关于PCM，关于二进制，关于母带，关于CD。。。我的理解

whisky_qz

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先说一下PCM和二进制

84说，PCM不属于二进制。
我必须说，概念还是很重要，尤其对于理工科的学生来说。
讨论任何问题，必须在统一某些概念的前提下才能讨论，不然你说你发明的一套，他说他发明的一套，这就乱了。
那么好，“二进制”是个什么概念？
说穿了，它只是一个抽象的、纯数学意义上的概念。
任何可以抽象为0、1的事物，都可以抽象的用“二进制”来表示。任何可以用0、1来表示的系统，也都可以说是“二进制”的。
那么显然，PCM，作为一种数字编码方式，毫无疑问肯定是二进制的。好了，这就是我们继续讨论的前提，不容质疑。

那么84说的本意是什么？其实应该这么来解释。
我们通常称呼PCM的时候，喜欢在后面加“格式”两个字。这就会引起混淆。与什么混淆？与电脑系统中的“文件格式”混淆。
的确，WAV文件，保存在电脑中时，可以说它是PCM格式的文件。但相同内容的CD碟上所记录的，却不能说是PCM格式的文件，因为它本质上不属于计算机文件系统。
这里需要仔细的明确一下这几个概念之间的关系。

前面说了，PCM，是一种“编码方式“，说到底，还是一个抽象的概念。
那么，要将这一种抽象的概念实体化、具象化，就有很多种形式。
在这许多种形式里，CD碟片，或者说，CD系统，是一种。 计算机文件，或者说，计算机系统，也是一种。
明白这个意思了吗？
所谓”二进制“，所谓“PCM”，本身只是抽象的概念。而将这些抽象概念具象化的手段，可以有很多种。

84的本意其实是想说，“CD系统”和“计算机系统”，其实不是一件事情，虽然他们所播放的CD和WAV文件，都是二进制，都是PCM编码，甚至主体数据部分完全一致。这个观点，我是赞同的。
但是他在概念上犯了基本错误，就是将"二进制“与“计算机系统”等价了，以至于才会说出PCM不是二进制这样的话。



关于母带，关于CD

有些人认为，因为制作CD的源头，就是数码母带文件，所以，数码母带的音质，应该比CD更好，至少，肯定不会比CD差。
这个观点，其实有点片面。

关键的关键，就在于下面这段话：
关系到最终音质的，有两个方面。数字文件（或者更准确的说，数字信息）本身的质量，以及，将这些数字信息实体化、具象化的手段，或者说，机制。

在计算机系统里，WAV虽然也属于PCM编码，但在那之前，它首先是一个属于计算机文件格式范畴内的“文件”。
既然属于计算机文件格式，那么它就必须按照计算机系统的运行规则来运行。
也就是说，它将受到播放软件控制，受硬盘运作规则控制，受内存运作规则控制，受CPU的控制，等等等等。尽管我想说的简单些，但看起来它的整个运作过程，还是很复杂。

相对而言，CD系统的实现过程就相对非常简单。CD转盘的运行过程就是单一的、顺序的读取数据，传递数据。
虽然这两者所实现的内容——数字信息，本身是一样的，但他们实际的实现过程、实现机制，却是存在着天差地别。

也许这个解释不够精确，也许有人会说，说到底，还不都是JITTER的原因？
的确，JITTER对与现在的我们来说，仍然是个未研究透彻的东西。但我不同意把所有结果的成因，都归结为JTTER，JITTER不是因，而是果，JITTER本身不可控制。
而我们能够控制的是什么，就是我所说的，“将这些数字信息实体化、具象化的手段或者机制”。


以上是我的一些个人理解，希望有所帮助。

hrooo2002

过来打酱油

反正我没具体研究过这个编码是怎么回事，不过你要说cd上不是0和1，我是不大信，很难相信是16进制的东西，难道cd上能写下来从0到F的16个码？估计应该是16位的2进制码吧。至于这个16位的2进制码怎么做编码转换成能做电声转换的电信号，我就不知道了。反正音频编码我没学过，也没兴趣去学，能把我学的光电信号学明白就很满足。音乐这个东西，只要声音听得爽对于我就足够了，专业的东西还得专业的工程师去研究，咱们业余的还是专心过来打酱油吧。

[ 本帖最后由 hrooo2002 于 2009-11-18 07:36 编辑 ]

小小啤酒肚

我两个科怎么办

pcear

佩服楼主还能科普
补充一下：PCM=pulse code modulation，脉冲编码调制，是AD的关键技术，出来的文件，就是数字文件，你说他是二进制、16进制、或者10进制都是那么回事。
建议大家上网search一下，有心知道的买本数据通信原理学学再来讨论。要不就要在坛子里开大学了。

whisky_qz

原帖由 pcear 于 2009-11-18 09:32 发表
佩服楼主还能科普
补充一下：PCM=pulse code modulation，脉冲编码调制，是AD的关键技术，出来的文件，就是数字文件，你说他是二进制、16进制、或者10进制都是那么回事。
建议大家上网search一下，有心 ...

好吧，其实我是来打酱油的。。。

showtime1234

这瓶酱油至少看着比RP有营养

pig2man

这。。PCM确实通常是二进制的。虽然并不一定需要是二进制的。。
不信请查wiki（虽然wiki不如science靠谱）
Pulse-code modulation (PCM) is a digital representation of an analog signal where the magnitude of the signal is sampled regularly at uniform intervals, then quantized to a series of symbols in a numeric (usually binary) code.
这跟什么二进制原理等等关系不大。

数字系统的基石是两样东西。一样是尼奎斯特采样定理，将时间连续的函数离散化，另一样是香农大爷的《通信的数学原理》一文中所提出的信息理论，将无限连续的样本空间实数列进行量化（也就是通过“比特”来传输，量化误差为最大的S/N值——这也就是DAC的理论最大信噪比。）。
顺便提一下这种以比特为基础、以“熵”衡量信息量（亦即随机的程度或者噪声）的信息理论现在用于科学的各个领域。
我们当然可以定义一个比特为5进制、6进制。。等等并且分别进行计算，这是没有问题的，但是如果您熟悉早期的计算机原理/电路设计，您会发现早期的电路受到生理学的重大突破，即神经元只有开和关两种状态的启发，发展出了基于布尔代数的开关电路（香农大爷的硕士论文《有关开关电路和续电器的符号分析》——被认为是二十世纪最重要的论文之一）。所以从很早开始大家就意识到基于二进制可以制造出无穷的可能性，而同时可以保持电路的简洁性。
而逻辑作为一种二进制的表现，则可以追溯到太久太久之前了。。。这个先不表。

但是有一点是重要的，即D/A不是数字的，D/A是可以多比特或者单比特，但是它不是数字电路。。（虽然会在数字电路的课程学到）

当然CD作为一种不完全成熟的数字系统，在很大程度上带有一些模拟的特征，它要求CD的读取和解码过程同步于实时播放过程，所以PCM的数据在CD碟面上不是以文件的形式存在的，仅仅是连续的坑——而且是符合时间顺序的坑——每秒75个sector——就是所谓音轨——从而可以保证时间上的稳定性（当然是进行了某种冗余编码以降低错误率的，其中包括八到十四的编码，将八个比特扩展为十四个比特，以及一种纠错码），我觉得这个是CD的听感柔和/自然于电脑的原因之一。

至于84说的CD不是二进制文件的意思，我怀疑他将英文的计算机可执行的binary对应于二进制（就是说把C编译后而成的二进制可执行文件），而不是我们一般的说法。不知道是不是那边的说法。

还要多嘴一句，SACD（DSD）到PCM的转换是有损的，必须转换的原因很简单，我们的声卡不支持SACD的解码。（厄。。其实最新的解码芯片是支持双模式的，但是，出于商业原因，他们决不会允许电脑可以播放的）

附带说一道，高品质的文件肯定是未来的趋势，不过所谓高分辨率的文件，应当是高比特数的，采样到96已经很不错，但是升比特才是提升分辨率的办法——采样到某个频率的波形是可以完全重构的，但是量化误差不可以恢复——可惜每升一个比特，容量就大一倍，超高比特目前技术上来说很困难。

[ 本帖最后由 pig2man 于 2009-11-18 11:09 编辑 ]

mvw

总体来说 应该还是dsd和pcm之间的差距导致的 lz和ls都说的很好 帮顶了~

mifeng

好帖，这个跟我在wiki和其他途径了解到的东西是一脉相承的，LZ和猪人兄再接再励，有空还请再科普一番！

whisky_qz

原帖由 pig2man 于 2009-11-18 10:49 发表
这。。PCM确实通常是二进制的。虽然并不一定需要是二进制的。。
不信请查wiki（虽然wiki不如science靠谱）
Pulse-code modulation (PCM) is a digital representation of an analog signal where the magnitude of ...

啊，这个。。。PCM的确和几进制没关，二进制还是16进制还是X进制只是对相同数据的不同数学表达。

原来计算机电路原理还是受到生理学发展的影响啊，学习了学习了~~

D/A确实是偏模拟电路的，记得ML的解码，就是将D/A部分与数字部分隔开，做进了模拟电路的那一块。

CD系统的模拟特征，也正是它在运作机制上与PC的本质区别。

目前计算机不支持DSD，也恰恰说明，类似的音频编码，在设计时的初衷，根本就不是以“计算机系统”为考量的。由此可以得出一个结论： 玩游戏，还是游戏机比PC好~

kumochan

好幹凈的帖～學習啦～

mifeng

希望多点这种技术贴，到位也不失简洁。

fenk

原帖由 hrooo2002 于 2009-11-18 07:26 发表
过来打酱油

反正我没具体研究过这个编码是怎么回事，不过你要说cd上不是0和1，我是不大信，很难相信是16进制的东西，难道cd上能写下来从0到F的16个码？估计应该是16位的2进制码吧。至于这个16位的2进制码怎么做编 ...

任何数字系统都是基于2进制即2种状态表示和存储这是肯定的,但是16进制8进制显然表达起来更方便些,而且和2进制转化方便.需要声明的是存储的数据类型也要分2进制,16进制,8进制,这个在cd里是如何规定的我不知道,只能说一切数据到最底层都被转化为两种状态,但这并不代表他们就都是2进制的,这不仅仅是表示方法的问题,不同的数据类型,不尽相同的存储和处理方法.
至于所谓表示10种或者16种状态的设备,貌似是不存在的,道理很明显:复杂.两种状态就足以了,所以根本不在讨论之列,这个在计算机产生之初就被否了(最早期的计算机除外,有人说其实并非2进制,原因是限于当时电子管技术无法很好的表达2进制,此说法有待考证,而且现在也不复存在了,除此之外,估计就只有外星人设备了)

fenk

原帖由 pcear 于 2009-11-18 09:32 发表
佩服楼主还能科普
补充一下：PCM=pulse code modulation，脉冲编码调制，是AD的关键技术，出来的文件，就是数字文件，你说他是二进制、16进制、或者10进制都是那么回事。
建议大家上网search一下，有心 ...

我还是喜欢PWM,未来趋势。但要彻底得到发展，还需音频视频技术彻底革新，摒弃原有规范，才能做到彻头彻尾的PWM。（当然和PCM不是一回事，我只是说现在PCM里面code那部分的调制方法，整体思路还是类似PAM也就是幅度调制，只不过PAM是连续变化模拟方波，然后其幅度值被转化为2进制编码了，PWM从1bit系统逐渐淡出，到被改进为Delta-Sigma，而后被应用到SACD上，再次展现了它的优越性，而随着现在D类放大的兴起，如果从音源开始就应用PWM调制的话，那么D类的潜力将得到进一步提升，因为不需再有PCM解码然后再PWM这样繁琐的转化过程了）

[ 本帖最后由 fenk 于 2009-11-18 11:41 编辑 ]

东南之风

看不下去了，一群人非要在非专业论坛上讨论专业问题是种什么心态？而且看起来全是电子类专业的？

我不建议继续再二进制上故弄玄虚，目前的数字系统的基础是二进制运算，没什么疑问，至于pcm，请搞清楚modulation后的是啥？模拟信号经modulation后一样以二进制形式考虑，对数字系统通常什么乱七八糟坑不坑的，一样是表示二进制数，难道计算机里是有人用刀刻上“”0“1”才是表示二进制吗？