聊聊HIFI器材厂商的产品套路以及Ideon 3R 的技术特点
发烧了3年，体会良多，今天我想说说各个器材厂商是怎么去设计产品，这个必须要谈到数字音频信号处理的基本原理上来。首先，我来说一下，数字音源从被读取到放出声音的基本过程，这个完全就是数字信号处理的一个链路，一切都有其自身的定律。当然这里就不能展开去论述傅里叶变换，高斯定律这些东西，这个太深奥，不去展开了，这是厂商的研发人员要考虑的事情。但是数字信号处理的这个基本链路，正是各个器材厂商玩套路的基础。 无论是数播，还是PC，都是电脑播放数字信号的模式。数播本身也是电脑，是音乐专用电脑，只不过它用的是arm的系统，极少用windows，并且没有鼠标键盘给你看，所以很多人不认为它是电脑，但是事实上，数播，就是标准的电脑。但是事实上，arm架构的系统，在顶级的数播里是被放弃的，中低端的数播都喜欢用它，arm架构属于封闭式的，不容易产生很多系统噪声，但是配套支持的硬件少，其实声音不太能搞出澎湃的动态。到了Trinity，taiko这个档次的产品里，基本上都是X86系统了。X86系统在处理好噪声之后，能发挥出arm系统无法达到的能量。 数字信号被处理的过程，大致可分为：读取、解码、调制解调（界面的工作）、数字音频信号滤波、数模转换（DAC的主要任务）、模拟信号滤波、模拟信号第一次放大（带有前级功能的DAC会干）。在这个过程中，电流的物理质量会很大程度的影响到最终模拟信号的质量，所以对电的大量处理，是根本。同时，在数字信号的范畴里，有一个所谓的数字噪声，这个噪声，在解码时候会出现，数模转换时候也会出现，所以要用滤波来把它们剔除。最后，模拟信号的放大，又会涉及到失真的问题，失真也是要极力去降低的指标。整个链路里，任何一个环节拖后腿，都会让最终的声音不好听。而各大器材厂商，其实设计的产品，无非就是把某一个或某几个环节的操作，放进自己的产品里去处理。每个厂家，都有一些自己拿手的核心能力，但是一般都不肯能全链路具备卓越能力。所以产品售卖的时候，只能是围绕自己的核心能力，搞一搞，然后其它环节不做或者凑合做做。对外宣称的，肯定是自己最牛逼的地方，不牛逼的地方，就一笔带过了。
读取和解码数字音源，在电脑里被读取的时候，播放软件本身是带有解码功能的，因为无论哪种格式的音源，WAV，FLAC，MP3，这些都是一种编码方式，播放器要读取这个数据，利用自己的算法进行解码，这个时候其实算法的差异就开始出现了。优秀的播放器，有很好的算法来解码，譬如HQPALYER，本身的解码能力非常的强大。而QQ音乐，解码能力就很一般了。这就造成了不同的播放器，播放出来的音质差异很大。解码后的数据，是符合USB传输规范的数据流，只能用USB、HDMI或者网线传输，并不能通过同轴通道。这个数据从PC传导到接口板子（也就是我们平常说的界面，可以内置也可以外置独立），由界面对其进行调制解调，变成PCM规范的数字信号。然后再送出去，给后面的DAC进行数模转换，这里我们暂时不提DSD音频直接数模转换这件事了，太复杂。毕竟DSD不是主流。 在整个读取的过程中，会有两个噪声被掺杂进去，一个是电流的物理噪声，克制它的办法，无非就是好的隔离牛，电源处理器等，同时使用杜兰的电源线等，大量的减少电流里的高频脉冲噪声。这个噪声如果被带进后面的信号传输，无法被过滤。这种噪声存在的形式，就是一种电磁脉冲信号，只不过它并没有实际的内容。 还有一个噪声，就是在数据被解码时候产生的数字噪声，这种噪声，是数据被读取的时候，自然产生的，如果深究起来，就要说到高斯定律，这里不能展开了。此噪声并不是电流里的那个噪声，这个噪声是可以被过滤的，它存在的形式，是一种内容。过滤，就是我们所说的一个环节：数字信号滤波。数字信号滤波是非常核心的环节，也是各个厂商牛逼的地方。 界面，在进行调制解调的时候，也会产生以上的两种噪声。所以，好的接口界面，必须用很好的线性电源供电，同时要有非常牛逼的数字噪声过滤的算法。 纯净如农夫山泉般的数字信号，是进行数模转换前，必须实现的，否则后面的过程里，就是一塌糊涂，不可能出现好的声音。 市面上很多人选择了数播，放弃了电脑，就是因为，数播做了大量的处理，拿ａｕｒｅｎｄｅｒ Ｗ２０ＳＥ 举例，它首先是供电部分，用大量的超级电容供电，杜绝电源里的物理噪声，同时自己开发了ｌｉｎｕｘ基础的操作系统和播放器，尽量减少系统解码时候产生的数字信号噪音。 数字音频信号滤波 滤波，用一个很形象的日常生活的动作去形容比较容易－就是淘米。淘米的时候，我们需要往里面加水，让一些杂物漂浮到水面，然后过滤掉。而且，要想比较方便的过滤，必须把水放多。这个，就类似于数字滤波的时候，要升频，提高数字音频信号的频率，再过滤，提的越高越好。但是，音频数据被解码后，信号的频率一般就是４４.１KHZ，如果要提高，就得有一个算法。这个时候，算法的牛逼之处就体现出来了。大厂之间竞争和保密的，滤波算法是其中之一。你算法越好，就越能把频率提的非常高，那么数字噪声，就可以轻松过滤，同时剩下的音频信号，也很自然，不扭曲。这个地方无法再深入讲解了，因为数字噪声处理是数字信号学的深度学问，说多了，就跑题了。ｗ２０ＳＥ就具备自家的数字滤波功能，它可以把音频USB信号调制解调成PCM格式的信号，再升频１６倍，达到７６８KHZ，通过它的双AES功能向后端的DAC传输。这也是它牛逼的一个地方。另外著名的chord家，有一个升频器m scaler 也是完成这样的牛逼的功能。总之，数字音频信号滤波，非常非常的重要，否则数字噪声会被送进DAC进行数模转换，转换成没有意义的模拟信号，严重干扰音质。
然而数字音频信号向后段DAC传输的过程中，还存在一个问题，就是信号的抖动。这个抖动，是由于电脑的工作频率（采样率）和后面解码器之间的频率不一致导致的。采样率这个东西也不展开了，整个计算机处理各种数字信号，全靠各种晶振的振动，才能去采样。所以玩到时钟，就会涉及到飞秒晶振，恒温晶振这些，总之就是晶振的频率越高，那么一般会越好，但是对硬件的要求也越高，成本也越高。
抖动，会带来很多信号的损耗，会严重的降低音频内容的密度，鲜活度，动态等。解决抖动，有几个办法，一个是墙制同步电脑和解码器之间的工作频率，譬如用独立的时钟去同步电脑接口和解码器的工作时钟，DCS家比较擅长的就是玩时钟，但是这个太贵了，真的不是一般玩家能承受的。另外一个是采用缓冲数据，然后再向后发送数据的模式。也就是说，把电脑发过来的数字音频数据全部缓存，然后再向后发送，同步缓存器和DAC之间的工作频率会容易的多。因为电脑的工作频率太高，而DAC的工作频率要低得多。缓存器很容易获得一个跟DAC一致的工作频率，再把数据发送过去，抖动就小多了。希腊的这个整形器，就是利用这个原理做出来的。它不但能缓存数据，同时还能把数据进行噪声整形，它可以把电脑南桥芯片，USB总线里产生的各种数字噪声进行重新分布。但是它并不进行滤波，这说明它没有核心滤波的算法。它会把噪声利用自己的能力，分布成一个更加容易被后面DAC或者界面过滤的布局。通过这两个能力，对USB信号重塑。这就是希腊器材，IDEON 3R和TIME的核心能力所在，它这个能力，极大的降低了电脑信号传输的误差，同时也降低了玩家的成本。毕竟大部分人玩不起时钟，支持时钟同步的解码器和数播，都贵的要死。而PC机，不可能被同步时钟。
TIME的设计者说，它与计算机的通信是通过异步缓冲区完成的，实现了高度的隔离。这是来自3R的第一个创新。第二个创新是USB驱动，它是通过特殊的IC重新驱动完成的，消除了USB信号传输损失，解决了电缆和插头产生的互连问题。此外，3R 用干净、低噪声的独立电源取代了 USB 电源，再次实现了与计算机电源的完全隔离。
数模转换 （DA） 这是解码器（DAC）的主要工作，就是把数字音频信号，通过芯片，基于一种算法转换成模拟信号。也就是人可以听见的音频信号。数模转换，有三种基本架构，所有的解码器，都在这三种内： 1. ＤＳ模式，也就是我们最常见的解码芯片模式。但凡使用９０３８ ４４９７这些的解码器，都是DS架构的。DS架构的特点是，数模转换的算法，封装在芯片内，芯片都是成品器材，可以去买，很便宜，但是算法一般。转换完成后，产生很多的模拟信号的噪声，又得进行处理。这种解码器的厂家，一般都是在后面大量的进行模拟信号过滤。譬如希腊的解码器，就是使用9038pro解码芯片，然后自己再对模拟信号做大量的处理。这说明，它们没有核心的数模转换的算法。
2. ｒ２ｒ模式，也就是比较著名的阵列电阻模式。解码器里面有一个芯片，芯片封装了各家厂商自己开发的数模转换的算法。芯片有２种：FPGA和DSP。比较著名的ｒｏｃｋｎａ是使用FPGA，而MSB厂家，使用的是DSP。算法芯片，指挥阵列式电阻，共同完成数模转换。这种模式，成本高昂，但是如果算法和电阻配合的很好，出来的模拟信号质量非常的棒。但是这种解码器，但凡做的好的，都贵的要死，无论是算法还是电阻，都是独门秘籍，成本极高。
3. 纯FPGA或DSP模式。这种都是厂商自己独立开发的芯片，算法和数模转化全部使用芯片以高速计算模式完成。这种解码器极少，有能力搞的，都是厂家的技术力量非常的雄厚才行。市面上比较著名的两个这种解码器，一个是ｃｈｏｒｄ ｄａｖｅ，一个是丹麦的翻车鱼。这种解码器在解码的时候，芯片高速运算，发热量极大。都很烫手。而翻车鱼，模拟部分也做的相当的不错，也就是滤波等做的很好。 模拟信号滤波和放大 数字信号在转换成模拟信号后，必然会产生一些噪声，因为数模转换的算法没有完美的，一定会诞生一些非和谐的信号。这个时候就要进行过滤，过滤的能力，也是各个厂家调音的能力。往往最终的乐感如何，就看厂家对过滤时候的参数的设置了。乐感这个东西，仁者见仁智者见智，完全考验调音师傅自己的功力，非常的主观。这也是老蒋说的，技术只能解决一部分问题，最终不同的人，搞出来的声音，在同样的技术下，也完全不同。 至于放大，就不多说了，解码器数模转换完成后，输出的电压一般是２－４毫伏，高的有６毫伏的。然后这个电流到了前级那里，要升压放大。至于这个部分的失真，还有各种原理，就不去展开了。总之到了前级和后级，基本不是数字信号处理的范畴了，那又是一个很深的领域。信号的放大，以及放大后的失真，还有控制力等，每个都足够写个博士论文。比较著名的瑞士品牌，登峰，FM这些，都是有自己家的独门秘籍的。
数播是标准的电脑{:4_106:}你对电脑是不是有什么误解啊
帮顶，写的挺细致了 音频领域的DPS，Data Processing System，数字处理系统。FPGA，Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列。两个都是数字进数字出，你跟我说是一种DA方式？ 封装与分立，Δ∑与r2r没有必然的联系。r2r以前也是封装的，现在已经停产所以才会有那么多分立。DA线路封装是商业上的结果，不是说Δ∑就不能分立。 认真学习，楼主多多这样帖子，谢谢
好文帮顶
貌似国产的世纪格雷家的DSDAC1.0就用到了号称独创的数字信号缓存FPGA和升频的黑科技，
除了价格有点贵之外，口碑还是不错的，毕竟技术研发不易，比美帝良心：联想要强多了;P 很好的技术贴，顶起
不错的帖子，写的很详实，深入浅出，和我实践的差不多。 帮顶，有质量的好文
烧的越来越深入了，恭喜！
新人前来学习
LVNB 发表于 2021-11-21 17:18
貌似国产的世纪格雷家的DSDAC1.0就用到了号称独创的数字信号缓存FPGA和升频的黑科技，
除了价格有点贵之 ...
数字信号有别于模拟信号最大的区别，就是数字信号是不连续的，所以在核心算法里，但凡能把断续的点补到连续且保持原本的自然度，就很牛逼了。世纪格雷号称是1024dsd，等于是升频64倍。好像实际卖的并不好。而且，dsd的数模转换过程，产生的噪声也很多，过滤干净有点难
迈向宅男 发表于 2021-11-22 12:28
数字信号有别于模拟信号最大的区别，就是数字信号是不连续的，所以在核心算法里，但凡能把断续的点补到连 ...
当然，作为国产品牌还是有很多可以提升和优化的地方，不过从支持创新的角度，还是对世纪格雷这种敢于吃螃蟹和勇于投入资源去赶超的精神点赞的
另外，个人感觉DSDAC的销量一般的原因在于：其定价还是有点偏贵，很多老骚们对创新技术还处于观望和试验阶段，再加上HIFI圈普遍的崇洋媚外
所以说，国产精品的路一定不是那么好走的，不过随着我们大天朝日渐增强的国力，未来应该会越来越好的:victory:
X86和ARM也有音质区别？
LVNB 发表于 2021-11-22 16:13
当然，作为国产品牌还是有很多可以提升和优化的地方，不过从支持创新的角度，还是对世纪格雷这种敢于吃螃 ...
是的，我们都要支持国货。没有我们的支持，他们也走不远:)
卡西姆2019 发表于 2021-11-22 16:29
X86和ARM也有音质区别？
区别非常的大，但是在中低阶段，arm有先天优势，到了高阶，x86 的动态，密度，解析等方面，是arm无法比的。x86的弱点在于干扰太多，数字噪声很多。
本帖最后由 LVNB 于 2021-11-22 17:49 编辑
迈向宅男 发表于 2021-11-22 17:11
是的，我们都要支持国货。没有我们的支持，他们也走不远
别灰心泄气呀大佬，否则那些国产品牌都成美帝良心的可不成:L
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