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标题: 不懂Jitter是什么的进来补课-->af2000转移 [打印本页]

作者: yawner    时间: 2003-3-19 00:00
very very big think u
作者: chenchen555    时间: 2003-3-19 00:00
非常好的技术文章。非常支持!
作者: 库尔曼    时间: 2003-3-20 00:00
jitter就是骗你买贵价机贵价线的一种工具,当无数篇技术文章告诉你jitter的危害有多大的时候,你就感觉也听出问题来了!
作者: arnoldcen    时间: 2003-3-20 00:00
不确定性,就是hifi的魅力阿
作者: af2000    时间: 2003-3-20 00:00
非常形象,容易理解。
作者: weiqiang    时间: 2003-3-20 00:00
不敢苟同,这些噪音对数字信号的影响微乎其微
对从CD读出数据不具影响
作者: 库尔曼    时间: 2003-3-20 00:00
如果都说“这些噪音对数字信号的影响微乎其微”,人耳根本不可闻,那些贵东西卖给谁呀?
作者: arnoldcen    时间: 2003-3-20 00:00
以下是引用weiqiang在2003-3-20 9:17:00的发言:
不敢苟同,这些噪音对数字信号的影响微乎其微
对从CD读出数据不具影响

但是好转盘跟vcd转盘,音质的确有明显的差别
作者: Trademark    时间: 2003-3-20 00:00
以下是引用weiqiang在2003-3-20 9:17:00的发言:
不敢苟同,这些噪音对数字信号的影响微乎其微
对从CD读出数据不具影响

老大,jitter不是误码。
也许数据没有发生任何错误,但是冲激串中每一个冲激恢复时间的不正确都会引发模拟波形的畸变。
作者: hotpoint    时间: 2003-3-20 00:00
现在转盘发展的水平已经可以让一张光盘读取下来误码几乎为0了(虽然我个人不同意这个看法),但是jitter依然存在。

我觉得看了这篇文章,大家应该就明白了为什么盗版和CDR刻录的CD在质量上比不上原版的。首先是光驱读取过程中会产生jitter,在刻录回去的过程中又会产生。许多人读取镜像文件和刻录都是以高速进行的,这会增大JITTER产生的概率,但这并不意味着低速刻录就可以避免jitter,只能减少。另外数据走的是IDE/SCSI总线,而不是光驱的DIGITAL OUT。试想想这些含有时钟的信号通过充满高频噪音的系统总线进入内存,然后存储到硬盘上。这个过程中产生的影响是不言而喻的
作者: weiqiang    时间: 2003-3-20 00:00
模拟波形的畸变,还没设计到模拟呢吧,
作者: weiqiang    时间: 2003-3-20 00:00
我觉得从光驱读出数字信号不具影响,写入好像也不具影响
我理解得是,只要光驱读出的是正确的,就不会影响音质
注意此时还是数字信号
作者: hotpoint    时间: 2003-3-20 00:00
仔细看完文章我才能回答你的问题,你问的文章中都有答案,这篇文章并没有涉及任何模拟部分的问题。
作者: AthlonXP    时间: 2003-3-20 00:00
我看了这篇文章深受启发,怪不得我的windows装的时间越长感觉越不稳定还慢
原来根据jitter理论,我每次从硬盘读数据,这个jitter是了不得的,在加上电脑里比CD恶劣的多的电磁辐射,这数据根本不可靠,我用的硬盘线没有牌子,肯定不是发烧线(line induced jitter),硬盘接口也没镀金(interface jitter),在写数据的时候,原来的jitter再加上内存读入/硬盘写入的jitter,每天这种事情都要发生无数次,天哪,怪不得,怪不得~~~~
作者: FIX100    时间: 2003-3-20 00:00
哈哈,这个比较很是有趣
作者: AthlonXP    时间: 2003-3-20 00:00
还有,我的显卡上面是有DAC的,接到显示器上的那根线怎么看也不是发烧的
请问楼主,这里面的这么多jitter我该怎么解决才好?
我听说人大脑里的视觉中枢体积要比听觉中枢的体积大的多,我想jitter用眼睛看应该比用耳朵听明显一点吧,请楼主指教一下怎么才能挑选一块jitter小的显卡和显示器的线。不胜感谢!


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作者: 库尔曼    时间: 2003-3-20 00:00
哦,难怪我刻录的CD明明放的第三首出来的声音是第二首的,原来是jitter在做怪!
作者: 雷公    时间: 2003-3-20 00:00
jitter是要影响音质,但次文把影响音质很多因素算到jitter 上是有点不妥。
作者: hotpoint    时间: 2003-3-20 00:00
以下是引用AthlonXP在2003-3-20 16:59:00的发言:
还有,我的显卡上面是有DAC的,接到显示器上的那根线怎么看也不是发烧的
请问楼主,这里面的这么多jitter我该怎么解决才好?
我听说人大脑里的视觉中枢体积要比听觉中枢的体积大的多,我想jitter用眼睛看应该比用耳朵听明显一点吧,请楼主指教一下怎么才能挑选一块jitter小的显卡和显示器的线。不胜感谢!


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Athlon XP回答果然幽默。[em02]
作者: hotpoint    时间: 2003-3-20 00:00
数字音频信号和你说得其他信号不同在于他包含了参考时钟信号,受影响的不是数据,而是参考时钟,因为他最容易收到干扰。另外高档的显示器分量输入线你没见过。DIGITAL的2M RGB分量线要5000多,而且我只见过一次,老板死活不卖。专业用途和家用是不一样的。

人的视觉神经要比听觉更容易欺骗,上次螺旋贴的那个图不知道你看了没有。

另外这篇文章是针对HI-END用户,如果你不是HI-END,里面的许多影响对你来说都可以忽略调
作者: 饿死你    时间: 2003-3-20 00:00
好文章,帮你顶
作者: 无限放飞    时间: 2003-3-20 00:00
没有人告诉我们还有比CD音质更好的东西的时候,我们觉得CD的音质就是最好了。有人告诉我们jitter对音质的影响是如此之大的时候,我们才觉得原来CD的音质还不如LP,哈哈……
作者: hotpoint    时间: 2003-3-20 00:00
以下是引用无限放飞在2003-3-20 18:45:00的发言:
没有人告诉我们还有比CD音质更好的东西的时候,我们觉得CD的音质就是最好了。有人告诉我们jitter对音质的影响是如此之大的时候,我们才觉得原来CD的音质还不如LP,哈哈……



顶级磁带机听过吗?那个效果绝对把现在的烂CD搞的永不翻身。再说了,现在有DVD-AUDIO,有SACD,CD最高音质?
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作者: 饿死你    时间: 2003-3-20 00:00
恩,我也同意
作者: 雷公    时间: 2003-3-20 00:00
以下是引用AthlonXP在2003-3-20 16:59:00的发言:
还有,我的显卡上面是有DAC的,接到显示器上的那根线怎么看也不是发烧的
请问楼主,这里面的这么多jitter我该怎么解决才好?
我听说人大脑里的视觉中枢体积要比听觉中枢的体积大的多,我想jitter用眼睛看应该比用耳朵听明显一点吧,请楼主指教一下怎么才能挑选一块jitter小的显卡和显示器的线。不胜感谢!


[此贴子已经被作者于2003-3-2016:59:16编辑过]


JITTER在显示器上的表现是水平和垂直上的非线性,且总的看来有点随机性,在特定的时刻你可以看到,只要你的眼睛的分辨率和响应时间根的上你的显示器的分辨率和扫描时间!

哈哈!
作者: hotpoint    时间: 2003-3-20 00:00
哈哈,如果这么说,显示器的刷新率越高就越不可能看到,视觉暂留现象
作者: 雷公    时间: 2003-3-20 00:00
以下是引用hotpoint在2003-3-20 19:13:00的发言:
哈哈,如果这么说,显示器的刷新率越高就越不可能看到,视觉暂留现象

作者: 甩袖汤    时间: 2003-3-20 00:00
hotpoint兄,你是数字电路行家,两个问题想问一下:
一、现在的高速门电路,比如74AC系列,一片芯片内部不同门用在不同频率下面时,不同频下的开关工作干扰是否会造成JITTER?有多少?有必要将不同频率的信号分作两片门电路处理吗?
二、不同等级CD转盘输出的SPDIF数字信号的抖动标准大概在什么水平?
作者: 无限放飞    时间: 2003-3-20 00:00
以下是引用hotpoint在2003-3-20 18:52:00的发言:
[quote]以下是引用无限放飞在2003-3-2018:45:00的发言:
没有人告诉我们还有比CD音质更好的东西的时候,我们觉得CD的音质就是最好了。有人告诉我们jitter对音质的影响是如此之大的时候,我们才觉得原来CD的音质还不如LP,哈哈……




顶级磁带机听过吗?那个效果绝对把现在的烂CD搞的永不翻身。再说了,现在有DVD-AUDIO,有SACD,CD最高音质?

[/quote]
没有人告诉我们还有比CD音质更好的东西的时候,我们觉得CD的音质就是最好了。没有人发明出DVD-Audio和SACD之前,我们觉得CD的音质就是最好了。当有人告诉我们jitter对音质的影响是如此之大的时候,我们才觉得原来数字音频的音质还不如LP,哈哈……

顶级的磁带机我不知道是什么,但是,我听过几万元的专业卡座,还不至于让人感到比CD强,至于模拟开盘机,那效果自然是比CD强,它的带速要高的多,在DAT母带诞生前,模拟开盘带就是唱片的母带。

至于SACD和DVD-Audio,只是采样频率高了而已,现在的专业音频设备都早就达到这种精度了,音质不见得比好的CD机强多少。
作者: hotpoint    时间: 2003-3-20 00:00
以下是引用甩袖汤在2003-3-20 20:20:00的发言:
hotpoint兄,你是数字电路行家,两个问题想问一下:
一、现在的高速门电路,比如74AC系列,一片芯片内部不同门用在不同频率下面时,不同频下的开关工作干扰是否会造成JITTER?有多少?有必要将不同频率的信号分作两片门电路处理吗?
二、不同等级CD转盘输出的SPDIF数字信号的抖动标准大概在什么水平?


甩师傅,对于高保真音频,尤其是HI-END级别,目前许多东西还都无法用理论来回答,我自己认识尤其是经验还很有限,我只是对于数字电路比较了解,在音频方面还需要不断提高:)

第一个问题我个人的观点是如果从HI-END角度来讲,这样做绝对会对时钟信号造成影响,但是这种影响至少我是听不出来的,有些人号称可以听出几个P的时基误差,我觉得那人简直就是神,从理论来算,不同频率使用同IC对于那些人来说绝对无法接受的。对于不同工作频率的信号,我强烈推荐独立IC。

第二个问题这个就不好说了,我知道顶级HI-END的系统可以把JITTER控制在20个P,比如Wadia15,早在几年前他们用的是摩托罗拉的DSP芯片来进行DE-JITTER同时配合VCXO就可以把JITTER控制在20P的水平,这种水平的用料不是一般人可以比的。对于普通HIFI来说,100-200P已经非常不错的水平了。TEAC 25X公布的数据是195P


[此贴子已经被作者于2003-3-20 20:53:02编辑过]

作者: 甩袖汤    时间: 2003-3-20 00:00
有几个有关jitter指标的含义和单位还要向hotpoint请教:
jitter short term、long term(ps p-p);
one sigma(ps);
它们之间怎么比较?
现在已经有1个ps水平的低jitter的晶振,当然是天价。过去用dsp的办法现在应当可以用别的方法代替。当然,过去用dsp要解决的应当主要是数字滤波的问题。另外,可能也用dsp将数字记录位数提高以供da时有更好的动态和信噪比。对于这两项内容,现在diy都可以用现成的芯片做到。至于人家用dsp会不会象yamaha那样搞一点点效果加进去,又不让人有觉察,那就不得而知了。
作者: A-guy    时间: 2003-3-20 00:00
先讲最简单的,one sigma jitter:信号的一个周期内的累计抖动。这是最不可靠的指标,最容易看起来性能比较好。通常在测量的时候需要取平均值,不然很容易出错。

短期与长期抖动 (short term, long term jitter)
这个问题比较复杂,估计讲得太深入不好理解,简单讲定义过于形式也不容易明白。

简单地讲,一般在进行jitter测量的时候会去建立一个测量滤波器以限制测量带宽。不过首先要明确这个测量带宽与被测振荡器的频率无关,它是抖动测量的带宽。说抖动带宽不好理解,实质上抖动在是一种时域上的误差,是信号有效边沿在相位上的偏离,也就是相位噪声。说到噪声就比较好理解带宽的问题。

众所周知,测量有限带宽内的噪声的总功率与被测带宽是相关的。在short term or long term jitter测量时不同的测量滤波器将导致完全不同的测量结果(如果jitter 以 ps 来计算)。当测量滤波器的截至频率往上提高 short term jitter的测量周期(term)就会越小,其极限是趋于 one sigma jitter.  当测量滤波器的截至频率下行到10Hz以下就进入long term jitter的范围,截止频率越低,测量时间就越长。其极限是趋于老化率。


从以上叙述可以看出信号的jitter若以 ps 来计算将会具有很多不确定性,不同的测量带宽将会导致很大的差异。所以对于要求严格的应用,业界一般都采取测量相位噪声的方法来评估抖动的大小。同是标称为 1ps 抖动的时钟源在性能上可能会有天渊之别,这可以让厂家有更多玩把戏的空间。所以音响界喜欢以 ps 来标称抖动性能。



BTW, to 甩师傅

hotpoint所讲 wadia 用 dsp 技术来减低抖动,并不是说用dsp来处理数字音频信号使之抖动降低,这从理论上来讲是不可能的。 而是指用 dsp 来构建一个数字锁相环配合低抖动的vcxo来达降恢复时钟的抖动。 用dsp来做 dpll 的确是可以得到很好的性能,但关键要看其pll算法是否合理得当。
作者: hotpoint    时间: 2003-3-20 00:00
高人现身了!解释得如此清楚。

现在大量的JITTER测量仪价格都很高,我从来没有用过,自己肯定没有条件买,学校更不可能花那么多的钱买这东西。

关于DSP的问题,我有补充。WADIA喜欢使用先进技术来完善音质,使用DSP来降低JITTER以及自己的数字滤波算法,这需要非常牛的算法,如果有机会,我会搞一台WADIA把固件DOWN下来仔细研究。
[此贴子已经被作者于2003-3-20 23:50:12编辑过]

作者: hotpoint    时间: 2003-3-20 00:00
最近老打错字:(((((((((((((

严重睡眠不足,休息去了。
作者: weiqiang    时间: 2003-3-21 00:00
hotpoint
我记得CD中只记录了,AD后的数字信号,并没有时钟信号
请指教

我有个想法,只记录AD后的数据和采样率,在做DA时,只要控制好DA
的时钟就其了,不用考虑其它了,对吗?
作者: 雷公    时间: 2003-3-21 00:00
以下是引用A-guy在2003-3-20 23:33:00的发言:
先讲最简单的,onesigmajitter:信号的一个周期内的累计抖动。这是最不可靠的指标,最容易看起来性能比较好。通常在测量的时候需要取平均值,不然很容易出错。

短期与长期抖动(shortterm,longtermjitter)
这个问题比较复杂,估计讲得太深入不好理解,简单讲定义过于形式也不容易明白。

简单地讲,一般在进行jitter测量的时候会去建立一个测量滤波器以限制测量带宽。不过首先要明确这个测量带宽与被测振荡器的频率无关,它是抖动测量的带宽。说抖动带宽不好理解,实质上抖动在是一种时域上的误差,是信号有效边沿在相位上的偏离,也就是相位噪声。说到噪声就比较好理解带宽的问题。

众所周知,测量有限带宽内的噪声的总功率与被测带宽是相关的。在shorttermorlongtermjitter测量时不同的测量滤波器将导致完全不同的测量结果(如果jitter以ps来计算)。当测量滤波器的截至频率往上提高shorttermjitter的测量周期(term)就会越小,其极限是趋于onesigmajitter.当测量滤波器的截至频率下行到10Hz以下就进入longtermjitter的范围,截止频率越低,测量时间就越长。其极限是趋于老化率。


从以上叙述可以看出信号的jitter若以ps来计算将会具有很多不确定性,不同的测量带宽将会导致很大的差异。所以对于要求严格的应用,业界一般都采取测量相位噪声的方法来评估抖动的大小。同是标称为1ps抖动的时钟源在性能上可能会有天渊之别,这可以让厂家有更多玩把戏的空间。所以音响界喜欢以ps来标称抖动性能。



BTW,to甩师傅

hotpoint所讲wadia用dsp技术来减低抖动,并不是说用dsp来处理数字音频信号使之抖动降低,这从理论上来讲是不可能的。而是指用dsp来构建一个数字锁相环配合低抖动的vcxo来达降恢复时钟的抖动。用dsp来做dpll的确是可以得到很好的性能,但关键要看其pll算法是否合理得当。

作者: AthlonXP    时间: 2003-3-21 00:00
------------人的视觉神经要比听觉更容易欺骗,上次螺旋贴的那个图不知道你看了没有。
嘿嘿,你视觉的可靠性可以用photoshop检验,你的听觉呢?不需要检验吗?
你看到螺旋发的图会产生错觉,为什么不能解释为你的显示器或者县卡不够Hi-End,用料不够天价,jitter不够低?
作者: weiqiang    时间: 2003-3-21 00:00
AthlonXP
这个是有定论的,人眼是会产生错觉得
你拿3D画试试,就知道了,这个不涉及到器材
作者: AthlonXP    时间: 2003-3-21 00:00
以下是引用weiqiang在2003-3-21 10:09:00的发言:
AthlonXP
这个是有定论的,人眼是会产生错觉得
你拿3D画试试,就知道了,这个不涉及到器材

你误解我的意思了,我的意思是听觉一样会有错觉,这不是感觉器官本身的问题,是神经系统的固有特性
作者: AthlonXP    时间: 2003-3-21 00:00
以下是引用hotpoint在2003-3-20 18:40:00的发言:
数字音频信号和你说得其他信号不同在于他包含了参考时钟信号,受影响的不是数据,而是参考时钟,因为他最容易收到干扰。另外高档的显示器分量输入线你没见过。DIGITAL的2MRGB分量线要5000多,而且我只见过一次,老板死活不卖。专业用途和家用是不一样的。

人的视觉神经要比听觉更容易欺骗,上次螺旋贴的那个图不知道你看了没有。

另外这篇文章是针对HI-END用户,如果你不是HI-END,里面的许多影响对你来说都可以忽略调

嘿嘿,DEC的RGB分量莫非是数字信号?不是数字信号有哪来的jitter的问题?楼主这个逻辑课有点危险
还有:你怎么能认定“人的视觉神经要比听觉更容易欺骗“?就因为螺旋没有帖出一个让你确定你会幻听的东西?
作者: naffan    时间: 2003-3-21 00:00
建议置顶
作者: 甩袖汤    时间: 2003-3-21 00:00
谢谢A-guy的详解,受益匪浅。限于自己掌握的知识,尚不能理解透彻。是不是可以这样认为:如果用ps来考量jitter时,只能判断时钟脉冲边缘在时间轴上的偏移量,要选定脉冲在上升到的某一幅度(比如1/2VDD)的时刻来测量。但ps不能表明时钟脉冲整体形状的好坏和变化的规律性。实际上,脉冲方波形状是不规则的,除了基本形状不规则变化外,波形边沿还有很多高次谐波造成的干扰毛刺。测量时,选用的测量滤波器的带宽范围越小,反映基本波形就越理想,测出来的ps也就越小。A-guy说的同是1ps的晶振,表现出来特性的千差万别是不是就是指它们输出脉冲波形的形状和形状稳定程度的不同。因此,好的产品除了表示jitter参数以外,还要表示相位噪声指标。那么,Single sideband phase noise是如何测的呢?
作者: 甩袖汤    时间: 2003-3-21 00:00
UP!
作者: 也就一千块钱    时间: 2003-3-21 00:00
技术性太强!而且比喻对我这些光棍很难理解!!严肃建议楼主 去掉女字,让我等也享受,深入浅出四个大字的含义!!谢谢
作者: hyperma    时间: 2003-3-22 00:00
嘿嘿,甩爷估计快出杀手锏了,我先搬个小马扎坐着看看.
作者: 小澄    时间: 2003-3-22 00:00
当今降低时钟误差(Jitter)的几大方法
(1)时钟分频技术

   具体来说(16.9344Mhz为例)就是将33M时钟频率除以2得到16Mhz的频率,由于是分频没有放大故抖动值很小,信噪比和稳定度得以提高。其次由于分频技术而使得内部的工作状态十分稳定,不会引起干扰和串扰,因为时钟电路是一个很娇气的电路,它很容易受到外界的影响。应用机型之一:Counterpoint Da11.5转盘。

(2)时钟锁定技术

  在前几年看到的香港杂志上不时有些广告在吹的DPA就是采用了这个技术的,美名为“双相位锁定环路”不过是采我们常见的74HC4046锁相环电路组成的,其工作原理是和负反馈放大器是一样的。PLL和NFB相比较它们的对应项是:相位比较器(HC4046)=差动放大器;VCO=积分器;环路滤波器=相位补偿器。其详细的原理将在日后介绍。应用机型之一:Stax DAC-Talent-BD

(3)时钟同步锁定

转盘部分的时基信号与解码部分的时基信号来自独立的两个电路,这时就会产生相对的时基误差。尽管这种误差量很小,均处于标准允许的范围之内;但只要不是同一个时基电路产生的信号,就会有相对误差。而只要有相对误差,就会使重播音质产生劣化。这是一个不容忽视的事实。
  在专业的独立解码系统中,不会产生这种问题。因为专业的独立解码系统,都设置了外同步信号接口。不论是多少台与之相关的设备,都可以处于同一时钟信号的指挥之下,不会产生新的、附加的问题。时钟同步锁定其原理是由数字解码器处引出一路参考时钟(Master Clock)的讯号,当CD转盘接收后,就以这个参考时钟来控制CD内的伺服电路,使得CD转盘的时钟能和解码器的时钟能够做到相对同步,时基误差由此减少。用一句简明扼要的话来说,就是采用单一时钟。应用机型之一:Arcam Delta 250 转盘 Black Box 500 DAC

(4)高精度高稳定的晶体振荡器

综上所述都和一个高精度高稳定的时钟发生器有关,所以一个高精度高稳定的时钟是一个发烧级的数码器材必需品。试想你有什么样的技术都好,但时钟源又不稳定又有极大的误差是神仙都没法打救的。

在处理数码时钟误差中,Vimak在数字的处理上相当重视误差校正和Jitter(时基误差)的消除,Vimak更使用上美国摩托罗拉(Motorola)的DSP一56001作为误差校正的一部分,用料之猛令人惊讶无比。设计者动用了两套系统校正误差,同时也利用了超稳定度的石英振荡来获得极低的信号误差,成绩是惊人的小于5Oppm!



(摘自老飘的坛子)
作者: 甩袖汤    时间: 2003-3-22 00:00
现在可以用异步的办法解出音频串行数字信号输出,输出的数字信号抖动可以由外部时钟决定。"50ppm"错了吧? 这个精度太低了。


[此贴子已经被作者于2003-3-22 12:26:17编辑过]

作者: weiqiang    时间: 2003-3-22 00:00
windows media player可以以数字方式读出CD
是否就是排除了CD-ROM的jeffer干扰?
作者: 螺旋测微器    时间: 2003-3-22 00:00
以下是引用hotpoint在2003-3-20 18:40:00的发言:
人的视觉神经要比听觉更容易欺骗,上次螺旋贴的那个图不知道你看了没有。
另外这篇文章是针对HI-END用户,如果你不是HI-END,里面的许多影响对你来说都可以忽略调


人的视觉神经要比听觉更容易欺骗?个人认为两者是半斤八两,在容易被欺骗这点上可以说是旗鼓相当,实际上,人耳对基音的记忆分辨能力很有限,举个简单例子,相同频率的单音,响度不同,人耳听起来就会觉得音高不同。大家可以试一下。

相对照片图像等的比较,声音的比较更依赖于听觉记忆,所以相对来说,个人觉得更难以客观比较一点。
作者: 螺旋测微器    时间: 2003-3-22 00:00
关于jitter对声音的影响,我粗粗算了一下,100ps 的均方根抖动,引起 20KHz 正弦信号的总噪声+失真大约是 0。0012%,不计权,如果按一般音响中常用的 1KHz 计权计算,当然就更低了,如果没算错的话,那么与模拟AMP和耳机、音箱等的失真相比还是很小的。
作者: 螺旋测微器    时间: 2003-3-23 00:00
以下是引用hotpoint在2003-3-20 8:56:00的发言:
一个简单的CD播放器里面有多个马达,驱动电路以及控制电路。为了能够正常读取盘片,机器要做以下工作:首先,主轴马达驱动CD盘片转动并达到预定速度,控制光头位置的定位马达驱动光头定位到预定轨道上,最后,驱动回路控制光头聚焦,光头发射激光并且接收反射信号。每一个马达和回路都会增加电源噪音,这些噪音直接影响DA转换器的内部工作状态。所以,每一个马达和回路都会为数字信号增加另外一种jitter(频率,振幅以及波形上的不同),这些干扰通过不同方式都会影响到声音的质量。


好险好险!这位作者也只敢说马达是通过电源传递给D/A抖动了,没有拉出倒霉的PLL了[em02][em03]
作者: A-guy    时间: 2003-3-24 00:00
以下是引用甩袖汤在2003-3-21 11:52:00的发言:
谢谢A-guy的详解,受益匪浅。限于自己掌握的知识,尚不能理解透彻。是不是可以这样认为:如果用ps来考量jitter时,只能判断时钟脉冲边缘在时间轴上的偏移量,要选定脉冲在上升到的某一幅度(比如1/2VDD)的时刻来测量。但ps不能表明时钟脉冲整体形状的好坏和变化的规律性。实际上,脉冲方波形状是不规则的,除了基本形状不规则变化外,波形边沿还有很多高次谐波造成的干扰毛刺。测量时,选用的测量滤波器的带宽范围越小,反映基本波形就越理想,测出来的ps也就越小。A-guy说的同是1ps的晶振,表现出来特性的千差万别是不是就是指它们输出脉冲波形的形状和形状稳定程度的不同。因此,好的产品除了表示jitter参数以外,还要表示相位噪声指标。那么,Singlesidebandphasenoise是如何测的呢?


1。通过在示波器上观看时钟信号形状来评估抖动甚至相噪的大小并不科学,不严谨。要准确测量抖动大概要10GHz带宽的 DSO(数字存储示波器),1GHz以下的示波器没有测量抖动的可能性,莫非阁下有这等好货......    时钟信号的样子即使看起来很丑,甚至有点接近正弦波并不代表其抖动会大,其中没有必然联系。 类似的,相同或相近性能的时钟源在示波器上看起来样子也可能相差很多。

我并不是教授,我还没有责任也没有能力把复杂的测量在三言两语中深入浅出,非常抱歉......

2。请教螺旋兄如何得出 100ps RMS jitter相当于D/A后20KHz信号上0.0012%的 THD+N 还要不加权?  按照我的理解,抖动对DAC的影响与DAC的结构有关,如何能得出以上定量的结果?


BTW, 我正在开发一个 DPLL+FIFO 的电路,用于 jitter reduce设计目标是 15-18ps RMS 测量带宽为 10Hz-100KHz。具体一点的概念就是:如果 CS8414 的 jitter是 200ps RMS,则这个电路的抖动 <1ps RMS。
作者: 螺旋测微器    时间: 2003-3-24 00:00
以下是引用A-guy在2003-3-24 2:00:00的发言:
2。请教螺旋兄如何得出100psRMSjitter相当于D/A后20KHz信号上0.0012%的THD+N还要不加权?按照我的理解,抖动对DAC的影响与DAC的结构有关,如何能得出以上定量的结果?


这个计算结果是指 100ps 的均方根抖动直接引起在 20KHz 模拟正弦信号上信噪比劣化的情况,A/ΔA = 1/Δtω,所以说是粗的计算,没有计权,如果加权的话,按白噪声A计权,结果还要小一些,也没有牵涉具体的A/D或D/A。A-guy兄能否具体量化说明一下电阻型D/A晶体抖动对信号的影响,假设晶体频率16.9344M,模拟信号频率 20KHz正弦,采样44。1Khz,量化16Bit.
作者: 甩袖汤    时间: 2003-3-24 00:00
谢A-guy。数字电路我一点也不懂,我只是想能够更形象化地理解,好像相噪的单位不是用ps表示的。老兄一定是专业设计师,对cd数字电路非常了解。


[此贴子已经被作者于2003-3-24 11:17:02编辑过]

作者: 螺旋测微器    时间: 2003-3-24 00:00
老甩,据说十几兆以上的晶振时钟波形基本就是正弦波了,A-guy兄如果有条件贴出来给我们看一看,增加点感性认识,呵呵!谢谢
作者: A-guy    时间: 2003-3-24 00:00
1. 我没有提到过相位噪声用 ps 来作为单位衡量,这是错误的。偏离载波 *Hz 处的相噪用  -*dBc 来表示。

2. 哦,了解螺旋兄的算法了。但是,请注意,撇开外部的模拟滤波器,对于任何DAC,抖动对信号质量影响是全局的,与信号源的内容和量化精度无关。在这里计算抖动对信号的影响,应该使用信号的载波。所以说对于不同类型的DAC,抖动对信号质量的影响不同。
   事实上,在经过 DAC 后续的模拟滤波后,高频信号往往被平滑。因此,抖动对高音频信号的影响小于低音频信号。而人耳对高音频信号的敏感程度高于低音频信号,所以觉得好像抖动反映出来就是高频毛噪,其实不干净的臃肿含混的低音也是一种表象。  我不懂心理/生理声学,不当之处还忘指点。
   对于螺旋兄所讲的例子,对于44.1KHz采样注意(前提是没有进行超取样)按照我的观点至少应为 0.0027%。如果进行8倍超取样则 100ps 的抖动至少会带来 0.02% 的附加失真。不幸的是,往往我们采用 CS8412/4 来进行时钟与数据恢复,在较理想的情况下其输出时钟抖动在 200ps。也就是说即使采用pcm1702/4,pcm63 等优质的 DAC Chip 也至少会有 0.04%以上的失真。
   可见,时钟信号的质量对于数字音频设备来说是至关重要的。

3. 即使到达千兆依然可以是方波,关键看电路的要求。一般来讲有:正弦波、剪切正弦波、方波,这3大类。方波根据不同的逻辑电平和接口分为很多种不同的输出形式。不过晶体振荡器的频率的确不会很高,一般即使高次谐波晶体振荡器也都在200MHz以下。


Again, 吾非好为人师者,只是希望大家能够少走些弯路而已。理论的东西太单调,只需know how即可。

如果大家有兴趣可以到 发烧音响diy(老包的论坛 http://www.andiy.com/bbs/index.asp?action=show )去翻看一些我(wilson)以前的贴子,希望能有所帮助。


Just smile to me, if you wish.   No war!   If war, I like to be a winner! ^_^
作者: AthlonXP    时间: 2003-3-24 00:00
就凭人耳朵就不要那么折腾了
前一阵子倒是看到消息说intel正在考虑解决这个问题,不过人家的时钟都过5GHZ了
当然总会有人说我能听出来,我相信,你用“心”去听,什么都听得出来
作者: 螺旋测微器    时间: 2003-3-24 00:00
以下是引用A-guy在2003-3-24 13:30:00的发言:
对于任何DAC,抖动对信号质量影响是全局的,与信号源的内容和量化精度无关。在这里计算抖动对信号的影响,应该使用信号的载波。所以说对于不同类型的DAC,抖动对信号质量的影响不同。
对于螺旋兄所讲的例子,对于44.1KHz采样注意(前提是没有进行超取样)按照我的观点至少应为 0.0027%。


这一点俺有不同见解,采样频率的抖动影响与模拟采样信号频率密切相关,而且是信号频率越高影响越大。能否请A-guy兄列出具体计算公式?
作者: 螺旋测微器    时间: 2003-3-24 00:00
以下是引用AthlonXP在2003-3-24 13:31:00的发言:
就凭人耳朵就不要那么折腾了
前一阵子倒是看到消息说intel正在考虑解决这个问题,不过人家的时钟都过5GHZ了
当然总会有人说我能听出来,我相信,你用“心”去听,什么都听得出来


记得安森美公司去年出了一款时钟源标称抖动低于0.5ps,不过那是用于10GHz以上数字通信的,呵呵!
作者: A-guy    时间: 2003-3-24 00:00
以下是引用螺旋测微器在2003-3-24 14:04:00的发言:

这一点俺有不同见解,采样频率的抖动影响与模拟采样信号频率密切相关,而且是信号频率越高影响越大。能否请A-guy兄列出具体计算公式?


对于数据的采集那是正确的,但我们现在讨论的是模拟信号的还原,即 DAC 部分,different story
作者: A-guy    时间: 2003-3-24 00:00
以下是引用AthlonXP在2003-3-24 13:31:00的发言:
就凭人耳朵就不要那么折腾了
前一阵子倒是看到消息说intel正在考虑解决这个问题,不过人家的时钟都过5GHZ了
当然总会有人说我能听出来,我相信,你用“心”去听,什么都听得出来


建议有机会去听一下 hi-end 的器材,然后再去考虑是否值得为耳朵折腾下去......
作者: 螺旋测微器    时间: 2003-3-24 00:00
上次Zoson老哥贴的图



俺认为无论A/D、D/A是一样的,A-guy兄指的different story能否明示?
作者: 甩袖汤    时间: 2003-3-24 00:00
以下是引用A-guy在2003-3-24 14:55:00的发言:
建议有机会去听一下hi-end的器材,然后再去考虑是否值得为耳朵折腾下去......


原来是老包坛子上的Wilson版。我听过ORACLE的那款八爪鱼一样的CD。它的D/A用的是CS4390,这款老片子的声音真是好。按理,这款芯片不支持高采样率,估计它除了时钟处理好以外,大概用DSP将16比特的信号记录提高到24比特再解码才获得较高的音频特性。
作者: harris    时间: 2003-3-24 00:00
我是hotpoint,版主为什么把我ID给封了?这几天老上不来,我还以为服务器给整死了呢?

TO 甩师傅:提高采样率的办法不推荐使用,如果处理不好,在升频之前产生的JITTER会因为升频被永久性固化在数字信号中,提升BIT个人认为并没有很明显的改善,毕竟只是后面补零而已。
作者: 螺旋测微器    时间: 2003-3-24 00:00
以下是引用harris在2003-3-24 16:01:00的发言:
提升BIT个人认为并没有很明显的改善,毕竟只是后面补零而已。


老甩说的DSP当然不会是补零这么简单。
作者: harris    时间: 2003-3-24 00:00
DSP没研究过,否则早就自己弄个数字滤波玩玩了。

如果不是直接补零,那补啥东西?[em04]
作者: 螺旋测微器    时间: 2003-3-24 00:00
以下是引用甩袖汤在2003-3-24 15:52:00的发言:
CS4390,这款老片子的声音真是好。按理,这款芯片不支持高采样率,估计它除了时钟处理好以外,大概用DSP将16比特的信号记录提高到24比特再解码才获得较高的音频特性。


有时候声音好听,失真不一定小,音响发烧的玩头大概也就在这里
作者: AthlonXP    时间: 2003-3-24 00:00
以下是引用A-guy在2003-3-24 14:55:00的发言:


建议有机会去听一下hi-end的器材,然后再去考虑是否值得为耳朵折腾下去......

Hi-end不会就是就是jitter不同吧?
作者: 甩袖汤    时间: 2003-3-24 00:00
以下是引用harris在2003-3-24 16:01:00的发言:
我是hotpoint,版主为什么把我ID给封了?这几天老上不来,我还以为服务器给整死了呢?

TO 甩师傅:提高采样率的办法不推荐使用,如果处理不好,在升频之前产生的JITTER会因为升频被永久性固化在数字信号中,提升BIT个人认为并没有很明显的改善,毕竟只是后面补零而已。

To hotpoint和螺旋兄: 有一种观点,就是采样率不做变化,但把数据记录位数提高。因为理论上16bit数据的动态范围和对弱信号D/A转换的失真天限摆在那里。上个世纪90年代的Hi-End级CD机,基本上是用DSP做滤波的。实际上,DSP与DIF在本质上是一致的。但那个年代DIF的硬件处理,可改变的方式太少。而DSP就相对灵活多了。我怀疑,很多名机用DSP做处理,除了完成数字滤波功能外,一定要将数据记录位数提高到20比特甚至24比特的水平。与此同时,我非常怀疑,各家DSP内部也可能加了一点点味精,像YAMAHA的DSP一样,只不过量不大,不易察觉,固定不变。在这种情况下,提比特位数就不简单是补零了。这可能就是各家Hi-End声音走向都有自己特点的原因。

另外,有些采样率变换的片子,输出数据与输入数据是异步的,8420就是。输出数据由外出时钟水平控制jitter(当然不是绝对理想,有本事还是在DSP上面处理,但那不是一般DIY的水平了)。8414的主时钟是由S/PDIF解调出来的,所以它的天限在它的DATASHEET上是200PS。但是,即便是用8414,高手再把它处理一下,重整一套串行数据,将它的jitter降低,不就提高了D/A时的水准了吗?A-guy兄做的就是这个工作吧。
[此贴子已经被作者于2003-3-24 21:28:33编辑过]

作者: harris    时间: 2003-3-24 00:00
DIF实际上就是设计好的DSP。PMI的PMD-100和PMD200内部其实就是摩托罗拉的DSP。HI-END机用DSP是因为他们有足够牛X的开发实力,可以开发出比现有DIF更好的算法,所以,哈。

对比BIT数提升,我没做过,但是我觉得,只要是后面补0,那么就是完全一样的,您说呢?如果真的能改善音质,那肯定是做了手脚,有高招了。这个应该就很难仿造了,除非找个懂DSP的,把HI-END机器里面DSP的固件DOWNLOAD下来然后仔细研究,这样一定可以找到结果。

对于8414的200PS,应该指得是它内部PLL电路得指标,8414得MCLK可以是输入也可以是输出,如果是输出,那么使用内部PLL,如果设定MCLK是输入,使用外部时钟,那么就不是这个数字了。呵呵
作者: af2000    时间: 2003-3-24 00:00
hotpoint用户名正常,是不是你自己把密码搞错了?!上次有个网友也是这样。
作者: hotpoint    时间: 2003-3-25 00:00
标题: 不懂Jitter是什么的进来补课-->af2000转移
Jitter知识
原著:Charles Altmann
编译:王轩骞(hotpoint)
Chapter 1:什么是jitter
Episode 1:什么是jitter
    所谓jitter就是一种抖动。具体如何解释呢?让我们来看一个例子。假如你有个女友,你希望她每天晚上下班之后7点来找你,而有的时候她6:30到,有的时候是7:23,有的时候也许是下一天。这种时间上的不稳定就是jitter。如果你多观察这种时间上的不规律性,你会对jitter有更深一些的理解。
    在你观察的这段期间内,女友最早和最晚到来的时间被称为“jitter全振幅”(peak to peak jitter amplitude)。“jitter半振幅”(jitter-amplitude)就是你女友实际来的时间和7点之间的差值。女友来的时间有早有晚,jitter半振幅也有正有负。
    通过计算,你可以找出jitter半振幅的平均值,如果你能够计算出你女友最有可能在哪个时间来,你就可以发现女友来的时间是完全无规律的(随机jitter radeom jitter)还是和某些特定事情有关系(关联jitter correlated jitter)。所谓关联jitter就是比如你知道你的女友周四要晚来,因为她要去看她的妈妈。如果你能彻底明白这点,你就已经是一个correlated jitter的专家了。
Episode 2:什么是时基抖动(Clock jitter)
    在数字音频中,我们要直接和数字信号的发送与传输打交道。声音以二进制编码被储存在光盘或者DAT卡带中,在回放音乐的时候,这些010101的信号被送进DA转换器(Digital-Analog converter)并被还原为模拟波形信号;在录制数字音频的时候,一个参考时钟信号会和音频信息一起被送进AD转换器(Analog-Digital converter),转换器把模拟信号转换为0101的数字信号并且记录下来。
    数字信号总是和一个参考时钟信号一起传送并且记录,一些数字音频传输格式如S/PDIF和AES/EBU,它们在一个信号中同时传送数据和时钟。数字音频的时钟信号是一种方波(square-wave),并且在频率以及振幅上被进行了修正,而且它的占空比要达到50%。信号的改变(方波波形的高低变化即电平的高低)记录着时钟信息。
    如果信号传输所用的时间不相等,那么就产生了时基抖动,实际上,世界上是没有任何一个不存在时基抖动的电路(就好像你的女友不可能总是以1/1000秒的精确时间到达:)现在,你已经具备了时基抖动基本知识,下面,让我们看一些更深层的。
    Joe Adler是这样定义时基抖动的:“对于数字信号在时间上正确位置有重大影响的短时间的改变。”("Short-term variations of the significant instants of a digital signal from their ideal positions in time")在Adler的这篇文章中,他还讲了关于如何测量jitter的技术。
Episode 3:什么产生了jitter
    需要精确的东西都是越精确越难以做到。在后面的文章中,你将了解到,数字音频需要非常非常高的时钟精确度,因为我们的耳朵对于声音的质量似乎异常敏感。因此,为了得到最精确的结果,我们需要非常精确的测量仪器。通常,数字音频设备的时钟都是由非常精密的晶体振荡器产生的。
    正如Mike Story说的:“基于晶振(晶体振荡器以及压控晶体振荡器产生的)产生的时钟具有非常的低的jitter,但是jitter仍然存在。”("Crystal based clocks (XCO′s, VCXO′s) generally have the lowest jitter - but they still have some." )“在设备中还有其他产生远比压控晶体振荡器产生更多jitter的jitter源。”("There are other sources of jitter inside equipment that may contribute substantially more than the VCXO.")这里所说的其他jitter源主要是电源供电部分产生的电压波动,这些波动对于DA转换器是很致命的,它会导致转换点在逻辑上发生时间变化(causing variations in logic level switch points)。
Episode 4:CD player里面到底发生了什么
    如果电源噪音(电压波动)导致切换点逻辑上的时间抖动,那么播放器(CD,MD,DVD,DSD,DAT)里面到底发生了什么?
    一个简单的CD播放器里面有多个马达,驱动电路以及控制电路。为了能够正常读取盘片,机器要做以下工作:首先,主轴马达驱动CD盘片转动并达到预定速度,控制光头位置的定位马达驱动光头定位到预定轨道上,最后,驱动回路控制光头聚焦,光头发射激光并且接收反射信号。每一个马达和回路都会增加电源噪音,这些噪音直接影响DA转换器的内部工作状态。所以,每一个马达和回路都会为数字信号增加另外一种jitter(频率,振幅以及波形上的不同),这些干扰通过不同方式都会影响到声音的质量。
    如果你明白了以上原理,我就可以给你解释那些HIFI爱好者以及录音师争论得很激烈的以下问题:
    1,为什么不同的CD镇片(就是主轴上面用来固定盘片的铁片)会造成听感上的不同。
    2,为什么一些转盘制造厂商使用皮带传动
    3,为什么不同的转盘音质不同
    4,为什么一些厂商在转盘中使用stray light(???)
    5,为什么一些类似“消磁作用”的产品对转盘有效果
    6,为什么不同的存储介质音质不同,尽管他们记录的都是0101的数字信号
    答案主要是如下几点:
    一些CD播放器或者CD转盘价格非常昂贵的原因是他们将整个解码系统源头,即读取设备产生的jitter降低到了最小。为此,它们需要使用非常稳定和干净的电源,多路供电,精确的时钟生成电路以及造价昂贵的机械结构。在后面,我们将在价格因素尽量小的情况下比较jitter的影响。但是,如何确定上面说的这些可以全面的解释jitter到底是什么呢?我们将在“jitter听起来是什么样子”用具体讨论。让我们先关注一下别的。
Episode 5:产生jitter的源
    jitter可以分为两种:交界面产生的jitter(interface jitter)和采样中产生的jitter(sampling jitter)。交界面产生的jitter可以进一步被划分为传送过程中产生(transmitter jitter)的(比如为了把数字信号输出到转盘外部所产生的)和线材引起(line induced jitter)的。当我们把CD的数字输出和外部的DA转换器连接在一起的时候,不管使用同轴线缆,还是TOSLINK光纤接口,或者SToptical接口,都将在源信号中引入jitter。有趣的是,不同的接口会引入不同类型的jitter(波形,频率,振幅以及相关性上的不同)。具有了以上知识,你已经可以回答以下问题:
    1,为什么不同的数字接口(光纤,同轴)音质不同,尽管他们传送的都是相同的信号。
    2,为什么线材长度会直接影响音质。
    3,为什么不同厂家生产的同样长度的同轴线缆音质不同。
    这些都是线材引起的jitter。
Episode 6:采样jitter(sampling jitter)   
    在声音再生的过程中,我们通过许多方法削弱在DA转换器之前产生的jitter,对于这个,我们将在“如何消除jitter”中具体讨论。但是你应当知道,如果在数字信号的录制过程中jitter就已经产生了这怎么办呢?答案很简单,重新录一份:)数字录音过程中产生的时基抖动究竟是怎么一回事呢?答案是正确的采样记录在了时间轴错误的位置上。而在录音之后,这是jitter完全不可以被矫正的。传输过程产生的以及线材引起的jitter对于整套数字录音系统的品质有至关重要的影响。作为数字录音系统的主要器材,AD转换器的时钟发生器会夹杂相当数量的jitter。这些夹杂着jitter的时钟信号通过数字线路,被传送到AD转换器中,而在这个过程中,又会引入线材产生的jitter。这些带有jitter的信号会成为参考时钟信号被送入AD转换器,并且决定信号采样点的位置最终记录下来。AD转换器内部的电路可以削减一部分外部产生的jitter,但是它不能去掉全部。因此对于录音师来说,AD转换器时钟信号中引入越少量的jitter,最终得到的记录质量就越好。Bob Katz在他的文章中这样说:“模拟-数字转换器是整套数字音频电路中最容易受到jitter影响的部分。”("The A to D Converter is one of the most critical digital audio components susceptible to jitter")
    对于低成本的设备来说,使用内部的参考时钟的AD转换器可以避免因数字接口以及参考时钟和外部转换器之间产生交界面jitter,但是如果需要在已有的音轨后面添加新的内容,那么就需要同步AD转换器和已经录制的音轨。这种情况下,你就需要一个外部参考时钟。高质量的录音工作室通常使用高精度(通常是可以控制的)的参考时钟来同步AD转换器。如果你有一个好的时钟发生器,它会大大减少传输过程中产生的jitter,但是你仍然要和传输过程中线材引起的jitter做斗争。
    以上就是关于jitter的总体看法。我试图将尽量全的东西添加到这篇文章中。如果你有什么异议和补充,请联系我:charles@jitter.de

(未完待续,下一章:“jitter听起来是什么样子”)


[此贴子已经被作者于2003-3-19 22:59:18编辑过]




[此贴子已经被af2000于2003-3-20 8:56:11编辑过]

作者: 螺旋测微器    时间: 2003-3-25 00:00
老甩,有一点俺一直心存疑问,怕被人认为水平太菜,一直不敢提出来,呵呵!jitter也好,DSP也好,最终影响的还是 20Hz-20KHz 这个有限带宽内的信号,最终还是 20-20K 这段窄带内的可闻变化,OK,我们来看看稍微上点档次的CD机的信噪比指标就 > 100db,总谐波失真 < 0.01%,而音响一般普遍观点认为的是THD也好,IMD也好,低于 0.1% 是人耳不可闻的,您说这葫芦里究竟卖的是什么药?音响是个整体,全局地来考量,最后一关电声换能器的效率和失真应该才是瓶颈所在啊!

按理说,人的大脑在进化,生理机能在退化,耳朵也不例外,这辈子的人耳朵不会比前几辈子的人耳朵更灵敏吧?俺感觉是近视眼越来越多,耳朵灵敏度倒是好像越来越高了!

用眼过度得近视眼,用耳过度……??怕怕,想起那个老外录音师的话了,找副耳塞把耳朵塞起来,呵呵!老甩您说呢?很想听听您的音响见解。
作者: AthlonXP    时间: 2003-3-25 00:00
""俺感觉是近视眼越来越多,耳朵灵敏度倒是好像越来越高了!""
一点不错!
作者: A-guy    时间: 2003-3-25 00:00
我是一个技术人员,我将所学所识与各位讨论和分享对我来讲没有任何好处,因为不见得我可以得到提高...... 但我依然这么做了,人就是这个样子,哈哈

1,升频:我讲过无数次,ASRC base 的 de-jitter 不是终极的方法,存在很多问题。用的时候要权衡利弊。8420就是一个例子。

2,升比特: 这只是商业操作,实时上处理后的信号精度不可能超过原始数据,对于 CD 应用就是 16Bit.

3,Hi-end 与 jitter。 如果各位不相信有 jitter 的存在,将永远不可能达到 hi-end 甚至是 mid-fi。

4,数据与时钟恢复: 性能大概只会跟信号源的抖动和本地时钟的抖动相关。

5,失真: 现在大多给出的指标是 THD+N ,这大概只有参考价值, IMD 是一个很关键的参数也是很苛刻的参数,大概都不会给出来。


如果各位觉得我讲地是废话, so, forget me. I never mind. 真理只会掌握在一部分人手上。 Good luck!

[em07]
作者: 甩袖汤    时间: 2003-3-25 00:00
以下是引用螺旋测微器在2003-3-25 9:47:00的发言:
有一点俺一直心存疑问,怕被人认为水平太菜,一直不敢提出来,呵呵!~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

这样说我都不敢跟您讲话了,拿喝酒做比喻,您知道的东西够我喝几壶,醉了还不知道北呢。

关于听音生理与心理感受与音响技术之间的关系,现在的确没有系统理论研究的结论。于是,各种道理或者是似是而非的道理不处不在也就不奇怪。我也乱说一下极有可能是错误的看法。

以前我说过,HI-FI产品的技术标准到现在为止仍然是采用有限的静态测量指标。仅有的用于测量放大器动态状况的压摆率仍然不能用于实际产品之中。学自然科学和技术的朋友都非常清楚,掌握动态状况对于分析研究对象是多么有用。我是学电器的,电磁式电器与开关的有关理论在我读书的时候还处于非常低的水平(很多年没接触专业了,现在专业状况不太清楚)。比如:电磁铁气隙变化时,电磁场的变化要用到有限元分析的办法分析,而有限元分析要用到计算机。开关电弧的产生和灭弧过程也是,尽管现在有高速摄影机可以看得到,但终归不能有系统的理论。现代科学技术发展虽然很快,但大多还是采用实验物理的办法和手段总结出来在某些特定情况下的一些有用的经验性结论,再用这些经验结论做一些设计。

人耳对于总谐波失真+噪声和互调失真的明辨能力似乎不高,通常的HI-FI产品甚至随便一套电脑用多媒体有源音箱都可以做到。但那个指标基本是固定频率的正弦波条件下测量出来的,并不代表全频带。除此之外,耳朵虽然对于失真的感受要求虽然不高,但一对比起来,完全可以进行比较判断。就像专业美术设计人员用的色卡,相似的色块随便拿出来分开来看,似乎判断不出不同,但放在一起马上可以分辨,大脑参与对比分析的能力起到了很大的作用。听觉可能也是这样。

关于音乐信号,我们可以把它看作为复杂的复合频率调制信号。是调频调幅都有。我们暂且把它看作调幅信号。说道调制,老木头和你都是收音机爱好者,应当更清楚。调幅信号的载播频率是大于音频信号的。而乐器声音是由基音和泛音组成的,基音幅度大,泛音幅度小。那么可以看作泛音是调制在基音信号波形之上的。假如这个乐器发出的基音是1KHz正弦波,泛音是5KHz正弦波,(我这里不画图了)那么您可以想象把幅度较小的泛音叠加到基音上面的波形情况。对于放大器,现在需要同时正确放大基音和泛音两个频率的信号以后,在输出的时候才能正确还原信号。假如你的放大器在1KHz和5KHz时的失真不同,那这个调制信号放大后就变形了。这是一个方面。另外,放大器对于高频信号是有相移的,频率越高,相移就越大,特别是用到了频率补偿电路的时候,比如,低通滤波器(后面会讲到D/A的LPF问题)。那么,你想象一下,本来,1KHz 和5KHz信号的起始过零本来是同时刻的,但由于有相移,5KHz的泛音信号起始过零点改变位置了,这样,经过放大器以后,这个调制信号自然就改变了。改变了泛音的乐音听感自然是不同的。所以,对信号的相移失真有较高的要求也是非常重要的。很多乐器的泛音都是超过20KHz的,所以,虽然人听不到20KHz以上的频率正弦信号,但它对20KHz以内的信号有非常大的影响。这是我的一个观点,就是带外失真影响带内信号的失真。我一定要坚持用方波直观测量放大器,最好方波要到10KHz的水平就是这个道理。当然,胆机由于输出变压器等造成的方波圆头而产生圆润的讨好好人耳的听感是另一会事。

既然高频是那么重要,当然以44.1KHz采样率还原20KHz的信号在道理上讲就有局限了。另外一个非常重要的就是D/A之后的LPF。以44.1KHz采样率解码,LPF的转折频率点设在20KHz。你知道,20KHz点的LPF,在不到20KHz处信号幅度就已经开始下降,同时,信号相移也早就开始了,这是我们不希望的。提高采样率的办法一个好处就是可以在后面的LPF把转折频率提高,这样,尽可能地保证20KHz以内的信号不受影响。至于影响D/A的jitter,在业余情况下只能采用尽可能降低的办法处理。数百美刀的时钟源对于一般的烧友肯定是难以承受的。

感谢A-guy,学到了很多知识。不会不来了吧,以后如果不来就去老包那里找,呵呵。

[此贴子已经被作者于2003-3-25 16:06:41编辑过]

作者: AthlonXP    时间: 2003-3-25 00:00
摩托骡拉DSP56001也不是什么高性能的DSP,性能16.5MIPS(大约相当于P4的1/100),时钟频率20-33MHZ而且早就停产了
音频信号用到这么"猛"的东东也算难得了,嘿嘿
我的观点很明确:这个领域没什么值得争的,不就是20HZ-20KHZ嘛,当个宝贝似的
作者: arnoldcen    时间: 2003-3-25 00:00
以下是引用AthlonXP在2003-3-25 15:57:00的发言:
摩托骡拉DSP56001也不是什么高性能的DSP,性能16.5MIPS(大约相当于P4的1/100),时钟频率20-33MHZ而且早就停产了
音频信号用到这么"猛"的东东也算难得了,嘿嘿
我的观点很明确:这个领域没什么值得争的,不就是20HZ-20KHZ嘛,当个宝贝似的

那用个AthlonXP3000+不是音质很好?起码是dsp56001的200倍性能阿。[em24][em27][em27]
作者: 甩袖汤    时间: 2003-3-25 00:00
Wilson老兄是专业设计人员,通过对数字产品的实际设计工作,理论与实践相结合的经验一定是丰富的,以后也少不了要请教,去老包那里也是一样的。这里更像一个科普园地,只能用大白话容易理解的方式进行交流。其实,即便是常在这里的老玩家,对一些事情的看法也会有错误。不过,就象玩一样,大家交流以后都有一种心理愉悦的感觉。这也算是达到目的了。和老包坛子上由各位精通技术老兄作斑竹不同,开办这个论坛的af2000斑竹,自己也不懂电路,不过大家都玩得开心,他付出的心血也就有了收获。其实,我自己想要看些与cd有关的讨论,也喜欢到老包那里逛一逛。呵呵。

说点有意思的事情。螺旋对数字音频很了解,但一年前,他对HD-600也好,对不同的放大器也好都抱很大的怀疑态度去看。可经过“洗脑”+引诱,现在也算上贼船了。HI-FI的之中说不清道不明的地方确实也是好玩的地方。

hotpoint,下面的译文呢?
[此贴子已经被作者于2003-3-25 19:53:10编辑过]

作者: hotpoint    时间: 2003-3-25 00:00
我平时很忙,只有周三有时候,明天翻译完放上来。呵呵
作者: 螺旋测微器    时间: 2003-3-25 00:00
以下是引用A-guy在2003-3-25 19:04:00的发言:
呵呵,我只是觉得在谈下去大概也是徒劳,大家都有自己的观点和理念,没有任何人会赢同样也没有任何人会输,也没有任何人会去改变。既然大家都在浪费时间还倒不如尽快打住做些有意义的事情。[em03]


大家谈兴刚出来,您老兄就想打退堂鼓,太扫兴了吧![em12] 凡事何必争输赢呢?[em28]
作者: 螺旋测微器    时间: 2003-3-25 00:00
老甩干什么事都特别认真,这么大篇又要让俺慢慢理解消化了……

老甩对放大器研究是轻车熟路,俺胡乱想,测试能否使用脉冲响应,振幅频率特性、相位频率特性等等都可以傅立叶变换,掌握整个频域特性?

老甩提到收音机,俺倒是确实是拿载波调幅调制的概念来理解 PCM 数字音频的,呵呵!老甩果然高干
作者: A-guy    时间: 2003-3-26 00:00
以下是引用甩袖汤在2003-3-25 16:06:00的发言:

这样说我都不敢跟您讲话了,拿喝酒做比喻,您知道的东西够我喝几壶,醉了还不知道北呢。

不会不来了吧,以后如果不来就去老包那里找,呵呵。



呵呵,我只是觉得在谈下去大概也是徒劳,大家都有自己的观点和理念,没有任何人会去改变。新事物不见得每一个人都能接受,我既不是教授也不是什么业内名人,当然没有什么影响力。既然大家都在浪费时间还倒不如尽快打住做些有意义的事情。[em03]

子曰:三人行必有吾师焉。各位师傅也给了小弟很多指导和启发,不过我依然坚持我的观点不会改变,我相信实践出真知的道理...... [em07]


[此贴子已经被作者于2003-3-26 10:44:09编辑过]

作者: zmict    时间: 2005-9-16 14:53
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
这个不错 需要补一下了 呵呵
作者: 武新    时间: 2005-10-23 13:58
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
谢谢!以前真不知jitter是什么意思,英语太差。
Episode 2:什么是时基抖动(Clock jitter)
在数字音频中,我们要直接和数字信号的发送与传输打交道。声音以二进制编码被储存在光盘或者DAT卡带中,在回放音乐的时候,这些010101的信号被送进DA转换器(Digital-Analog converter)并被还原为模拟波形信号;在录制数字音频的时候,一个参考时钟信号会和音频信息一起被送进AD转换器(Analog-Digital converter),转换器把模拟信号转换为0101的数字信号并且记录下来。
数字信号总是和一个参考时钟信号一起传送并且记录,一些数字音频传输格式如S/PDIF和AES/EBU,它们在一个信号中同时传送数据和时钟。数字音频的时钟信号是一种方波(square-wave),并且在频率以及振幅上被进行了修正,而且它的占空比要达到50%。信号的改变(方波波形的高低变化即电平的高低)记录着时钟信息。

我的另解:还是女友!(不知道为什么是这样)
女友还是女友,你的表突然有问题了!
作者: kentbeckcm7    时间: 2005-11-27 15:36
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
长了见识了,赫赫。
作者: sky_walker    时间: 2005-12-2 13:46
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
觉得cd的16bit采样技术比jitter对音质的影响还大。
作者: 沙漠之神    时间: 2005-12-3 15:23
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
实际中有多大影响呢?
作者: zzpssh    时间: 2005-12-7 00:27
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
牛贴,学习了,还有(假如你有个女友,你希望她每天晚上下班之后7点来找你,而有的时候她6:30到,有的时候是7:23,有的时候也许是下一天。)
呵呵,亲身经历?
作者: 暴走族    时间: 2005-12-11 18:45
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
这样的好帖子一定要顶!
作者: 崂山绿茶    时间: 2005-12-18 20:30
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
我帮贵并顶了呀
作者: jiazg5473    时间: 2005-12-19 00:01
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
为了这个jitter,我周六周日都没有休息,提着SDH传输分析仪折腾得够呛!突然想展宽其F1到F4,有这个配件,能在20M上查找,刚好可以测试我们的音源的数字输出的jitter!明天试试。。。。。
作者: jiazg5473    时间: 2005-12-19 00:35
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
刚见了楼主的东东,写得很通俗,赞一个!
关键在于编码!要知道我测试的可是从波分下来的最基本的10Gbit/s的经扰码的数据流,而且其DB3编码采用偶检验,一旦出现偶数个错,是无法判别的,但24小时内36G比特秒出现一个比特误码都要查原因(15秒叫故障),这是电信级要求。这时数字电路上产生的抖动是大得惊人的,虽然有铷原子钟,GPS|GLAS双星系统校正,呵呵,所以国产设备都失效老,过不了关!
   相对于CD机那么慢的速度,很简单地做到24小时无误码,这时最简单的电路(不要说精密石英振,一个质量过关的普通晶振就行老)就可以保证jitter!所以我觉得这个问题可能是商家促销的手段,影响是极微小的,根本不用计入!倒是电源的问题和防雷的问题一直困扰着应用工程,没有一个说得通用得有效的方法,有科学家怀疑,我们对磁电的认识还是低层次的理论!所以改动电源对高档HIFI事半功倍,但其中的说法也没有很好的依据,本来电磁科学就是一门实验科学,我想说的就是一句,不要夸大其实!
作者: jiazg5473    时间: 2005-12-19 00:45
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
当然突然的峰峰值对HIFI源来说也是够那些AD芯片的呛,如果在F1到F4出个峰峰,现在最好的用于HIFI上的AD/DA没有那家逃得出相对长时间的ad/da失效,对音质来说当然是灾难性的!整个AD/DA直接工作不了,当机!理论上是有的,但比你中五百万的彩票的可能性还小!再说CD编码方式,
作者: jiazg5473    时间: 2005-12-19 01:01
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
删除了。。。。。。。。。。。。
作者: zhang56584    时间: 2006-1-8 19:01
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
卡座论坛 -> 『美文资料』 -> 各式各樣的數類轉換器設計




yae
2003-10-19 12:17

一樣的顏料在不同畫家的手裡,可以創造出不同風格的畫作,同理,一樣的電子材料在不同設計師的手上,也可以變化出完全不同風格的音響產品。電子材料是死的,它們只有規格,必須透過音響電路設計師精心的搭配組合,才能賦予電子零件燦爛的生命。
您喜歡哪一種聲音?清清如水的,還是厚重濃郁的?每一種電子材料都有其電子數據上的特性,也有其獨特的音色,設計師在規畫電路之時,已經對兩者做了最基本的考量:電路要先能穩定動作,才講究如何控制調整音色。藉由不同的電路設計,設計師可以營造出該廠牌獨特的風味,這種例子在音響上屢見不鮮。

一套音響器材從頭至尾,都是藉由零件與電路的搭配,創造出屬於自己的特色。單單就數類轉換器這一件器材上,我們就可以觀察出音響設計師如何發揮創意,在線路架構與音色調整上所下的努力,他們各持不同的理論,以不同的手法設計出各式各樣的產品。有簡單的也有複雜的;有全IC的也有參雜電晶體與真空管的,就讓這一篇報導瀏覽一下設計師在數類轉換器上所發揮的創意。

為克服Jitter所下的努力

「Jitter」(時基誤差)一詞並不是在音響上所獨有的,Jitter存在於任何數位系統上,在數位系統上,只要Jitter的「量」在可容忍的範圍內,系統都可以正常運作。無論哪一套CD系統,都存在Jitter的問題,而這些Jitter也都合於系統可以忍受的範圍之內,因此即使明明知道系統內有Jitter的存在,CD轉盤與數類轉換器依舊可以正常無誤的工作。

Jitter的產生在於系統時基的不穩定,就像機械手錶一樣,會隨著溫度以及使用狀況時快時慢,產生不穩定的狀況。機械錶的時間誤差當然比電子錶大得多,電子錶依靠石英震盪器所發出的頻率工作,石英震盪器的誤差其實已經很小了,只不過在一切追求完美的角度來看,並不是所有的石英震盪器都很精準的。

Jitter產生的源頭要從產生系統時基的石英震盪器開始說起。石英震盪器的主要成分為石英,將石英切成薄片加上電壓,可以讓石英產生震盪的效果,將薄片切成不同的厚度,會產生不同的頻率,不同的品質也會造成石英震盪時的誤差,比如說某一石英震盪晶體的規格為40MHz ±100KHz。「40MHz」就是震盪頻率而「±100KHz」就是工作時的誤差。數位電路的運作好比整隊行進的部隊,必須要有人發號行進的口令,一是左腳二是右腳,如此整個系統才能正確無誤的運作,否則必然癱瘓。石英震盪器的目的就在於發出系統動作的口令,這份口令就是穩定的工作頻率,叫做時基,也叫做時鐘(Clock),絕大多數的數位IC都有一支接腳,作為時基的輸入,藉由時基的持續運作,這些IC才能穩定的踏步前進。

理想上而言,如果所有的零件聽從時基的指示,一步一步地接收與送出訊號,系統是不會有Jitter產生的。但每項元件都有其誤差值,不同的溫度以及不同的使用狀況,會讓這些元件趨向於不穩定的狀態。例如,CD轉盤讀取CD上的資料時,由於雷射頭對焦的失誤、由於轉動馬達的不穩定,由於外界的震動導致循軌發生跳針的現象,就會影響CD轉盤送出數位訊號的穩定性,這就是Jitter產生的千種原因之一。

轉盤依照S/PDIF格式送出數位碼,藉由數位線傳導至數類轉換器,數類轉換器內的接收晶片再依照傳送過來的數位碼,由接收晶片解出包含於其中的序列資料(及兩聲道的音樂資料)以及工作時基。請注意,數類轉換器的工作時基,是依照轉盤傳送過來的數位碼為依據,如果轉盤送過來的數位碼已經存在Jitter,數類轉換器必然也會跟著產生誤差,於是,最終聽到的聲音也就存在誤差。

Jitter的問題影響到底有多大?沒有人能證實,從另外一個角度來說,Jitter所造成的影響有如LP唱盤抗滑調整不當,或轉速不正常所導致的對音色的影響。它們不論是大是小,總都是一種失真。如果能夠降低Jitter,至少就能夠保證聲音更接近原來一些些,雖然還有其它的問題待克服。

頭痛先醫頭,降低Jitter的方法其實很簡單,既然它是轉盤不穩定所造成的訊號偏差,不如就讓數類轉換器的工作時基也與轉盤同步,如此大家聽從同一時基口令,就能降低時基誤差了。

設計者想到的改善方法很簡單,轉盤與數類轉換器之間,除了原來的S/PDIF數位線之外,另外加上一條時基線,一方面傳送數位資料,另一方面也同步傳送工作時基,如此就解決問題了。最早提出此問題的人已經很難考證,但LINN和Arcam則是最早提出因應對策的廠家之一。dpa在自家的轉盤與數類轉換器之間發明了同步線,利用四條Toslink光纖連接轉盤與數類轉換器,同時傳輸數位資料,也同步傳輸時基訊號,如此只要兩個系統同時共用一個誤差夠低的石英震盪器,就可以有效降低Jitter的問題。

S/PDIF是由Sony與Philips共同制訂的數位傳輸格式,適用使用於CD系統的資料傳輸。由於採用串列資料傳輸,因此Philips早就已經預期會有Jitter問題的產生,因此Philips另外發表了I平方S介面(正確的名稱為I2S,由於排版軟體無法印出『2平方』的字體,因此以此稱之),目的就在於提共額外的傳輸介面,降低Jitter的產生。也許就因為沒有人能證實Jitter所帶來的影響究竟有多大,有Jitter也好,Jitter=0也好,它們對於改善聲音的效果似乎有限,因此大家都把Jitter問題當作一回事,但真正實行對策的廠家卻不多。Audio Alchemy利用Philips的I平方S介面,在自家的產品上發表了I平方S連接端子;Sonic Frontiers也在自家的數位器材上,使用電腦D Type連接器,制訂了自家的I平方S連接器。這些努力消費者都看得見,但究竟規格始終沒有統一,似乎告訴著消費者:在意的廠家依舊在意,不在乎的廠家也不在乎!

日本Victor為了Jitter問題也做出了因應對策,它們提出K2介面。K2介面並非一種特殊的介面,K2介面是一種改善Jitter的作法,也是一種有效糾正Jitter問題的理論,它適用於所有使用數位傳輸的器材上。K2的作法是這樣的,在數類轉換器內安置一個誤差極低的石英震盪器,石英震盪器發出的頻率正好是標準的工作頻率。這個石英震盪器發出的頻率就當作系統的運作時基,從接收晶片接收過來的數位訊號必定存在或多或少的Jitter,沒有關係,利用數位比較線路,將接收過來存在Jitter的數位訊號與石英震盪器的時基做比較,同時做糾正時基的動作,如此一來,即使轉盤的Jitter誤差再大也不怕了,在配備有K2介面的數類轉換器中,也可以達到Jitter盡量等於零的目的。但還是那句話,Jitter問題只是導致聲音偏離原音的因素之一,Jitter=0並不代表一定就會好聽。

數位介面處理器也是改善Jitter的器材之一,目前推出的產品有Genesis的Digital Lens數位鏡,也有Audio Alchemy的DTI Pro,Sonic Frontiers更推出了Jitter Bug等產品,都是為了抑制Jitter產生而發明的武器。不過這些器材並不在本篇討論的範圍,因此就此打住。

使用DSP晶片增強馬力

DSP(Digital Signal Prossor)數位訊號處理器,是一種具有特異功能的單晶片(Single Chip),單晶片的意思簡單的說,就是具備電腦運作的基本功能,縮小體積於一體的IC,因此可以將它視為一部小型電腦,或者非常聰明的IC。

聰明的IC可以處理很多事情,與電腦一樣,IC本身只是一只具有特異功能的硬體,使用時必須注入程式,才能依照指示而動作。開發DSP必須有專精的人才,這種人才除了要熟悉軟體的撰寫以外,還必須專精於高等數學的計算,因為DSP的主要工作就在於計算。

計算些什麼呢?DSP的功能相當強大,計算的速度也快,依照DSP的不同,擅長計算的能力(或說科目吧!)也不同,大多數的DSP擅長於函數的轉換與計算,微積分上複雜的計算,也可以透過DSP內建的函數功能而輕鬆計算,DSP內部也具有浮點運算,因此對於音響上經常用到的傅立葉轉換也可以輕鬆完成。藉由DSP在計算上的特異功能,拿來做數位濾波或其他數位訊號處理,的確相當適合。

關於數位濾波的意義,前面幾篇文章已經有詳細的說明,透過DSP的運算,設計者可以自由發揮數位濾波的性能,換句話說,為自己的數類轉換器量身訂做一個數位濾波器。由於DSP是可程式化的IC,因此使用DSP的器材,可以透過更換程式的方式,達到升級的目的。當然,更換程式升級,改變的只有DSP的部份,目前有廠家宣稱可以透過更換程式而提昇DAC解析度的說法,筆者認為應該持保留的態度,除非他真的神通非常廣大。

Theta早期以製造真空管前級起家,後來介入數類轉換器的市場,因為導入DSP技術而聲名大噪。Theta使用Motorola DSP56001晶片做運算,老闆招攬數位人才為它撰寫程式,因此當大多數音響廠家還在研究數類轉換器的構造時,Theta就推出以DSP做數位濾波的數類轉換器,加上類比線路本來就是Theta專長的科目,因此Theta幾乎成為了數類轉換器的代名詞。

Theta也藉此做到真正的升級服務,從GⅡ到目前旗艦GⅤa,數位電路板上幾乎不做任何更動,只更換因應的程式。而DAC晶片設計在類比電路板上,因此只要更新整塊類比電路板,就可以達到升級的動作。

就加工水準以及技術層次來說,Wadia似乎比Theta更高明一些,除了同樣在DSP上下努力之外,Wadia對於機箱的製作格外用心,將整塊實心鋁塊直接送上CNC車床,挖出擺放電路板的空間,藉此達到高剛性以及屏蔽效果佳的機箱。

已經歇業的Vimak也為數類轉換器增添不少高科技的色彩,打開Vimak的機箱,複雜程度恐怕無人出其右,Vimak使用CS 8412做接收,然後利用DSP做數位濾波以及超取樣的工作。Vimak的超取樣相當特殊,當大家使用DSP只做到8倍超取樣的同時,Vimak宣稱達擁有128倍超取樣的動作,實際上如何運算並不清楚,但如果為真,恐怕也是使用DSP技術的一項高難度挑戰。

Sigtech不僅僅是一部數類轉換器而已,它利用DSP高速計算的功能,利用工作母機在聆聽系統上測得的各項反射數據,將數據輸入用家的機器中,Sigtech就可以依照房間以及搭配器材的特性,計算出適合聆聽的類比訊號。關於此點理論頗為複雜,有興趣的讀者請翻閱當時的專文介紹。

Accuphase最新推出的DG-28數位等化器,也可以說是一部充分發揮DSP技術的器材。傳統的等化器皆使用含有「感抗」(如電感)與「容抗」(如電容)的電子零件,藉由元件對於頻率改變特性的特質,組合出具有等化效果的器材。但傳統被動元件改變特性的同時,也會扭曲原來的訊號,比如相位飄移、失真等,但藉由數學方式的計算,以數位方式實行,既可以達到等化的效果,又可以保持相位不飄移的神奇特性,因此Accuphase DQ-28的內部,其實可以將它視為一部電腦,一部使用DSP計算的電腦音響。但聲音是類比的,如何透過數位計算達到等化的效果呢?很簡單,使用數位輸入,或者先將類比訊號轉為數位訊號,進行運算之後再轉為類比輸出即可。

既然DSP可以透過程式撰寫,如果有一位設計者,一口氣寫了六個不同的數位濾波程式,而這些程式可以透過面板上的開關直接切換,是不是就可以即時聽到不同數位濾波所帶來聲音上的改變?方法當然行得通,只不過世界上只有一家這樣做,這就是德國Audio Net的數類轉換器,名字就叫做DAC。這部數類轉換器也使用CS 8412做接收,並且使用DSP晶片做運算,它同時準備了四套不同的程式,只要從面板上切換,就可以馬上改變聲音。

調音功夫勝過一切

數位技術可高可低,有辦法撰寫DSP程式的人自然逮住機會發揮長處,不喜歡賣弄數位技術(或者根本不會)的公司也不少,數類轉換器對它們而言是否就搞不出花樣呢?其實未必,實際上,在類比部份搞花樣的廠家也不少,它們不見得要靠數位技術才能生存,在類比部份動些手腳,改變恐怕比數位還大呢!

在類比部份動手腳,唯一可以發揮的地方在DAC輸出之後,如果該DAC為電流輸出的種類,還可以透過I/V(電流對電壓)的轉換中,加入自己的設計理念。從DAC輸出之後,設計者可以從「類比濾波」以及「類比放大」兩方面著手。

類比濾波由於必須採用高階的低通濾波器,因此必須使用主動式濾波器。類比濾波的目的在於將DAC輸出的「階梯狀類比電壓」平滑化,因此平滑的效果越佳,聲音就會越接近類比的效果。Audio Research以及Krell等類比專精的廠家,在這部份就會捨棄方便的OP AMP(運算放大器),而採用大量電晶體架構出類比濾波的電路,效果何者為優?無從比較。

而類比濾波之後的類比放大,也是類比廠家得以好好發揮長處的地方。類比放大的功能,其實就只有將類比訊號做低倍放大以及緩衝而已,由於數類轉換器僅算是訊源器材,大多數的輸出電平在2V左右,因此只需要低倍、甚至於一倍的放大即可,主要的放大留給前級。當然也有不按理出牌的廠家如Theta、Altis等,將輸出電平提昇至8V或以上,讓後方的前級都強迫變成衰減器了。

類比放大就好比一部固定音量的前級,擅長真空管設計的廠家可以為它大刀闊斧建構一個完整複雜的放大電路,Audio Research、Jadis以及Altis等,在該廠的數類轉換器當中,特別騰出了很大的空間,作為真空管放大電路之用,其中最費工夫的,莫過於Sonic Frontiers的器材,從SFD時代開始,就開始採用真空管做緩衝,直到最新的Processor 3為止,更將電源分離成一個機箱,內部線路有一半以上是真空管放大線路,而其採用的數位技術不過是現成的晶片罷了。但有誰否認它在聲音上的成就嗎?設計廠商可以利用一顆八支腳的雙OP達成類比放大,也可以像Sonic Frontiers一樣使用大量真空管建構,對於廠商而言,只要聲音好能賣錢,沒有什麼不可以的。


<圖1>dpa的數位器材是早期提出Jitter問題的廠家,他們使用多條光纖線連接,同時傳輸數位訊號以及同步訊號。 <圖2>Audio Alchemy依照Philips I平方S的理論,推出了S/PDIF轉I平方S的轉接器,藉此可以將S/PDIF的訊號分離出同步訊號以及數位資料,從此兵分二路個別傳送。 <圖3>Vimak DS-2000可能是最複雜的數類轉換器,內部分割成三等分,分別是電源、數位以及類比放大,它的微調功能相當多,也具有前級的功能,內部採用DSP運算,據說超取樣達到128倍!
<圖4>德國Audionet別出心裁,為DSP撰寫了六套數位濾波程式,只需透過面板的切換開關,即可改變數位濾波的形式,不必換機器就能聽到六種不同的聲音。 <圖5>對於dcs來說,沒有什麼辦不到的事,在24Bit DAC推出之前,dcs Elgar就已經利用電路的技巧,達到24Bit/96KHz的能力,現在它們又推出了更新的24Bit/192KHz轉換器,走在規格的先端。 <圖6>Accuphase DQ-28是第一部採用數位方式的等化器,打開內部一看,電路板上並沒有用來控制頻率響應的RC元件,而是高速運算的數位晶片。
  <圖7>擅長類比設計的廠家,絕對不會放過一展身手的機會,Sonic Frontiers Processor 3使用Ultra Analog的接收與轉換模組,在類比部份則加入了真空管緩衝線路,以類比調聲的方式達到目的。
一步接一步

談DAC的工作架構 編輯部

一部數類轉換器並不是單純的僅由DAC晶片所構成,實際上為了達成數位訊號轉成類比訊號的目的,必須有一連串的準備、整理與轉換過程。在數位訊號送到DAC晶片之前的電路,我們可以將它視為「為轉換做準備」;而DAC晶片之後的電路,則可以視為「為類比輸出做調整」。
數位接收端子

數類轉換器內位於先鋒部隊的,是數位接收介面,也就是連接數位線的端子。最簡單的是同軸以及AES/EBU所制訂的平衡端子。其中同軸又分成兩種,其一是RCA端子,另一種則是部份廠商大力提倡的BNC端子。其次,是為光纖介面,常用的光纖介面也有兩種,其一是塑膠光纖Toslink,它的接頭採用塑膠製成,接口為有方向性的方形,長度多為一米左右,雖然光纖具有傳輸長距離的本事與功能,但在音響上似乎僅把光纖當成一種單純的傳輸介面而已。另一種光纖為AT&T玻璃光纖,使用這種光纖介面的廠家並不多,主要原因是玻璃光纖比較貴、不能折,而且玻璃光纖線沒有太多種選擇。

接收介面並不複雜,它只是傳輸數位訊號的橋樑而已,但設計者仍然可以藉此發揮創意,例如利用TTL IC(電晶體電晶體邏輯積體電路,一種廣泛使用的數位邏輯IC),組成的波形整型電路。早期市面上就有業者出售此類小型電路板,讓消費者自行加裝在CD轉盤的輸出端子上,將輸出的數位波形進行整型的動作,藉此提昇數位波形的準確率。

脈衝變壓器

最近幾年在數位接收介面上又有了新點子,可能是Crystal的建議使然,在Crystal原廠的資料手冊上,建議同軸或AES/EBU平衡端子的數位線輸入,可以使用「脈衝變壓器」作為輸入的隔離緩衝。脈衝變壓器是一種體型極小的變壓器,它工作於高頻,適合數位傳輸,就像真空管擴大機裡使用的交連變壓器一般,作為數位線與接收晶片之間的交連介面。

使用緩衝變壓器的好處很多,它可以有效隔絕直流、可以有效阻絕雜訊,數位訊號是相當敏感的,尤其當線材廠商喜歡在線材上動手腳時,對於數位波形無疑是一種嚴重的傷害(對於『調聲』的目的而言,動動線材的手腳改變波形,確實可以達到調聲的目的,但對於『傳輸』的目的而言,一般廉價的75歐姆同軸線,性能可能比一條數萬元的數位線更優異)。緩衝變壓器的價格相當便宜,它是數位電路中經常使用的元件,在數位電路上可稱為小兵立大功。

從另外一個角度來看,使用同軸線時,由於使用中心導體傳導訊號,而包圍在中心導體外的隔離層,則同時扮演地線與隔離的雙重功能,對於傳輸訊號而言,是相當簡潔且有效的方法,因為中心導體被隔離層徹底包圍,外界的電波根本無從進入干擾。但從電力傳輸的角度來看,中心導體與隔離層的特性不同,也會形成正負端特性不一的情況,因此使用脈衝變壓器也可以達到傳輸平衡的效果,並可以避免與系統的地線相互干擾(請注意,數位線的地與訊號線的地往往是不相通的,它們的地線是個別處理的)。

數位資料由轉盤送出,經過數位線連接至數類轉換器的插頭,也就是剛剛我們提到的種種連接介面,然後再經過脈衝變壓器的交連,將不要的雜訊隔離在外,只讓數位訊號進入數類轉換器之內。若廠商在此沒有別的花招,則直接送入「接收晶片」。

接收晶片

接收晶片的種類相當多,由於在CD系統上使用SONY與Philips聯合制訂的S/PDIF數位傳輸格式,因此必須採用能夠解讀這種格式的接收晶片,才能將數位訊號進行解碼的動作。對於接收晶片而言,Crystal無疑是大贏家,它們發展的CS 841X系列特別針對音響用途而設計,價格低廉效果優異,可以輸出12種格式,適應絕大多數的DAC晶片。而設計與使用更是方便,因此在數類轉換器上最常見到的接收晶片,莫過於Crystal CS 8412接收晶片。

接收晶片接收數位資料之後,會分離出三個數位訊號,這三筆資料正是將數位訊號「還原」成類比訊號的最重要指令。接收晶片接收來自轉盤的數位訊號,並且從訊號中分離出三筆數位訊號(或稱資料),它的功能很簡單,構造也不複雜,但晶片內必須擁有抑制Jitter的PLL線路。這顆全世界使用率最廣的接收晶片,據說由台積電所生產,而CS8412也有版本之分,1992年以前的為A、B以及C版,1992年之後,Crystal公司為CS 8412內部線路進行修改,加強抑制Jitter的能力,之後則全為G版。Crystal因應24bit/96KHz的趨勢,必須推出因應的接收晶片,以便接收24bit/96KHz的數位訊號,目前推出相對應的接收晶片為CS 8414,採用SMT接腳設計,功能加強體型卻大幅度縮小。更令人佩服的是,它的腳位完全與舊款CS 8412完全相容,如果您目前使用CS 8412接收晶片,現在也可以換成更新的CS 8414而無需修改任何線路。當然,要先為它找到轉接插座才行。

接收晶片分離出的三筆訊號可以直接進入DAC晶片了嗎?理論上可以,只要再使用簡單的數位邏輯IC,依照這三筆數位訊號的指示,依序將數位資料「灌入」DAC晶片中,就可以獲得類比輸出。不過為求更好的效果,在進入DAC晶片之前仍然要進行整理的動作。

數位濾波

「數位濾波」與「超取樣」是大家既熟悉卻又陌生的名詞,由於理論與實際皆牽捨到深入的數位技術,因此只要瞭解它在數類轉換器裡所扮演的角色以及工作原理即可。接收晶片是一顆IC,它僅負責接收數位訊號,並且分離出暗藏於數位資料中的時脈訊號。數位濾波是一種處理數位訊號的技術,同樣也必須使用IC來進行處理。古早當IC設計還處於分工的時代,每一個動作都必須使用相對應的晶片進行處理,最廣被使用的數位濾波晶片包括Yamaha、NPC以及SONY的晶片。

理想上,數類轉換器是不需要進行數位濾波的,當接收晶片把控制訊號分離出來之後,再把聲音資料送入DAC晶片進行轉換,DAC晶片會將數位資料解成「鋸齒狀」的「近似類比訊號」,晶片設計家認為,只要利用傳統的類比低通濾波器接在DAC晶片之後,把20KHz以上的訊號濾除掉,就可以獲得0-20KHz完整的類比聲音。但實際上卻無法如願,最主要原因在於傳統的類比濾波器具有先天上的問題。類比濾波器使用RC(R是電阻,C是電容)元件組成,當R與C組合在一起的時候,會產生濾波器的效果,使用在DAC數類轉換器上的類比濾波器必須採用高階數、高斜率的濾波器,雖然達到了將20KHz以上訊號濾除的效果,卻也造成了相位嚴重偏移的問題。

數位濾波的功能是:採用數學計算的方式,利用數位濾波IC或DSP晶片,以撰寫的程式驅動IC處理數位訊號,使達成低通濾波器的效果。由於採用數學計算的方式,因此可以在完全沒有相位飄移的情況下,達到高階數濾波的效果。藉由數位濾波的先前處理,將可以減輕類比濾波器的工作負擔,減輕相位飄移的問題。

常見的數位濾波有四種,第一種是最簡單的方法,採用內建數位濾波的DAC晶片,將接收晶片解讀出來的訊號直接灌入DAC晶片中,這顆多功能的DAC晶片就會自動處理數位濾波的程序;第二種是採用現成晶片,某些DAC晶片沒有內建數位濾波的功能,設計者必須在電路中加入數位濾波器,這類的數位濾波器剛剛已經提到,Yamaha、NPC以及Sony、Philips是其中的大宗;第三種也是採用現成晶片,不過這顆晶片比較特殊,它既是數位濾波晶片,同時也是HDCD解碼器,這就是常見的PMD-100。擁有HDCD解碼功能的數類轉換器,內部都使用這一顆PMD-100作為數位濾波與解碼之用;第四種最複雜也最具創意,廠商可以利用DSP高速運算的功能,自行撰寫數位濾波程式,以達到數位濾波的功能。

超取樣與插補原理

數位濾波之後是不是可以進入DAC了?理論上可以,實際上也沒問題,只不過如果配合「超取樣」之後,效果會更好一些。超取樣的技術除了運用在DAC上外,ADC也具有超取樣技術,它們的原理是相同的。

就DAC的目的來說,超取樣的功能有二:最主要的功能是將DAC輸出的雜訊頻段拉往更高的頻率帶,如此就可以將DAC轉換之後的「量化雜訊」遠離20KHz,在DAC之後的濾比濾波器就不必採用高階數的設計,不但可以降低類比濾波器的負擔,同時也可以簡化類比濾波器的設計,降低失真與相位飄移。超取樣另一個功能是進行插補的動作,讓輸入DAC的數位訊號更連續、更平滑。

很多人誤解超取樣的意義,超取樣有2倍、4倍、8倍…取樣等,超取樣的倍數一定是2的整數倍,於是乎有人說,兩倍超取樣就是CD轉盤連讀兩次訊號,藉此降低錯誤率,其實這是完全錯誤的。

超取樣的原理是一種提升「取樣頻率」的技術,CD設定的取樣頻率為44.1KHz,當使用2倍超取樣時,取樣頻率提升為88.2KHz,問題來了,從CD上讀取的取樣頻率僅有44.1KHz,如何增加取樣頻率呢?這增加的取樣頻率的資料要從哪裡生出來?答案很簡單,「插補」的功能就在這裡。

插補動作也是一種計算過程,依照CD上前後連續幾筆的資料,藉此為參考推算出聲音應該行進的曲線。插補計算就像是一把繪製工程圖的「曲線板」,參考前後幾點的位置,推算出點與點之間的曲線。2倍超取樣意即在點與點之間(兩個44.1KHz的點)要插入一筆計算值;4倍超取樣意即在點與點之間要插入三筆計算值;依此類推8倍超取樣、16倍超取樣…128倍超取樣等,取樣頻率越高,就代表點與點之間的插補資料越密集,理論上可以獲得更連貫的聲音變化。這方面請參考灰框說明。

D/A轉換

前面說了一大篇,一直到這裡才出現DAC晶片,所以說啦,數類轉換器並不是單靠DAC晶片所組成,它必須依照許多週邊元件一起聯合動作而成。DAC晶片種類相當多,後面的文章有簡單的解說,在此不多解釋。CD格式為16bit,基本上必須選用16bit或16bit以上的DAC晶片進行轉換。不同設計形式的DAC音色各有不同,位元流的晶片偏重滑順的流暢感,而傳統多位元晶片則以動態取勝,當然,規格完全相同的DAC晶片必然存在不同的聲音特色,一位設計師設計數類轉換器時該採用何種DAC晶片,除了價格的考量之外,就是對聲音的品味了。

DAC的主要功能就是將數位資料轉換成相對應的類比訊號,但轉換出來的類比訊號是相當生硬的、是不連貫的、是鋸齒狀的,因此必須利用連接於DAC晶片之後的類比濾波進行平滑化的處理,聲音才能平順入耳。

類比濾波器

從前面的敘述中,看倌們或多或少可以了解類比濾波器所扮演的角色,它屬於高階性(也就是說斜率很高)的低通濾波器,能夠有效將20KHz以上的訊號濾除,僅讓20KHz以下的聲音訊號通過,鋸齒狀的類比波型通過類比濾波器之後,就變成了平滑的聲音曲線,因此類比濾波器的設計大大影響著聲音的品質。

類比濾波器通常以主動元件配合RC元件構成,主動元件的採用也得看設計師的意思,要簡潔設計的,採用OP最方便,要秀秀實力的,也可以使用大量電晶體構成類比濾波的線路。

由於之前超取樣與插補的處理,使得DAC轉換之後的鋸齒狀波型較細微,能夠盡量達到平滑化的要求,因此所有運用在數類轉換器上的技術都是相輔相成的。

類比放大

這一部份在數類轉換器中可有可無,類比濾波之後大約可以獲得2V RMS(有效值)左右的類比輸出,此輸出可以直接連接前級進行下一級的放大。有些設計師會希望他設計的數類轉換器具有某些聲音上的特質,比如說Krell會用大量電晶體調聲,使其具有電晶體的聲音特色;Sonic Frontiers獨愛真空管,即使是數位器材也硬要把真空管塞進去;Wadia特別標榜數位科技,IC是他家的最愛,因此類比放大的部份則採用OP構成。

從轉盤傳送過來的數位訊號,經過了重重的處理關卡,至此已經還原成平滑的類比訊號了,準備一條訊號線,將類比訊號連接至前級吧!

超取樣與插補是相輔相成的,超取樣的原先目的在於將DAC輸出的雜訊範圍往更高的頻率拉,藉此降低類比濾波的負擔,而超取樣的過程中利用插補技術,可以獲得更高的聲音資訊,插補的動作如圖所示。

<圖1>高級的數類轉換器往往具有各式各樣的連接端子,RCA同軸、BNC同軸、ST玻璃光纖、Toslink塑膠光纖等。
<圖2>在設計良好的數類轉換器內,經常可以見到體積小巧的脈衝變壓器(圖中兩個看起來像線圈的東西),它具有隔絕雜訊的功效。
<圖3>HDCD解碼晶片為PMD-100,凡具有HDCD解碼功能的解碼器,內部皆具有這一顆晶片,它與週邊零件共同結合成一部數類轉換器。
作者: zhang56584    时间: 2006-1-8 19:06
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
楼住,看见我转的文章没?
不知道啊为什么
有的厂家对时机抖不在意还会有好声
作者: 雪之缘    时间: 2006-1-12 10:21
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
学习了呀!!!!!!!!!!
作者: 四当五落    时间: 2006-1-30 00:06
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
嗯,嗯,深入学习了一下。看来大学中教的一些电路知识没有白学啊,呵呵。

不过,个人感觉,最后还是听觉和感觉在起作用。所以,如果一般人听不出什么区别的话,就没有必要来钻这样深入的知识。

显然,这样学术性质的文章论坛中还是越多越好,毕竟客观性的多文章多一些不是坏事,呵呵。
作者: lhz6974    时间: 2006-2-15 17:13
标题: Re:不懂Jitter是什么的进来补课--&gt;af2000转移
非常好的技术文章。非常支持!




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