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[4K/BD] 什麼是MQA?(一)概念說明。

韓享良 發表於 2018-7-3 13:47:51 |已閱:9108|評論:0| 顯示全部樓層 |閱讀模式
相信關注Hi-Res高解析音樂的朋友,都有聽過MQA這個名辭,但很多人一知半解。你可知道,MQA的處理方式是將聲音資訊「折疊再折疊」?而不同的器材設備、不同的播放方式,同一個MQA檔案會展現不同的聲音效果?為何MQA的副檔名是FLAC,它們之間有何關聯?還有,你可知道,其實透過OPPO藍光播放機就能避開重重解碼問題,直接獲得「最高等級」MQA播放效果?到底MQA是一個什麼樣的處理技術,現在又有哪些軟體、硬體、網路串流支援?這回我們一次解答。

什麼是MQA?(一)概念說明。

什麼是MQA?(一)概念說明。


什麼是MQA?

MQA是什麼?它的原文是Master Quality Authenticated的縮寫,是英國Meridian共同創辦人Bob Stuart所主導開發的一種音訊編碼技術。講到Meridian,相信很多劇院老玩家都知道,它是世界上對音效編碼與壓縮技術最有貢獻的品牌之一,例如MLP(Meridian Lossless Packing)壓縮技術就是源自Meridian,而這個MLP就是Dolby TrueHD和dts-HD等多聲道音效壓縮技術的核心,被廣泛運用於DVD、DVD-Audio、BD與UHD BD等光碟軟體,我們甚至可以說,因為有Meridian MLP,才有今日家庭劇院音效的運用與風行。

那Bob Stuart所推出的MQA是什麼呢?簡單說,就是針對市場上越來越廣泛的Hi-Res高解析音訊所開發的編碼壓縮技術。大家都知道Hi-Res音訊的好處在於解析度高、資料量大、聲音質感細膩,然而它的問題就是檔案很大,而且為了維持Hi-Res高資訊量的好處,我們只能使用「無損失」的壓縮編碼技術,例如FLAC或Apple Lossless格式,經過這些無損壓縮處理之後,能一定程度縮減檔案大小,但仍然不夠完美,用於下載尚可接受,用於串流就仍嫌龐大。

就因為受到網路頻寬的限制,今日的網路音樂串流服務標榜能夠提供「CD等級音質」就很不錯了,例如Deezer Elite、Qobuz 與Tidal HiFi等等。而MQA的好處,就是它可以將Hi-Res音訊壓縮到只有「CD等級音質」大小,讓網路串流Hi-Res音訊成為可能。而這點就讓MQA受到關注,要知道,網路串流是今日最有發展潛力的生意模式,各項調查報告都指出:在實體唱片、檔案下載、網路串流等各種音樂販售模式中,網路串流的營業額是唯一不斷快速成長者,而且未來還會持續,而MQA對這場串流服務競爭有著重要意義,所有經營網路串流的業者無人不關注MQA的可能性。

什麼是MQA?(一)概念說明。

什麼是MQA?(一)概念說明。

一向關注高解析音樂的2L Music網站現在有提供多種解析度檔案供網友下載,其中就包含MQA,圖中「MQA Stereo」一欄便是。請留意,我們以第一條曲目MAGIFICAT為例,都是一樣長度的立體聲曲目,CD等級的44.1kHz/16bit版本大小為23MB、MQA為50MB、96kHz/24bit為90MB、192kHz/24bit為185MB、352.8kHz/24bit為410MB。其中MQA版本僅大於CD,小於所有的Hi-Res解析度FLAC檔案,而你知道這個MQA檔案完全展開時的解析度能有多高嗎?答案是352.8kHz/24bit,由此你就能知道它有多省空間了吧。

什麼是MQA?(一)概念說明。

什麼是MQA?(一)概念說明。

再來我們比較同樣原始解析度都是352.8kHz/24bit的FLAC檔案和經過MQA編碼處理的檔案(副檔名也是FLAC),兩者都具備展現352.8kHz/24bit音質的潛力,都是一樣長度的立體聲曲目,經過MQA編碼之後的檔案大幅縮小,差距最多的可以達到八倍以上,差距最小的也有五倍左右。

什麼是MQA?(一)概念說明。

什麼是MQA?(一)概念說明。

因為MQA能將高解析音訊壓縮成只有接近CD等級大小,讓網路串流高解析成為可能,受到不少音樂串流服務商的青睞,其中最受本地消費者期待的就是TIDAL,在2017年初,TIDAL就推出了以MQA編碼的音樂串流服務,稱為TIDAL Master,能提供88.2kHz/24bit或96kHz/24bit等級的Hi-Res音樂串流內容。



特殊的壓縮方式:折疊、折疊、再折疊

那MQA是怎麼縮小的呢?簡單來說,就是將24kHz以上的極高頻聲音資訊,以編碼方式藏到0Hz~24kHz的頻寬之中,並改裝成小音量訊號(有人說類似噪音的型態),這樣聽起來很玄,而Bob Stuart是用一個很簡明的方式來向大家說明,他說MQA就好像一張紙,上面承載了Hi-Res音訊的所有資訊,折疊(fold)之後,它所佔檔案大小就只有原本的一半,解碼時只要再將紙張展開(unfold),你就可以得到原始的資訊量。而MQA的特色就是可以折疊、折疊、再折疊,讓檔案資訊縮小、縮小、再縮小。

舉例來說,原本96kHz的Hi-Res音訊檔案折疊之後,就能變得跟CD等級檔案(48kHz)類似大小,而這樣的折疊可以進行多次,現階段MQA最高可以支援到352.8kHz(或384kHz)解析度,進行三次折疊之後,檔案大小就相當於44.1kHz(或48kHz),如果你覺得難以想像,可以參考本篇的多種圖片說明。當然,這只是讓一般人容易理解的一個說法,實際的運作是更為複雜的編碼過程。

而編碼壓縮完成之後的資訊,Bob Stuart稱之為Music Origami,他特別強調, MQA雖然能大幅壓縮檔案大小,但是能在解碼之後還原出相同的檔案資訊,所以和MP3這類的「破壞性壓縮」不同。儘管MQA可以折疊再折疊,它仍然是一種無損失的技術,Bob Stuart標榜MQA在完全展開(unfold)之後,能讓使用者聽到錄音室裡原汁原味的聲音效果,對Hi-Res檔案的儲存與播放能帶來很大效益。

因為能將檔案大小壓縮到跟CD同級,讓高解析音樂透過網路串流變成可能,讓原本就標榜能提供CD音質的音樂串流服務,視MQA為升級加值的利器,其中最受台灣音響迷期盼的就是TIDAL,其在2017 CES展覽期間已正式推出MQA音訊的串流服務,稱為TIDAL Master,能提供88.2kHz/24bit或96kHz/24bit等級的Hi-Res音樂內容串流。只要是原本TIDAL HiFi(無損CD音質)的用戶,都可以直接升級為TIDAL Master用戶。而提供TIDAL Master內容的來源主要為華納音樂集團(Warner Music Group)、TIDAL歌手及獨立唱片公司,歌曲數目據說超過 30,000首以上,香港等地區發燒友早已有人採用,可惜的是,TIDAL至今仍未在台灣開放。

什麼是MQA?(一)概念說明。

什麼是MQA?(一)概念說明。
這是MQA官方提供的概念簡圖,第一步是先取得原汁原味的音樂訊號,有最高的解析度和音質。然後經過MQA方式編碼處理(稱為Music Origami),就好像將音樂資訊折疊一般。最後達成MQA檔案,錄音師只要使用MQA的編碼工具,就可以審視它在不同解碼狀態下的效果。(圖片取自MQA)

什麼是MQA?(一)概念說明。

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在Bob Stuart的官方blog中也有用這幾張圖來說明MQA的解碼方式,其中可以看到檔案結構和頻率響應。請見圖1,這是無解碼(無展開)時的檔案播放狀態,只能呈現0~24kHz頻寬之間的聲音資訊,標示為A。而無損失的聲音資訊B和C以編碼方式隱藏在0~24kHz頻寬之間的微小音量部份(甚至類似於噪音的型態),此時能播放出44.1kHz或48kHz取樣率的聲音效果。

什麼是MQA?(一)概念說明。

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請見圖2,如果透過軟體能進行一次的展開,也就是MQA Core解碼,那麼就可以將其中的無損失音訊B進行展開,此時能呈現88.2kHz或96kHz的聲音效果。此時也一併提供了下一階段展開所需要的相關資訊。

什麼是MQA?(一)概念說明。

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請見圖3,如果是透過硬體能進行Full decoder,那麼就能再將隱藏於聲音資訊中的無損失資訊C再進行展開,此時能獲得最佳的聲音效果。MQA Renderer的展開也是相同效果,差異在於功能較為受限,例如輸出能力較差、不支援MQA串流等等,是適用於小型行動裝置的方案。


為何MQA的副檔名是FLAC?

除了壓縮方式特殊之外,MQA還有許多特性與我們一般熟悉的Hi-Res音樂檔案不同,例如其中一項,MQA本身沒有專屬的副檔名,而是結合多種我們已經熟悉的副檔名。你可以這樣來理解,MQA是一種編碼的方式,而不是檔案的「格式」,與WAV、FLAC這些檔案格式並不相同。MQA等於是利用FLAC等格式作為載體,內含MQA資訊內容,就好像FLAC是一個容器,裡面裝的是MQA編碼後的數據資料。而這個容器的條件必須是「無損失編碼的PCM格式」,所以可以是FLAC、WAV,也可以是ALAC。不過現階段 2L Music、e-onkyo 等網站所能下載的MQA檔案都是以FLAC格式為主,這就是為什麼大家看到MQA檔案的副檔名幾乎都是FLAC的原因。

這麼做會有一個狀況,就是容易混淆,很多消費者搞不清楚為何MQA的副檔名是FLAC,也造成MQA檔案和一般FLAC檔案不易辨識。例如2L Music在網站上開放下載的檔案,就會以檔案的名稱來進行區別,例如同一首曲目,一般的FLAC檔名為:2L-125_xxx_04.flac。而MQA版本的檔名為:2L-125_xxx_04.mqa.flac,而它們的實際副檔名都是FLAC。  

那為什麼要這麼做呢?因為能帶來一個非常大的好處,就是播放的「支援性」。假如,MQA如同FLAC一樣,是一種新出現的「格式」,那麼要業界所有的軟體、硬體都納入支援,絕對要花上不少時日,將阻礙MQA的使用和普及。而現在採用這樣的方式,原本所有支援FLAC、WAV、ALAC等格式的軟硬體都能直接支援MQA,直接進行播放,業界完全不用重新適應,消費者也幾乎不會碰到支援性的問題,能大幅提高MQA的運用與流通,是很聰明的作法。


任何裝置都能播放MQA,但效果可能不同

再來MQA還有一個特性,如果你沒有支援MQA的設備或軟體,照樣能播放MQA檔案,只是播放出來的就是受限的效果,也就是44.1kHz或48kHz的聲音資訊,無法展現出檔案原始的高資訊量,不過即便如此,44.1kHz或48kHz也相當於「無壓縮」的CD等級了,所以就算你的設備不支援MQA,也能從同一個檔案聽到CD等級音訊,已經優於多數傳統的壓縮格式(例如MP3)。但如果你的設備或軟體有支援MQA解碼,隨著播放設備不同、操作方式不同,同一個MQA檔案仍然會呈現出不同效果,設備等級越高效果越好。

為什麼要這樣做呢?這其實是很合理而且周到的做法。因為今日跟早年以黑膠、CD等實體唱片為播放載體的狀況有很大不同,今日大家播放數位音樂檔案有很多種方式,每個人的需求、採用的設備等級也都不同,因此,同一個檔案會面臨多種設備、環境和解碼條件,如果不能對應所有的狀況,將會造成使用上的困難,也就是今日我們面臨的這個局面。

舉個例子你就明白了,例如我們在網路上花錢買了一個192kHz/24bit的檔案,以消費者角度,當然希望所有裝置都能播放,無論是PC、NAS、手機、USB隨身碟…等統統都可以播,愛怎麼聽就怎麼聽,有最大的利用率。然而現實的狀況是常常有困難,例如手機不支援192kHz,那麼這個買來的檔案就只能在家裡使用了,無法跟著手機帶出門。而MQA不同,無論你的設備條件如何,它統統都可以播放,可以歸納出以下四種播放狀況。

No decode:就是你的播放環境(包含軟體和硬體)完全沒有解碼MQA的能力,沒關係,一樣能播放MQA檔案,不過只能辨識成最低規格。舉例來說,使用一個不具備MQA解碼能力的軟體或播放器,播放一個192kHz/24bit的MQA編碼檔案,就會得到48kHz的聲音效果。前面說過,雖然無法展現MQA的全部實力,不能算是Hi-Res,但最少也有「CD等級」,對許多人來說「CD等級」已經足夠提供夠水準的聲音了。不過要留意一點,就是設備支援的檔案「格式」要對應,例如某個MQA編碼的檔案,其格式為FLAC,那麼你的播放設備自然要支援FLAC格式,如果連這點都辦不到,自然就不能播放了。

什麼是MQA?(一)概念說明。

什麼是MQA?(一)概念說明。

MQA Core:簡單說,當採用能對應MQA的「軟體」播放時(軟體解碼),能讓MQA音訊展開(unfold)第一層折疊,例如在電腦端採用Tidal HiFi、Audirvana或Roon這些支援MQA的軟體,就可以展開MQA的第一層折疊,其解析度最高不超過96kHz/24bit或88.2kHz/24bit。例如,你用Tidal HiFi播放一個原始編碼為192kHz/24bit的MQA檔案,最終播放出來的效果會是96kHz/24bit,而這種展開MQA第一層折疊之後輸出的音訊,也被稱為MQA Core。

什麼是MQA?(一)概念說明。

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Full Decoder:如果是採用能對應MQA的「硬體」裝置播放(硬體解碼),除了能將音訊做第一層展開(Origami unfold to Core),接著還進行更多層的展開,和各種相關處理,最終展現出最完整的MQA效果,展現音訊的最佳解析度。例如,你採用具備高級MQA解碼能力的硬體裝置,播放一個原始編碼為352.8kHz/24bit的MQA檔案,最終播放出來的效果就會是352.8kHz/24bit,不打折,而此時就是MQA最佳的播放狀態,聲音質感也是最佳的。

那如果PC端的「播放軟體」和USB DAC這類的「硬體」兩個環節都具備MQA解碼能力呢?那麼就會有兩種解碼方式,第一種,是由播放軟體進行第一層展開,再交由USB DAC進行後續解碼。第二種,是直接交由後端的USB DAC進行硬體解碼。以TIDAL播放軟體為例,其選單中就可以設定「Pass through MQA」,就是將音訊直接交由USB DAC來進行解碼,如果搭配的USB DAC具備優秀的硬體解碼能力時,這個選項將可能達到較好的效果。

什麼是MQA?(一)概念說明。

什麼是MQA?(一)概念說明。

MQA Renderer:這個比較特別,可以算是比較輕濟、輕量的MQA解決方案(low cost, lightweight solution)。簡單說,就是運用於小型或行動型裝置上,可以進行MQA解碼,不過其最高解析度會受限於裝置的解碼能力,而且不支援MQA串流。另外,就是它只能對應單一或少量的訊號格式輸入,例如audioquest DragonFly就是典型,它能解碼MQA,只有單一輸入,而且不支援MQA串流播放。

MQA在解碼過程中還有一個特性值得一提,就是其解碼過程是一層層展開的,前一層展開後,會挾帶讓後一層展開的必要資訊,例如MQA Core展開之後就挾帶了必要資訊,能夠進行下一階段Full decoder或是MQA Renderer的完整解碼。

那是不是沒有達到Full decoder等級,就等於解碼不完全、玩半套,效果會不好呢?MQA的官方文件中有提到,不管是No decode、MQA Core、Full decoder所產生出的聲音效果,錄音師都可以在製作端進行個別檢視,以確保三種產出結果都是處於最佳狀態,也就是說,只是受到播放條件限制而有不同的聲音解析度,但效果都是能做到最佳化的,這是MQA官方的說法。

當以軟體來解碼時,只能達成一次性的MQA Core解碼,一定會有人想問:有沒有辦法透過軟體解碼一次就達成Full decoder狀態呢?Bob Stuart曾在受訪時提到:這是不可能的,因為MQA是一個完整的音樂訊號編碼和解碼的過程,它的開始和結束都必須是類比訊號(MQA is an analog to analog process.),要做到Full decoder必須知道最末端的DAC為何種型態,是否支援MQA解碼,因此,PC上的軟體解碼只能做到MQA Core階段的第一層展開,無法做到Full decoder的完全展開。


有一統江湖的可能性?

看了這麼多不同的狀況和解碼方式,是不是覺得有點頭暈呢?怎麼事情好像越來越複雜了?其實,MQA的設計並非要把事情搞複雜,而是要達成最簡單、最易用的狀態。

我們先放下音響迷的執著,不要計較「是否達成Full decoder的狀態」,先用一般的使用情境來看。試想一下,未來隨著網路頻寬增加、數位檔案價格下滑,Hi-Res檔案勢必越來越多,如果你取得了一個352.8kHz/24bit FLAC檔案(我們以2L的MAGNIFICAT測試檔案為例),它的大小為410MB,不僅佔空間,而且只要手邊的軟體或硬體不支援,就是不能播,所以取得之後,只能放在某些有空間、而且支援352.8kHz取樣率的設備上使用。現代人能播放音樂的管道很多,能取得的檔案解析度各式各樣,有的能播有的不能播,其實是很麻煩的。

而同一個2L的MAGNIFICAT檔案,如果有經過了MQA的編碼處理,那它的大小只剩50MB,相當於八分之一。取得之後,它可以在任何裝置上播放,就算你的軟硬體不支援MQA,它也能呈現CD等級音質。而且你的軟硬體不需要去適應新的檔案格式,現在支援FLAC的設備就能支援MQA,完全沒有支援性問題,所以你可以將這個MQA檔案儲存於任何裝置上,想聽就聽。而當這個檔案遇上了可支援的軟體時,它可以展現部份實力,例如以88.2kHz/24bit來呈現,讓你聽到更好的音質。如果遇上了更好的硬體設備,例如能完全解碼MQA的USB DAC或DAP播放器,那麼還有機會展現出全部實力,呈現352.8kHz/24bit的聲音效果,獲得最極致的聽感。

而在串流部份,則是能將Hi-Res高解析音訊編碼成只有CD等級大小,讓串流Hi-Res音樂成為可能,從各方面來看MQA都能達成前所未有的便利,讓Hi-Res能更易於使用、更容易與我們的生活接軌,幾乎可說是有一統江湖的條件。

而事情真的會這麼美好嗎?可惜的是,TIDAL一直沒有引進台灣,我們只能從香港發燒友的口中得知,TIDAL Master(MQA版)的聲音質感確實優於TIDAL HiFi(CD等級),包含聲音的圓滑度、密度、高低兩端的延伸都能聽得出差別。而在硬體器材部份倒是有一個好消息,過去能進行實測的對象並不多,而這個情形今年改觀了,有一款新視聽雜誌讀者都很熟悉,甚至很多人擁有的器材,能以非常輕鬆的方式播放MQA檔案,而且還是達成完全展開的Full decoder狀態,是什麼器材呢?它就是OPPO UDP-205 4K藍光播放機,我們做了實測,請看Part II報導。

什麼是MQA?(一)概念說明。

什麼是MQA?(一)概念說明。



請點:什麼是MQA?(二)OPPO藍光播放機簡單好用。

MQA原廠資訊:www.mqa.co.uk/



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