SACD来龙溯源


在读者决定看好DVD-Audio与SACD之前,解一下各种技术的原理应该是不错的。

SACD技术根植于所谓的PWM理论,Pulse Width Modulation, 脉冲宽度调变,听起来很伟大,但确实却是非常直觉的观念。

什么是脉冲调变?我们可以从调光器的原理说起。当我们打算调整110V灯泡的"亮度"时,至少有两种方法:

改变电压:将110V降低一点,譬如降成80V、60V,这样灯光的亮度就不一样的。灯光亮度为什么会因"电压高低"不同?很简单,因为电压高、灯泡功率大,电压低、灯泡功率小,电压造成功率的改变,如此而已。

改变"导通时间":还有一个方法,如下图所示。如果我们断断续续的供应电压,譬如有时候110,有时候0V,灯泡功率也是会获得控制的,但读者会想到几个疑问: 

灯泡会不会忽亮忽暗啊?当然会。所以,我们必须让这个脉冲断续周期密集一点,当灯泡有点暗、却还没熄灭之时,马上又上电,又太亮了?断电。就在ON/OFF之间控制灯泡的功率。
 
比起调整电压,控制导通时间好麻烦!是有点麻烦,但是好处在于"省电"。控制导通时间,只是单纯的ON/OFF,改变电压却经常得"损失"电压、损失"功率"。从110V降到 60V,如果用电阻分压,那多的60V全到了电阻上,电阻承受功率还得很强才行。

当然,调节电压还有其他很有效率的作法,暂时不谈。 这种ON/OFF控制灯泡亮度、功率的作法,其实就是"脉冲宽度调变"。参考我们画出的图形,电压导通的"宽度"是不是一直在变?那些高高低低的讯号就是"脉冲",横轴的时间就是"宽度",因为脉冲宽度一直在变,用某种方式在变,所以就是"脉冲宽度调变",PWM是也。

PWM其实用在很多控制上,譬如灯泡亮度、功率,或者,当我们把灯泡换成电热丝,就成了温度控制(可以拿来烘鸡蛋、孵小鸡)。模拟一下:先对电热丝加热,太热了?关掉,于是温度下降,太冷了?再把电加上去,在开开关关之间,达成温度控制的目的。

冷气温度的控制也相同。压缩机开启时,温度持续下降,等到降到超过特定温度时,? 设定25度,则压缩机关闭。此时温度上升,超过25时,压缩机再度开启。同样的,在ON/OFF之间,达到温度控制的效果。(还有一种变频控制,比较贵、更有效率,以后再谈)

结论

当我们可以利用脉冲宽度来调整亮度、温度等人类感官可以"感受"的类比因素时,是不是可以应用在音响上,拿来再生重播呢?(波形不也是强弱、疏密的改变吗?) 答案是肯定的,在上提到,当我们以PWM技术控制灯泡、温度时,这些脉冲必须密集一点,否则非得灯泡暗了才开,温度热翻天了关,那还搞什么控温、控光? 当然,除了脉冲密集一点,还有一招,就是"受控物",譬如灯泡、电热丝"钝"一点。拿烙铁做例子,电烙铁绝对不会因为立刻拔下插头而冷却,这就是反应"钝一点",在拔拔插插之间,就能达到控温效果。

请大家记得"钝一点"的观念,继续以下的讨论。 

纵波与横波

这是初中物理上的分类方式。拿一个绳子上下摆动,这是横波,就好像我们看到的正弦波那样,上下动,这是横波。

纵波,又称为疏密波,弹簧的振动就是疏密波,空气的压缩也是疏密波。当喇叭振膜推动空气之后,会对空气发挥压缩的效果,压缩的快慢、强弱将对空气发生对等的影响。用力压时,空气密度高一点;轻轻的压,空气密度差一点,如果不压反拉(喇叭也是会回头拉的),空气密度更疏松。

人耳的听觉来自于空气对于"耳膜"的压力。读者应该发现到了,喇叭用力压,透过空气,也对耳膜施压,耳膜振动,我们听到声音,如此而已。 于是我们发现,原来人耳的动作、声音的传递,也是很"PWM"的,PWM无所不在、PWM也很"类比"。


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