這一篇把本專欄涵蓋的常見主張逐條放上同一把尺。判準有兩項,而且是依序的:
- 機制:這個效應在訊號鏈的哪個方塊產生?寫得出物理描述嗎?
- 量級:它產生的誤差是多少 dB?落在可聞閾值的哪一側(見 量測與聽感)?
大多數爭論之所以無解,是因為雙方只談第一項。一個效應「存在」幾乎從不是重點——電子在導線中的量子行為也存在,但它在 −200 dB。重點永遠是量級。
先說清楚立場:本篇不預設「一切差異都是幻覺」。 下面 A 級的每一條都是真實、可聞、且經常被低估的。真正的問題不是發燒友「聽到了不存在的東西」,而是聽到的差異被歸因給錯誤的機制——於是下一次升級花在錯的地方。
A 級:有機制、有量測,且量級達到可聞
這些是真的。它們的共同特徵是可以用一條算式預測後果。
- 輸出阻抗 × 換能器阻抗曲線 → 頻響改變。 分壓公式直接算。多單體 BA IEM 配 10 Ω 輸出阻抗可達 5.7 dB 的頻響偏差;32 Ω 動圈耳機約 1.5 dB。這是電子鏈上唯一經常超過 1 dB 的機制。 → 輸出阻抗與增益
- 增益結構與底噪。 輸出噪音 × 換能器靈敏度 = 可聞的嘶聲聲壓。110 dB SPL/Vrms 的 IEM 配 30 µV 噪音 = 19.5 dB SPL 的嘶聲,明顯可聞。可直接計算。
- NOS 與慢滾降濾波器的高頻衰減。 ZOH 的 sinc 響應在 44.1 kHz 下使 20 kHz 衰減 3.2 dB、15 kHz 衰減 1.7 dB。這是實質的音色改變。聽起來不同是真的;「更忠實」是錯的。
- 無後濾波回授的 Class D 的負載相依頻響。 LC 濾波器的 Q 隨負載阻抗變化,跟著喇叭阻抗曲線起伏,常達 1–3 dB。這是早期 Class D 印象的真正來源。
- 接地迴路造成的 50/60 Hz hum。 機制完全清楚(磁感應+地電位差),可量測,可聞。
- 喇叭線電阻——在長距離或細線徑時。3 公尺 16 AWG 造成約 0.15 dB 偏差(可忽略);10 公尺以上或 20 AWG 以上則進入可測甚至可聞範圍。看的是截面積與長度,不是材質敘事。
- 超音頻內容造成的下游 IMD。 192 kHz 音源與 DSD 的超音頻能量進入非線性的擴大機/換能器,產生落回可聞帶的差頻。機制無爭議,實際量級依系統而異。
- 平衡輸出的電壓擺幅與共地串音。 4 倍理論功率是算術;共地串音
20·log₁₀[R_g/(Z_L+R_g)]在 0.3 Ω 地電阻、32 Ω 負載下是 −40.6 dB,改成獨立回流可降到 −80 dB 以下。 - 電子管放大的「音色」。 真實且可完整量測:高輸出阻抗(→ 隨阻抗曲線的頻響改變)、可觀的偶次諧波、輸出變壓器的頻寬與飽和特性。這是一種可預測的染色,喜歡它完全正當——但它是加東西,不是還原東西。
- 換能器與房間。 失真高出電子端三到四個數量級,頻響誤差高出兩個數量級。這是整條鏈上最大的變數,也是投報率最高的著力點。
B 級:在特定條件下成立,條件之外不成立
這一級最容易產生「兩邊都有實測、結論相反」的僵局——因為雙方測的是不同架構的機器。
- Jitter 的可聞性。 在沒有輸入端重計時/ASRC 的 S/PDIF 鏈上,接收晶片的殘留抖動可達 50–200 ps,資料相關抖動會產生離散旁瓣,這是可量測(J-test)也可能可聞的。在有本地重計時的現代 async USB DAC 上,同樣的改動測不出差異。「jitter 重要嗎」這個問題必須先問「哪一台機器」。 → 時脈與 jitter
- 數位同軸線與阻抗匹配。 同上條件。75 Ω 阻抗連續性在無重計時的鏈上有物理後果(反射 → 過零點偏移 → 抖動);在有 ASRC 的鏈上沒有。注意這條的正確版本關乎阻抗與接頭,與導體材質、方向、價格無關。
- USB 隔離器與外部供電。 這些有時確實改變實測——但機制是切斷共模噪聲與接地路徑,不是「讓數位訊號更純淨」。在 PSRR 良好、已有內部隔離的 DAC 上,效益趨近零。歸因正確才知道該不該買。
- 線性電源 vs 交換式電源。 決定的是實測輸出噪音頻譜與被供電電路的 PSRR,不是拓樸。設計良好的交換式電源加本地 LDO 完全足夠;濾波不足的線性電源可能更差。→ 訊號鏈與介面
- DSD 相對 PCM 的差異。 存在,但因果幾乎都指向母帶處理與播放路徑的濾波差異,而非 1-bit 編碼本身。→ DSD 與 noise shaping
- 耳機的機械 burn-in。 有量測報告顯示振膜順服度在初期使用後有微小變化,但量級遠小於個體差異與配戴位置差異。同一支耳機戴歪 2 mm 造成的頻響變化,大於數百小時 burn-in。
C 級:機制可疑,或量級遠低於可聞
這些不是「不可能」,而是其產物落在系統自身雜訊底之下,因此原則上無法被觀測。
- femto clock 升級。 20 kHz 處 1 ps 對應 138 dB SNR、100 fs 對應 158 dB——而機器自身的雜訊底在 −125 dB 附近。你無法量測一個被更大的雜訊完全淹沒的貢獻項。 另外,行銷用的寬頻積分抖動數字,往往不反映對音訊真正重要的近端相位雜訊。
- 在已有 ASRC/重計時的 DAC 前加 USB 再生器。 時脈路徑已被切斷,唯一可能的效益路徑是電源/接地(見 B 級)。
- 高價數位線(USB/HDMI/同軸/網路線)。 資料層完好;時脈層在現代機器上已隔離;剩下的電源/接地路徑不隨線材價格改善。網路線尤其明顯——TCP 有重傳與緩衝,音訊資料在到達播放緩衝區時與時序完全無關。
- 「音響級」交換器與網路隔離器。 同上。
- 24/192 播放優於 16/44.1。 Boston Audio Society 的 ABX 試驗正確率 49.8%。且 192 kHz 因超音頻 IMD 而略遜。高解析度發行版聽起來較好時,幾乎總是母帶不同。
- DSD 本質上優於 PCM。 1-bit 無法正確 dither、高階迴路只條件穩定(Lipshitz & Vanderkooy 的 AES 論文),這些是結構性劣勢而非優勢。
- NOS「時域更自然」。 現象真實(聽起來確實不同),歸因錯誤(真正的原因是 20 kHz 掉 3.2 dB 與未濾除的鏡像)。
- R-2R「更有音樂性/更接近類比」。 實測線性度低於同級 delta-sigma 約 10–20 dB,且失真集中在低電平與大進位處。若偏好它的聲音,你偏好的是它的失真特徵——這是正當的偏好,但不是忠實度的論據。
- MQA 的「時間軸去模糊」。 有損壓縮加上特定的濾波處理,其核心宣稱(消除上游錄音鏈的時域模糊)缺乏獨立驗證,且需要授權解碼才能完整還原——技術主張與商業模式綁定,這本身就是需要更高舉證標準的訊號。
- 電子器材的 burn-in。 電解電容確有 forming 過程,但那是上電數分鐘的事。「聽了 200 小時才開聲」沒有對應的物理機制,而聽者在 200 小時裡的適應與期望變化有充分證據。
D 級:與物理直接衝突
- 線材方向性。 音訊是交流訊號,電流每個週期改變方向。導體沒有極性。(唯一的例外是屏蔽層單端接地的方向——那有真實意義,但那是接地方案,不是導體方向。)
- 發燒保險絲與電源線改變已整流濾波的直流。 市電先經過整流、大電容濾波、通常再經穩壓。電源線上的一切在這幾級之後不留痕跡——這幾級的抑制比就是為此存在的。
- CD 消磁、光碟邊緣塗綠筆。 光碟是聚碳酸酯與鋁,非磁性;讀取有錯誤更正碼,讀出的位元不是完好就是明顯出錯。
- 「讓位元更準確」的數位線。 位元不存在準確度的連續尺度。它們要嘛正確,要嘛出錯(表現為爆音或斷訊)。
- 房間裡的共振石、調音貼紙、機殼上的小配件。 除非它們的體積大到足以改變聲學(那就是聲學處理,屬 A 級),否則沒有作用路徑。
三個反覆出現的推理錯誤
把上面的分級抽象一層,錯誤集中在三種模式。
一、把「存在」當成「重要」。 機制成立不代表量級可聞。抖動、線材電阻、電源噪音全都真實存在,問題永遠是它們貢獻了多少 dB。遇到任何主張,先問「多少 dB」,而不是「有沒有」。
二、歸因錯位。 這是最有代價的一種,因為它讓真實的聽感導向錯誤的行動。聽到低頻變厚了——那是輸出阻抗,不是「晶片的音色」;聽到高頻變柔了——那是濾波器的滾降,不是「時域更自然」;聽到背景變黑了——那是增益降低造成的噪音下降,不是「電源淨化」。現象是真的,下一步該花的錢完全不同。
三、把母帶差異記在格式頭上。 高解析度/DSD/黑膠的發行版經常來自不同的母帶處理(動態範圍更大、壓縮更少)。這個差異是真實且經常很大的,但它與格式無關——同一份母帶轉成 16/44.1 之後,差異消失。
對「可聞但量不到」的公允處理
這個主張有它成立的空間,值得認真對待而不是嘲笑。
現行的標準量測是為穩態、線性、時不變系統設計的:固定電阻負載、正弦訊號、室溫、短時窗。真實器材在真實條件下不完全如此——複阻抗負載、熱漂移、長時間行為、電源在動態負載下的下陷,這些都不在標準組合裡。「現行標準項目量不到」是一個合理的、對量測方法的批評。
但它不等於「本質上量不到」。聲音是空氣壓力隨時間的變化;麥克風的解析度遠超人耳,且量測能做到人耳做不到的事(分離、重複、任意放大、統計)。任何可被聽到的差異,必然存在於壓力波形中。
實務上的判準因此是舉證責任的位置:主張某差異存在的一方,需要提供(a)一個說得出方塊位置的物理機制,與(b)一個音量匹配的盲測結果。缺其一,還沒有到需要質疑量測的階段。
而目前的證據狀態值得直說:至今沒有人提出過一項新的量測項目,能通過「與音量匹配盲測結果相關」的檢驗。 這不證明不存在,但這是現況。
🔍 待解問題
- 可聞閾值的實驗基礎太薄。 「THD 0.1% 以下不可聞」這類數字被廣泛引用,但支撐它的實驗樣本小、年代久、多用純音而非音樂。這是整個領域最需要新研究的地方,而且它的結論會同時約束兩邊的論述。
- 高階諧波的可聞閾值。 機制上清楚(不和諧音程、來自「硬」的非線性),但幾乎沒有系統性的量化研究。這是 SINAD 單一數字最大的盲區。
- 量測項目是否完整。 如果要提出一項新量測,最有希望的方向是哪裡?負載相依性與熱/時間相依性是兩個具體候選,但至今沒有人做出「與盲測相關」的驗證。
- 1-bit DSD 的技術定位與市場定位的持續落差。 學界的批評明確且少有反駁,市場定位卻穩定在高階。這個落差如何維持,值得從 SACD 的商業史(含版權保護動機)追蹤。
- DAC 晶片規格到成品實測那 10–14 dB 的逐段拆解。 I/V、重建濾波、輸出緩衝、電源各貢獻多少?沒有公開資料做過這個拆解。
- 超音頻 IMD 在真實系統上的實際量級。 機制清楚,但在具體的擴大機+喇叭組合上實測到多少,公開數據零散。這決定「高取樣率有害」這個主張的強度。
- 換能器失真與主觀偏好的關係。 耳機/喇叭的失真比電子端高三個數量級,但偏好幾乎完全由頻響主導。那失真在什麼條件下才變成可聞問題?
📚 延伸資源
數位音訊基礎
- Chris “Monty” Montgomery(Xiph.Org),〈24/192 Music Downloads …and why they make no sense〉。取樣定理、dither、超音頻 IMD 的最佳科普,含可下載的示範樣本。同作者的〈A Digital Media Primer for Geeks〉影片以真實示波器演示取樣與重建,是破除「階梯波形」誤解最有效的材料。
- Analog Devices 的 MT 系列教學(MT-001 量化雜訊與
6.02N+1.76、MT-007 取樣時脈抖動與 SNR)。轉換器領域的標準參考,公式與推導完整。
架構與元件
- ESS Technology 的 ES9039PRO/ES9039MPRO 產品資料——Hyperstream IV 架構、DNR 與 THD+N 規格、電流輸出與 I/V 需求。
- AKM 的 AK4191EQ(數位濾波+多位元 delta-sigma 調變)與 AK4499EXEQ(switched-resistor DAC)產品頁——數位/類比分離架構的設計動機。
- Douglas Self,《Audio Power Amplifier Design》。Class AB 偏壓最佳化、失真來源的逐項拆解,是這個題目的標準教科書。
- Bruno Putzeys 關於負回授與 Class D 的文章(如 Linear Audio 上的〈The F-word, or, why there is no such thing as too much feedback〉)。對「回授有害」論述最完整的技術回應,作者本人是 Ncore 與 Purifi 的設計者。
AES 論文(原始文獻)
- Lipshitz & Vanderkooy,〈Why 1-Bit Sigma-Delta Conversion is Unsuitable for High-Quality Applications〉(AES 第 110 屆年會,2001)。1-bit 無法正確 dither 的核心論證。
- Benjamin & Gannon,〈Theoretical and Audible Effects of Jitter on Digital Audio Quality〉(AES,1998)。抖動可聞閾值的少數系統性研究之一。
- Meyer & Moran,〈Audibility of a CD-Standard A/D/A Loop Inserted into High-Resolution Audio Playback〉(JAES,2007)。即 Boston Audio Society 的試驗,正確率 49.8%。
- Julian Dunn 關於介面抖動與 J-test 訊號設計的系列論文。
量測與資料庫
- Audio Science Review——大量器材的標準化量測(SINAD、FFT 頻譜、多音、J-test、輸出阻抗),以及量測方法論的討論串。用法建議:看 FFT 頻譜圖與輸出阻抗,不要只看 SINAD 排行榜——後者的前段班之間的差異已在可聞閾值之下數個數量級。
- 各家耳機頻響量測資料庫(附阻抗曲線者尤佳)。有了阻抗曲線,你就能用 分壓公式自己算出任一台擴大機配上它的頻響偏差——這是本專欄最實用的一項能力。
次級但方便的參考
- Wikipedia 的 Direct Stream Digital、Class-D amplifier、Dither、Damping factor、Jitter、USB audio 條目。定義與規格數字準確,適合快速查證;深入論證仍需回到上面的原始文獻。
一句話重點
真正的分野不在「客觀派 vs 主觀派」,而在有沒有把機制與量級一起講——A 級那些真實可聞的效應(輸出阻抗、增益、濾波滾降、負載相依)幾乎全都被低估,而 C 級那些被熱烈討論的升級(時脈、線材、格式),其產物落在系統自身雜訊底之下數個數量級。