開始提供高分辨率音頻服務(有時比他們的標準服務收費更高)以來，公眾就開始懷疑這是否值得溢價。研究人員甚至嘗試確定普通消費者是否能分辨出普通音樂和高分辨率音樂的區別，發現“區分標準質量音頻和高分辨率音頻的能力很小，但具有統計學意義?！?/p>

事實上，據估計，大約只有5%的消費者能聽出其中的區別。但是，如果他們通過能夠更忠實地呈現音樂的揚聲器來聆聽高分辨率音樂呢？有跡象表明，大多數人都能聽到他們錯過的細節。

絕大多數人都是通過頭戴式耳機和耳塞聽音樂的。在2015年音頻工程協會的一次會議上，甚至有報道稱，85%的人在家中使用耳機聽音樂，而不是在旅途中。所有這些耳機中的微型揚聲器都基于傳統架構，包括線圈、磁鐵和塑料振膜。這種架構不僅沒有足夠的高性能來呈現高采樣率、高分辨率的音頻，而且也不夠穩定，無法可靠、忠實地完成這些工作。

為了讓所有人都能感受到高分辨率音頻，應該通過專門為所需保真度而設計的固態硅基微型揚聲器來播放音頻。

專為高分辨率而設計的固態揚聲器

Montara Plus耳機（圖片來源：xMEMS）

這種固態音頻器件并不是什么新鮮事。這種轉變始于2007年左右，當時作為固態微機電系統(MEMS)設計的麥克風只占市場的5%。而到2022年，這一比例增長為72%。xMEMS的工程師們正在引領揚聲器器件的類似轉變。

通過使用薄膜壓電技術(將電能轉換為機械能的材料)作為揚聲器的致動器，取代線圈和磁鐵，加上硅作為揚聲器振膜，取代常用的塑料或紙振膜，xMEMS工程師已經在芯片上首次創造了一種固態揚聲器，其尺寸和重量僅為類似線圈揚聲器的一小部分。

固態揚聲器有幾個關鍵特性，使其能夠獨特地呈現高分辨率音樂。首先，它們的機械速度比線圈揚聲器快，響應速度是傳統架構的150倍。這對于能夠呈現高比特率至關重要，因此聽眾可以真正聽到原始錄音的增強細節，清晰度和樂器分離度。

它們還可以最大限度地減少相移，相移是不同振幅的不同聲波組合的結果。這會改變音頻。傳統的揚聲器架構容易發生180度的相移，使聲音染色，使其不那么自然。固態揚聲器具有平坦相位(不超過2度)的能力，從而忠實地再現原始音頻。

Cowell（圖片來源：xMEMS）

此外，由于固態揚聲器是通過半導體工藝制造的，因此它們在揚聲器之間表現出高度的相位一致性。當你把一個固態揚聲器放在左耳塞里，另一個放在右耳塞里，它們的相位會完美匹配，以實現最大的清晰度。

最后，固態揚聲器不會出現分割振動，當揚聲器振膜被推到極限時就會發生這種失真。硅膜片的硬度是紙質或塑料膜片的95倍，因此能更好地保持其形狀，產生清晰、細膩的聲音。為了享受高清內容的清晰度，通過專為清晰度設計的揚聲器進行聆聽是很重要的。

最終，xMEMS工程師發現，基于數百名xMEMS耳塞聽眾的反饋，固態高分辨率揚聲器可以改善感知的音頻質量。有證據表明，至少有80%的人使用固態MEMS揚聲器耳機時可以聽到最喜歡的歌曲中的細節，以前在通過帶有傳統線圈揚聲器的耳塞收聽時卻沒有注意到。雖然它們的設計特點非常適合從高分辨率音頻中獲得最大的效果，但固態揚聲器也可以改善標準音樂的體驗，以及新興格式，如空間音頻。

Neil Young表示，他想“拯救我過去50年來一直在實踐的藝術形式”。他當時不知道的是，揚聲器的創新將是關鍵。要求更好聽的內容是一個開始。固態揚聲器標志著涅槃。

審核編輯：黃飛

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