关于PC作HIFI音源的一些杂谈（大烧原创） [复制链接]

的确，如果要求不是太高（如听惯黑胶和顶级CD机的除外）“PC音源”发烧还是可以有得玩的，进一步的实验还在进行中，望同好们多交流！

引用一些技术性较高的说法来论证一下：

1）理论上，PC+光纤+解码器是可以等于HI-FI CD的。
2）实际上，目前还做不到。还是会被干扰。
3）为什么：
1. 在PC内的数字信号，是每一个bit都不能错的，错了PC就要死机。但是，这不是靠PC本身多么精密，多么不受干扰保证的，而是靠传输协议来保证的。PC处理数据是要依靠校验来保证每一包数据的正确性，不正确的数据已经被丢弃，并要求重新发送了。这个丢弃的动作是由硬件完成，连操作系统都不知道。即，数字信号是会被干扰的，只是集成在硬件中的校验协议把受到干扰的错误数据丢弃，并重发了。
2. 声卡输出的音频传输格式不同于上面所说，它是一种同步传输格式，没有校验码。就是说，发送端只管发送，不管接收端是否正确接收，而接收端只是接收，而不知道接收能容是否正确。即，在音频传输中，错误数据不能被校验和重发。
3. 光纤的作用只是保证信号在光纤线上传送时不被外界电磁辐射干扰，不能保证信号在发送/接收端不被干扰。
4。 类似内容也存在于USB传输协议上。USB协议专门为视频/音频通信准备了“同步传输模式”，也是没有校验的。

但是，我说的是但是，上面只是现象不是本质：音频数据在PC内传输、处理，最后再送到声卡，这个过程是不需要什么校验的，只要不通过任何的数码滤波或特效，那么这个数据是完全无失真的。对于所述，PC内很多数据需要校验、纠错，那是片面。计算机内CPU和RAM、外设之间的传输保证仅仅只是依靠同步脉冲和保证单个脉冲基本形状：高低电平的有效电压差。
对于pc里要求重传的情况有，但这只是个特例，这种情况绝大多数存在于外设的通讯中，对于一般的台机来说，CPU、内存之间的数据传送是没有这个校验过程的。服务器的RAM有带校验的，普通的内存条谁见过校验位？如果用crc、所罗门等手段，那么就必须在内存条上增加逻辑电路，如cpu、fpga等——这种内存条到现在为止没有在任何的家用pc或音频工作站上出现过，高端服务器没研究过，不敢说，但偶敢保证，没哪个人用IBM的深蓝来玩儿声卡。
为简化讨论，忽略DMA等特殊措施，将PC内的音频数据传输过程归结为：硬盘--->RAM--->CPU--->声卡。（忽略CDROM播放CD的例子，这牵扯到CDROM的性能，属于复杂条件，不容易讨论）再申明一次，这个过程是不大会出错的，出错的几率跟你机器无故蓝屏的机会基本相等。

那么，完全无错误的音频数据传输到声卡以后，是否能够保证音频数据的无失真传输呢？我们先回顾一下声卡的SPDIF过程，简化叙述为：声卡接受的是CPU传输过来的PCM信号，无论什么样的音频数据，包括MP3，APE，AC3，DTS等最终都需要变换成PCM格式传输到声卡。然后声卡根据SPDIF格式，将一个时钟信号和数码音频数据混合（调制）起来。这个过程是否很面熟？通常偶们使用的HI-END CD机就这么个过程将数码音频信号传输出去的，只不过，CD机输入的是从转盘来的RF信号，解调后混合自己的时钟再发送。说到这儿，其实应该明白：我们需要鉴别声卡能不能发高烧也就看这：一，声卡在处理PCM信号时候，不能失真，这要看硬件逻辑的算法（或微代码）。这部分比较容易做好。一般档次的声卡在这一步都不错了，当然，一两百块的的低档产品偶无法作出肯定答复。
二，声卡内部的数码滤波和所有相似功能部件的算法，这个部分对音质（注意，这儿说的不是“音效”！）的影响相当大，需要非常仔细的调整，这部分能够非常认真处理的厂家不多。
三，声卡处理SPDIF流时候的时钟，要求这个时钟不能够存在抖动，这关系到DSP内的锁相环等等结构的处理结果。如果存在抖动，那么这个抖动将影响到SPDIF的信号质量。短歌行评测的声卡较多，但这部分做好的厂家不多，理由是，一个抖动狠小的晶体的采购价格将数百倍于普通晶体，最普通的晶体一般几毛人民币就能买到，但代温补的，5PPM的一般价格在1XX元，单独采购一个也许是3XX元。而1PPM/1PS的晶体更加的价格疯狂，要个XXXX米也属正常。
四，仅仅一个稳定的晶体还不够，我们需要一个设计完善的PCB，在高速电路（所有的PCI卡已经属于高速电路）中，EMI是相当突出的。不仅关系到MAINBOARD，同时PCI卡自身也是个问题来源。如果PCB设计不够完善，那么这个高档晶体将失去它的作用，在垃圾堆里的高档晶体完全等同于普通晶体。虽然这些不会影响到声卡的逻辑功能（同步数据处理对噪声不敏感，这就是PC为什么没校验而不随时死机的原因），但对SPDIF这种干扰却是比较敏感的。
五，SPDIF输出结构，这部分同样需要一个非常好的处理结构，普通声卡上，直接将小电流的SPDIF引脚连接到输出插座上，可以想象，这种电路的电性能是否良好？不用说其他的，就是连带负载能力也值得怀疑。当然，注重这部分电路的厂家也有，比如，这次CANNON就特意增加了这部分电路的驱动能力，用了74HCU04内的两个门并联驱动隔离变压器，虽然并不完美，但毕竟这是一个正确的方向。其实，这样的做法在传统的HI-FI圈已经得到了绝大多数人的承认。


声卡能不能HI-FI或者HI-END，其实是不用辩论的。不用把声卡跟CD故意分开来看，其实，CD机本身就是一个典型的计算机电路，只不过这个计算机规模较小而已。短歌行在M-AUDIO Revolution 7.1声卡评测时候就给出过结论：声卡肯定可以HI-FI甚至HI-END，这是无需质疑的，但执行下来，造价或是使用价格太高，HI-END的性价比不理想。

所以，我相信声卡的不断发展终将达到这个境界，

关于Jitte通俗的解释：

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。

大家对硬盘为什么不发烧? 为什么不买个5万块钱的硬盘玩? 因为硬盘没有jitter。在jitter里面，每一个数据都还是正确的，播放到最后的总长度也是一样的。但是他们中间有很多画面是不准确的出现在他应该出现的位置，所以还原的结果也就不一样。我们用光躯抓下来的音频文件，只要不报错，那么肯定是和原文件一摸一样的。高档转盘就是用精密机械结构还有缓存+高精度时钟，尽量解决这个问题。只不过这个很小的提升代价昂贵而以。

对于电脑音频系统来说，在声卡播放硬盘里ape文件的过程（采用声卡的模拟输出），jitter问题只会产生于声卡codec解码过程，而其他过程不会产生jitter，或者说jitter被“处理”掉了……详细地说，数字信号在电脑处理和传输的整个过程都是非常严格同步的数字信号，它还带有侦错、缓存等功能，保证每一个输入信号可以被芯片完全处理前一传输过程产生的jitter，严格同步地输出没有jitter问题的数字信号。所以，进入dac（或者说codec）的信号不包含任何jitter干扰……

避免Jitter发生最直接的方法就是re-clock，将接收的数字信号先存到缓冲存储器中，在精确的时钟工作下重新送出这些数字信号，并且让后续的数字电路以这个时钟为工作基准。

模拟音源的问题解决了，但是整个重放链路的配置问题还远远没有解决。传统HiFi的经验绝对有它的道理：在整个系统中，存在着水桶效应，重放链中性能最差的部分决定了系统最终能够达到的最佳性能。所以，千万不要因为是电脑音频系统就一味的使用“多媒体”等低档产品，这样的结果一定是埋没了电脑优秀的数字输出能力。为了使电脑音频的输出能力得到充分的发挥，必须使用较高素质的放大器对外置解码器的模拟输出信号进行放大。为了适应电脑音频数码声比较重的特点，电脑音频用的放大器应该适当降低解析力，让声音更佳的顺耳。相反，如果使用解析力很高的设备，就会给人声音不耐听得感觉。总之搭配最重要，在选择放大器时最好和耳机一起作为组合选择，免的日后面临背着耳放挑选耳机的苦恼。
电声转换设备即耳机，是整个重放系统的灵魂。有的朋友可能会说：言过其词了吧？我的回答是，可能有点，但绝不是很多。到现在为止，电声转换设备的失真依然是整个重放系统中最大的。也正是因为这个原因，选择不同的耳机给人的听感会有天壤之别。电脑音频用耳机的选择真的是非常的复杂，就像传统HiFi器材的选择一样。每个人都有自己的意见，每种器材都有自己的个性，都有自己的市场。如果要选择一付合适的耳机，一个普通朋友可能需要带上自己所有的声卡、解码器、耳机放大器等设备，花上几周甚至几个月的时间反复聆听选择，才能做出决定。而且这样的决定，往往由于受各种条件的限制，可能是不理智的、不合适得。这就造成了现在网络上各种二手板火爆的现象，许多朋友买了一套器材，不满意，折价卖掉了。换了一套还不满意，再卖。长此以往，不仅损失了宝贵的资金，而且在上面所花费的精力更是得不偿失。许多人最后也不知道正确的声音是什么，更不知道自己想要的声音是什么，不得已落得个放弃HiFi的结果，那真是人生的一大憾事呀。
我在这里给广大刚刚入门的电脑音频爱好者提个小小的建议。选择自己第一套音频重放系统的时候，一定要选择比较中性、比较均衡的廉价组合。切忌过早的选择个性较强的产品。等到过了一段时间以后，建立了自己正确的声音取向，感觉出已有系统的不足，再选择符合自己口味的器材不迟。这样不仅节省了初期的投资，而且中性的系统往往声音比较顺耳，日后可以出售、送给朋友或者留作备份系统等都不会有太大的困难。对于刚入门的朋友来说，选择耳机系统比选择音箱系统更为合适。不仅因为耳机系统的价格相对更加低廉，而且耳机系统对环境要求不高，均衡的耳机系统也相对较多，适合初学者建立自己正确的HiFi观。可以说，通过听HiFi耳机的训练，一个刚入门的电脑音频爱好者可以在半年到一年的时间内建立许多音箱发烧友花费5年甚至更长时间才建立的正确的声音感觉。

南海十三郎 在 2007-4-9 11:56:10 发表的内容 小弟近日也正在为PCM2702 USB作了大量的实验,从HIFI角度讲完全可以达到很好的效果,但玩的过程中也发现很多难以解决的问题,如抓轨和CD-ROM直接播放与原盘音质的关系,无论用什么方法抓轨后的声音与原盘对比音质都有分别,不同型号和牌子的CD-ROM抓轨和播放也有不同的音质,往往是抓轨后的音质不如原盘（没有对比的情况下可能觉得不错）,这个也是电脑PC音质不及CD机播放的原因之一,只有解决好这个源头的问题戏就有得唱了！ 电脑HIFI的确有很多可玩之处,如笔记本用电池供电的音质就非常好,还有抓下的音轨如果声音还未够满意,还可以用软件去加工一下,达到自已的要朮,过一把制作隐！

如果有分得够细的均衡软件，还可通过测试，模拟出一些名箱的频响曲线，模拟出电子管放大器的音色，甚至能抑制奇次谐波，加入一些偶次谐波，造出些“音乐味”。别以为这样不够HIFI，大部份“发烧碟”的后期处理多少都有这一步。

音源的问题其实好解决，只要生产厂商直接将母版拷贝入非写入式移动硬盘出售，然后将其接入系统，你要多烧就有多烧，而且体积很小，更便于储存。关键是有没有市场及利润而已。

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）。

玩LP的人在烧友中其实少之又少，甚至有“贵族化”的倾向，为什么这样说呢？
对比一下古董收藏者就可知道：爱好大过实用。

其实，电脑音频系统也在不断的进步。尤其是最近，高档电脑音频硬件的价格正在悄悄的下降，有些已经达到普通消费者可以接受的程度。电脑上的软件资源越来越丰富，几乎所有的现代音乐存储媒体都可以与电脑连接，并且通过电脑软件播放数字节目。Internet更加加速了这种数字节目源的广泛传播，现在网友们存储在电脑上的音乐节目早就不是低质量的mp3而是高质量的高码流mp3，ape甚至是SACD,DVD-Audio节目了。所有的这些，都为电脑音频成为通用、廉价的高品质重放平台做好了准备。随着数字技术的飞速发展，许多传统的HiFi生产厂商也开始针对电脑平台设计产品。虽然高端的HiFi产品并没有降价的趋势，但是中低端的HiFi产品借助电脑技术的更新，已经逐渐平民化。


数字升频技术


数字升频技术就是电脑技术和HiFi技术结合的代表。数字升频，是指把传统数字节目（低采样频率、低采样精度）进行运算处理，从而提高其采样频率和采样精度，以便能够在新型的高采样频率高采样精度播放设备中重放。同样的音乐内容，其采样频率越高采样精度越高重放的效果就越好。从另外一方面讲，为了能够达到相同的重放效果，高采样频率高采样精度的设备相对传统设备而言更佳的节省成本。也就是因为这个原因，在传统HiFi界，应用专门的音频DSP实现的数字升频器是顶级发烧友必备的利器：有了它，Hi-end系统的素质能够更上一层楼。但是在电脑技术高度发展的今天，数字升频的过程已经完全可以借助软件利用普通电脑的CPU运算实现了！这对于广大的电脑音频爱好者来说，真的是一个喜讯。要知道，HiFi数字升频器可是非常昂贵的设备，基本型的产品也要上万的价格，而我们今天只要下载免费的软件（如Foobar）就可以实现相近的功能，你说幸福不幸福~~~。怪不得大家都在感叹，科技的进步改善了我们的生活，在电脑音频领域，有很多类似的技术，只是很少有人知道，待我在下篇文章再给大家一一道来。