关于PCHIFI的一些小知识和心得分享

黑达可

前言

PCHIFI最直接的意思，是把PC作为整个系统的第一个环节,也就是充当数字信号源。PC使用的广泛性和操作的便利性,决定了其相比其他的形式的转盘有着无与伦比的优势。但与此同时,PC并不是一个作为专业的HIFI器材而存在的。所以一直无法达到例如CD转盘所能提供的音质，事实上PC本身就是整个PCHIFI系统中最大的局限和短版。但是随着HIFI设备和技术的不断与时俱进，我们终将迎来属于PCHIFI的时代，这必将是未来的大势所趋。

理论

前段时间逛咸鱼偶然间看到一位卖家在出售自己解码的时候，说升级USB线是很无脑的行为，我私聊他问为什么，这位烧友坚持觉得USB线传输的是0101的数字信号，更换不同的USB线，只要是符合USB传输协议的，对于后端来说不会产生任何变化。我就这个问题与他和谐“探讨”了进一个小时，互相没有说服对方。却反而勾起了我的兴趣，在查阅了很多资料后结合记忆中所剩无几的大学知识（通信技术专业），我想写篇文章来谈谈我所认知的PCHIFI。

线材在HIFI界素来被冠以“玄学”的范畴，其实玩的久的烧友都知道在音响系统里，换线对于系统的变化是非常明显的，也就是所谓的一耳朵改变。就算是在单元尺寸相差了几十倍的耳塞上，铜线和银线的声音也是十分容易分辨的。这些关于模拟信号传输中不同介质对于声音的改变是大家所熟知并接受的，且有着广为人知的理论所支撑。但是USB线或者说PCHIFI中，数字传输部分的改变能不能对系统产生影响，那些动辄几千甚至上万的USB线到底和系统的原配线有没有差别？这个问题我想大部分玩家是说不清的。要解开这个谜题，不妨让我们来先来看一下USB串行接口到底由什么构成，用最简单的一张图来表示：

分别标记为D+、 D-的两根线以差分双绞的形式传输信号，另外两根线中Vcc向USB设备供电，Ground是地线。也就是简单说，一条完整的USB线里面不仅仅是传输信号，也同时传输着一个额定电压为5V 的电流，而实际输出几乎不可能达标，这也能解释为什么用USB口给手机充电很慢而且电量很虚一用就没了。而这个电流会随着信号被一起传输到解码器的DAC（数模转换）芯片中。相信一些敏锐的朋友已经发现了问题所在！是的，这个伴随着信号一起传输的电流是直接来自于PC主板，而主板上连接着什么？CPU和它的散热风扇、机箱的散热风扇、一个自带2-3个风扇的显卡、内存、机械硬盘、甚至于光驱等等。这些设备在运转时无时无刻不在产生着EMI（泛指电子产品工作时产生的诸如谐波，电磁等干扰）更重要的是，维持所有这些电子元件工作的电统统来自于一个开关电源！主板上为数不多的滤波电容基本都是为CPU供电服务的，其他插口和端口里的电品质是很差的，所以现在的显卡都必须自带很多滤波电容来保证GPU工作时候有一个稳定的供电。所以PC恶劣的电环境是音质最大的杀手！

接着我们来分析下信号部分，数字信号其实归根到底就是以电平高低的方式来传达二进制中的1和0，模拟信号也好，数字信号也好，本质上都一样是电。

模拟信号的典型曲线是一个正弦波，即在时间（横轴）和数值（纵轴）上连续的信号。而数字信号的典型曲线是一个方波，它在时间和数值上没有连续性，属于离散的信号。

当然理想很丰满，现实太骨感。在实际传输过程中，由于受到各种内界外界的干扰，不管是你能想到或者想不到的（哪怕空气中都有很多电磁波的存在，想想你是怎么连上的WIFI，怎么收到的FM）地方都有可能对传输信号产生干扰。所以真正传输过程中的数字信号大概是这样

解码器中的DA处理器是根据基准电平来解码信号的，假设基准电平是3V，那么只要是高于3V的输入，都被判定为是1。所有低于3V的都被判定为0。

我们把一个信号在数值上的失真称为NOISE（噪声）,而信号不单单会产生数值上的失真，还会产生相对时间轴上的失真，即JITTER（抖动）。

关于JITTER的概念和简单介绍论坛上以前有大神专门写过科普贴 Jitter知识点此传送门

简单阐述就是数字音频录音的时候有一个作为参考的时钟信号和音频信息被一起送进AD转换器转换成数字信号。不管是录音还是回放时候，如果信号传输所用的时间不对等，那么就产生了Clock Jitter（时基抖动）。

HIFI究其本质就是追求更接近于原始录音的回放效果，但是很多JITTER在录音过程中就已经产生并被记录到了数字音频中，所以就算不考虑录音系统对声音采集的局限性和数模转化对于声音的还原能力，理论上来说我们也永远无法获得与录音效果完全一致的回放，因为世界上没有任何一个电路不产生JITTER和NOISE。

我们所能做的，就是尽量减少和或者想办法规避、补偿这些失真。

现在我们可以回到最先的问题上，不同的USB线会影响数字信号的传输效果吗？答案是肯定的，不同线基材料的导电率、阻抗、长度、密度、杂质含量和成分都是有差异的，哪怕是单晶体，其内部的晶体长度、排列顺序、方向、断口结构等都会对信号产生不可逆的改变。理论上来说，世界上不存在两根声音完全相同的线材。关键在于，这些改变产生的结果最终反馈为声音的时候，是不是还能被我们的耳朵所察觉呢？答案谁都无法说清楚，因为对于声音判断的灵敏度是因人而异的，但是能盲听分辨不同USB线的玩家现在也不在少数，这无疑是一个很好的佐证。

方案    

我们来尝试着分析下目前一些比较常见的PCHIFI方案：

首先是使用声卡的方案，优点是简化了中间环节，规避了USB串口端和相关的线材中产生的干扰直接读取从内存里输出的信号进行解码或转码SPDIF。缺点也很明显，声卡依然逃不开PC电源，且本身也暴露在机箱的干扰环境内。加之市面上声卡鱼龙混杂，并不一定价格贵就声音好，所以建议选择此方案的烧友一定擦亮眼睛。

另一个方案是使用USB界面，可以理解为一个独立于机箱外且有独立电源和外壳的声卡。好处自然不言而喻，独立的供电摆脱了PC电源的限制，金属质的外壳也可以起到很好的屏蔽干扰作用。是目前技术比较成熟，应用方便的方案。

而像我这样比较懒的人选择直接USB输出到解码器，此方案的效果好坏关键在于解码器的数字解码部分设计。这里推荐使用异步传输方案。不同于传统的同步传输，信号传输速度单方面由输出端控制，接收端只能被动适应输出端的速率。异步传输架构里信号到DA芯片之前先会经过一个XMOS芯片，简单理解为信号传输控制器。它存在一个反馈通道，可以向信号输出端反馈需要的传输速率，根据有源晶振发出的精确时钟信号来调节输出端发送信号的速率，控制信号输入解码芯片的时间。关于异步信号传输解码的原理如果展开是较为复杂的，就不在这里做过多赘述。现在很多的USB界面也是采用此种解码方案,确实可以大为减少系统产生的JITTER，对于数码声干，硬，不耐听有较明显的改善。

优化

选定了方案，也搭建出一套完整的系统了，下一步就可以开始优化系统了，同一套系统不同的优化手段能搭配出无穷无尽的声音，有时候看似很微小的环节都有可能是影响整个系统声音的关键。

所以PCHIFI中怎么能缺了爱折腾的玩家呢？更换电源、做机箱电磁屏蔽和接地、换主板、换主板电池、换内存、换机箱线、SATA线，使用特定优化过的操作系统等方法来优化。但毕竟折腾电脑这条路大部分人不愿意去走，所以我把注意力投向一些更加简单的辅助设备上，比如看看老外们有什么黑科技~

AudioQuest（线圣）这个品牌大家应该不陌生，专注生产研发各种信号线。他们家有一款小巧的产品 Jitterbug USB Filter

售价48.75刀，可以看到是一个无源的小东西直接插在PC上，然后把USB线再插在它上面，说明直译过来差不多是USB过滤器的意思。我简单看了下买家评价，都还是比较积极正面的，能听出对于系统一些细节的改善。其中也不乏一些很露骨的评论，让我惊讶于原来国外也有那么多脑残粉和枪手？

还有这个来自IFI，一个在国内注册的品牌，隶属于英国Abbingdon Music Research(AMR)，生产和销售基本都在国外。产品线比较丰富，名字叫iPurifier 2 USB Type B Digital Audio Filter

售价109刀，工作原理和上面的Jitterbug很接近，不过我认为它的设计相对更合理一点，既然要过滤信号，那么肯定是要越接近信号解码部分越好。它是直接插在USB界面或者解码器的USB Type B口上的。而厂家宣称其用了法国阵风战斗机上的雷达抵消系统黑科技，虽然看评论都说效果还不错，我还是觉得噱头成分居多。

国外的类似产品还有不少，我在某宝上搜索了一圈，国内知名大厂显然没在这块领域开发，不过却意外让我找到一个很有意思的产品。

这个叫做USB助推器的设计思路简单说就是摒弃USB信号线里原来的电流，通过外接一个5V 2A的电源可以提供<1KHZ波纹的纯净电流，数字信号处理部分则对信号进行差分放大并补偿动态，既避开了PC电源的限制，同时获得了更好的信号，可谓一举两得。虽然这个叫魔音师的品牌我之前从来没听说过，但价格很便宜，还是决定买一个试试。后来和客服聊天才知道老板其实在是个发烧界挺有名气的大神，不过虽然技术很厉害，却无心做生意。现在工厂主要给熟人做SMT。自己品牌的产品都是兴趣使然，闲暇时间捣鼓出来玩的。我感兴趣的是老板竟然做了针对PCI/PCI-E、DDR3/4、4PIN、SATA等接口的一整套PC内部滤波设备。买完助推器后我经不住诱惑，又连哄带骗问客服借了一套回来测试，话说这客服也真是好说话，竟然答应了。于是没过几天我就收到了一大堆花花绿绿的东西

黑达可

测试

说起这类产品其实这也不是最近才出现的，比如许多年前日本的著名DIY厂商玄人志向就推出过PCI插口上的电源滤波卡。

当时的滤波卡用料上很简单，而彩虹糖滤波卡上除了常见的三洋OS固态电容外，还有Rubycon和ELNA的音频电解电容。旁边还有一排“红威马”WIMA薄膜电容和“小黄豆”钽电容。由这些发烧电容构成的滤波阵列只能用“豪华”来形容了，并且可以支持PCI-E接口，使用很方便。

而在内存滤波用的棒棒糖上则用到了4个著名的NEC-TOKIN 0D108超级去耦电容，这原本应该是出现在主板上的电容，但是由于价格昂贵，现在一般的中低端主板上都是用其他廉价电容来替代。

还有专用在硬盘和连接在机箱风扇上的滤波元件则是针对电机工作时候产生谐波的专项滤波，考虑到现在的机械硬盘普遍可以达到7200转/分钟或以上的超高转速，其产生的干扰对于整个电路也是不容小觑的，这就是为什么听音乐的时候如果同时点开大型游戏之类的软件，经常会感觉到声音有明显卡顿和失真。

我把自己电脑上能用的都装了上去，这么多电容先得在电脑上煲一段时间，经过反复充放电达到自然老化，才能进行实际效果的测试。所以安装完之后的几天内我没有特意去听音乐，而是正常用电脑玩游戏看电影。然而让我意想不到的是，我竟然发现插上这些玩意以后我玩坦克世界的画面掉帧情况竟然大为好转了，之前在一些树木茂盛地形复杂的场景，画面帧数最厉害时候甚至会掉到七十多，但是现在能稳定在九十以上。虽然因为我的显卡本来对付这游戏的最高特效都绰绰有余了，但是还是让我震惊到了我，慢慢我发现之前下载或者读大文件的时候硬盘发出的吱吱声也基本听不到了，纯净的电源对电路上的元器件工作状态原来有这么大影响。想到当时玄人志向在做滤波卡的时候出发点大概HIFI无关，就是希望通过电源滤波让电脑获得更稳定的运行状态和性能。

我准备了自己的台式解码耳放西装以及乐彼L3P（只用USB DAC）来写最后的评测，而耳机用到了飞利浦X1（单晶铜线），耳塞用了虫哥的平衡天佑和UM3DD定制（单晶银铜混编线）。

我自己的这套台机西装虽然是小众品牌，且不论声音到底如何，贵在已经伴随我几年时间，我对它的声音真是比我老婆还熟用来测试优化设备对于最终声音表现的变化可谓是最合适不过。另外的L3P是我一直想试听的随声装备，干脆问乐彼客服借了一个过来，没错，也是同样手段连哄带骗借来的

实测对比了L3P直插不接内部滤波设备PC，和使用助推器但不接内部滤波设备的区别。单端口用3DD测试，感觉区别不大。L3P的单端口素质一般，至少感觉比我手头的DX50好的很有限。只有平衡口的素质我较为满意，总算对的起3499这个价。而接助推器的平衡口下分离度，声场和低频都有可闻的变化，如果用一句话总结就是感觉声音更有力量了。

当然最严谨的测试肯定需要用台机来，不过这个过程可真是把我累坏了，单独全套过滤、单独插过滤卡、单独插内存过滤条（还有单独插1条和同时插2条）、单独只用助推器，助推器+单独过滤卡、助推器+单独内存过滤.....这里面可以搭配出太多个选项。我觉得这电脑几年内我对它动的手脚都没这几天加起来的多。不过好在功夫不负有心人，终于还是在折腾中慢慢体会出了些感觉。总体来说，对于最终声音表现的改变主要体现在几点：

一是获得了更安静的背景，这是信噪比提高的最直观感受。虽然我这套装备平时也不会出现底噪，但是很明显用了滤波卡或者单独用助推器都能感受到更安静的背景，这在听一些相对安静的例如钢琴曲等的时候更明显。

二是更好的动态，听口水歌可能还不够明显，但是听大小编制的交响时候都有切确的感受。这是一种很让人兴奋的体验，你能感觉更像在音乐现场了。

三是高低频的变化，低频会更有力量感和下潜深度，高频的变化属于亮丽的更收敛，却能感觉到延伸感的突出。

四是分离度和层次感的变化，你会发现以前听到的一些感觉是靠在一起的乐器终于能分出空间上的错位了，相对这种惊喜而言声场略微提升倒是其次的副作用了。

测试过的太多搭配方案里，全套滤波设备的声音和单独用一个助推器而不用其他差距是不大的，单独用滤波卡和单独用内存滤条我开始以为应该有很大差别，但是竟然只是得到了两种不同的声音取向，瞬间让我觉得那几个去耦电容真是很神奇。

最终折腾完毕把滤波设备又重新全部装回电脑，再接上助推器。我默默泡上一壶茶，因为……我TM实在是太渴了~

尾声

HIFI系统就是一个木桶原理的体现，系统最终的声音表现取决于最短那块木板的长度。而前言里就提到了PCHIFI系统里我们需要解决的就是PC的问题，而PC最严重最主要的就是电源问题。我们在享受电脑便利的同时就必须去接收它至少在目前的科技水平下依然无法达到其他媒介音质的副作用。而我的文章只是希望提供给大家一点灵感和方向，怎么去做对于系统更有利的选择。希望能跟大家多交流多学习，文中如有错误地方也欢迎大家指正。

鸣谢

特别鸣谢：各位能看完全文的朋友，这篇文章我写的很累，看的人应该也很累，能一字不漏看完全文的都是真爱啊

          感谢阿西神器坊提供的试用全套滤波配件

          感谢精奢乐彼官方旗舰店提供的试听器材

          终于写完啦，撒花，感谢那个较真的自己。