和PCHIFI有关的那些事。。。。。

顺溜

近来谈论PCHIFI的话题比较多，我以自己的理解做一个阐述。
为方便大家理解，我尽量不说太多专业词汇，多比喻。


一：几个关键概念

   1：PCM。脉冲编码调制，80年代初由飞利浦和索尼公司共同推出。经过对模拟信号采样、量化、编码，就得到了PCM码，每采一次样，就得到一个PCM码，它由一串01组成，16bit的信号就有16个01，24bit就有24个01。它是音频信号的数字化COPY，数字音频系统里面，就是把这些一个一个的PCM码传输、储存、排列、编辑，最后送入DAC，结束数字化过程，变成模拟信号输出。

   2：I2S。I2S总线是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准，由于其数据和时钟信号分离，避免了互相干扰和因时差诱发的失真，好比传输视频，色差就是比AV好很多，因为色差输出将色度信号C分解为色差Cr和Cb，这样就避免了两路色差混合译码并再次分离的过程。I2S没有输出标准，只用在设备内部进行短距离数据传送，比如CD机内从DSP到DA芯片。这种方式是目前数字音频数据传输最HIFI的方式。其传输的数据就是PCM码，挨个排队，所以也叫PCM数据流，队形的规矩由两个时钟信号决定。

   3：S/PDIF。是Sony和Philips定制的，基本上是以AES/EBU(也称AES3)专业用数字传输格式为主体，略加修改而来。它能用一条线传输多声道信号并附加时钟信号，所以被家用设备广泛采用。它的平衡模式，也就是AES3，主要在专业音频中采用。它的实质就是把PCM码排队，把192个（双声道要*2）PCM码组成一个块，加上一些数据给每个PCM码标注，指明这个PCM码是左声道还是右声道，并标注块的开始位。排队完成后，再把一个时钟信号和这个队列进行BMC编码，得到一个脉冲数据流，就可以传输了。这个时钟信号的频率为采样频率*位数*2。

       不管是I2S，还是S/PDIF，传输过程中PCM码是不会错的，或者说错的机会很少，声音的好坏由什么决定呢？排队的质量！PCM码和PCM数据流的区别就在于后者是队列，加入了时钟信息，如果时钟信息和数据队列有偏差，那DA芯片的转换结果就有偏差。

       我们费尽心思，搞那么复杂的队列，那么高精度的时钟，最终就是为了DA芯片。它是个傻子，你给他送入PCM码，还得告诉它这是哪个声道的，数据头在哪，每个0和1在哪里，什么瞬间开始解码等相关信息，而这些都是通过两个时钟信息以同步的方式指示，可想而知，一旦同步出了偏差，DA芯片这个傻子就只能胡来了。


   
二：CD的优势在哪里？  

    我们用同轴、光纤，AES\EBU连接CD和解码，声卡和解码，都是用的S/PDIF。而CD机内部，连接解码用的却是I2S。I2S还不受线的限制，S/PDIF受线的影响比较大，不是线的材质，而是线的特征阻抗。如果数字线的特征阻抗不是75欧，就会造成反射，使波型畸变，并产生JITTER。这就是数字线会有声音差别的原因，因为根据BMC编码特性，数据脉冲的排列位置如果有变化，直接就使分离出来的时钟发生抖动。所以，两种传输方式比较，I2S无疑占了明显的上风。

   信号由S/PDIF进入解码后，还要经过解调，把信号和时钟分离，并把PCM码组成的队伍解散，去掉那些标注，组成新的PCM数据流，配合分离出来的时钟，以I2S的方式输到解码芯片。经过这番折腾，JITTER又增加了最少几十ps,加上编码时的折腾增加的JITTER,S/PDIF输得更惨了。
   
    所以，CD机对比声卡的优势，在于传输方式及环节简洁。当CD外接解码的时候，也有同样的情况，所以，用独立解码升级CD，只有在独立解码的性能明显超过CD内部解码的时候，才足以抵消这种劣势，获得性能的提升。





三：声卡放音和声卡录音有什么区别？

     这其中差距就大了，你几百几千的声卡，怎么和几万几十万的音频接口比？人家外置，你插PCI上也怎么比？从形式上看，两种“卡”都差异明显，说“因为用声卡录音所以用声卡放音效果最好”，这是个错误

    声卡录音和声卡放音，核心区别还是在数据处理方式上的不同。

    从录音话筒开始，经过话放，到AD，再到工作站，简单地说就是这么个流程，重点考虑AD到工作站后，数据有什么变化。

    AD是个独立的设备，它完成对话筒信号的数字处理过程后，获得了PCM码，然后也把它变成S/PDIF信号，通过AES3，把数据传到工作站内。这时也许有人要说了：“你不是才说S/PDIF这不好那不好吗，怎么录音还用它呢？”是啊，好像看过一篇介绍，平衡的S/PDIF，JITTER更大，这是怎么回事？

    原来，工作站在接收S/PDIF信号后，把时钟信息抛弃了，它只要其中的PCM码，按照排队顺序，把一个一个的PCM码整齐地堆放在硬盘里面，变成一个文件了！并在文件头上记录相关信息，比如采样频率啊，比特率啊，长度啊等等，即使排队乱七八糟，也没关系，因为我接收数据，只是把他放回仓库（硬盘），不用DA。而用声卡就不同了，声卡输出的数据，是给DA用的，所以需要有严格的排队规矩--时钟，我不说了吗，DA是个傻子，一定要给它高精度的时钟，才能让它好好工作。

    这样说大家都应该明白了，以现在的PCHIFI模式，插在PCI插槽上的声卡，使用主板过来的电源，它有能力制定严格的“排队规矩”吗？加上其以S/PDIF输出的先天劣势，HIFI的路程艰难啊！

    没有时钟信息的文件，在电脑里面可以任你颠来倒去地折腾，可以编辑，修改，还可以压缩，可以把他变成FLAC，APE，放在网上流传，N遍都不会错一个码。当我们要播放它的时候，就把这些PCM码按顺序取出来，组成队列，配上时钟及标志位，变成PCM码流，就可以播放了。这个工作叫“解码”，和我们常说的“解码”虽然叫法一样，但实质根本不同，前者是decode,后者是DA convert。

    说道录音，顺便说点花絮。据说录音时AD设置一般以24bit48K为主，96K很少，192K更是难见。多轨录音的数据量非常大，几十轨的数据在混音时，非常考电脑的速度，也耗时，现在很多96K，192K的“母带文件”，都是在工作站上通过软件升频得到的，那些追求高码文件的烧友可能会沮丧了，唱片公司好像从不公布原始采样频率的。




四：直接播放是HIFI媒体播放的终极模式

    直接播放的含义是decode后以I2S模式直接进入DA，省去中间所有环节。

    LINN已经将这种模式运用到了产品上，其decode是由FPGA担当的硬件解码。硬件解码比软件解码有明显的优势，不受软件算法的影响，不占用CPU资源，不会因为CPU资源的变化引起系统时钟的抖动，这种专职的播放设备，配合越来越完善的管理功能，是主流HIFI的必然趋势。

    PCHIFI虽然有种种不足，但作为普通的HIFI还是胜任的，声音虽不顶级但也能令人满意，加上其文件管理的便利，目前也成了燎原之势。无论是PCHIFI，还是传统HIFI，或者是专用播放器，各自都有存在的价值，需要客观全面地去理解看待。如何选择，在于个人。

zuuu

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[s:20]

shinyue

I²S 是个好东西！优质可靠！

S/PDIF 传输不单有个同轴阻抗还有线缆长度距离,还有光纤阻抗、传输距离的要求不同而不同..

基本认同楼主最后一段话..

西柏坡

顺溜同学的精神可嘉，但是这里没有人会很认真的讨论此问题，都是一些靠“耳朵”收货的发烧友，搞不明白您的理论，这个问题多家论坛激烈讨论，谁也没有给出一个让大家服气的结论，其实，根本没有结论，一切都在“摸着石头过河”，想在PCHIFI上有所作为，目前只有高价购买洋货（声音还不是最好），没有其他路可以走，，，，，，

shinyue

另, FPGA 只是芯片的一种高级封装形式,比如常见的CPU、南/北桥、GPU等等都采用了FPGA或FBGA或更高级的封装形式,相比传统的贴片封装有太多优势.

所以,FPGA并非一种物理硬件,而是作为某种硬件芯片的封装方式..

冰燃

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问题靠耳朵收货的,很多也赞成PCHIFI还远没有CD的音质好.懂不懂没关系.就怕某些不懂技术也不懂听的老在那吹,PCHIFI超过CD的等等,多的是了.

普兰

仔细学习！

发烧楼主

目前，hifi级的播放器都是天价，再等等。。。。。。看！[s:20]

老无锡

原帖由 shinyue 于 2010-12-21 12:30 发表
I²S 是个好东西！优质可靠！

S/PDIF 传输不单有个同轴阻抗还有线缆长度距离,还有光纤阻抗、传输距离的要求不同而不同..

基本认同楼主最后一段话..

I2S更加受长度影响。。。。。。。。。。。。。。

朱哲琴

[s:41] [s:41] [s:41] [s:41] [s:41]

如果那么简单获得高音质表现，HIFI马上就灭绝。信吗？

yrm2000

[s:15]

普兰

原帖由 西柏坡 于 2010-12-21 12:31 发表
顺溜同学的精神可嘉，但是这里没有人会很认真的讨论此问题，都是一些靠“耳朵”收货的发烧友，搞不明白您的理论，这个问题多家论坛激烈讨论，谁也没有给出一个让大家服气的结论，其实，根本没有结论，一切都在“摸着 ...

网络搜寻，商品数字音频播放器已出现不少，我在隔壁帖子介绍的第四个案例，烧主使用的就是linn网络播放器，实际试听效果不错。联系关系如图。
按顺溜楼主分析，当属音乐文件（纯PCM码流）进入播放器后，由播放器再处理甚至重新以自己的模式编码，避开可能造成干扰和抖动的传输方式，再进入DA转换器这样就解决了PCM对模拟音频的较好转换。

请教楼主：目前亟待要解决的是CD节目源的导入（抓轨捕获PCM）瓶颈，还是PCM转换模拟信息瓶颈，哪个环节是主要矛盾呢？

[ 本帖最后由 普兰 于 2010-12-21 14:07 编辑 ]

kennyyu

顺流解释的真好。
PS AUDIO的一套硬盘播放也是用I2S接口的。
另外，像QB9这样的USB解码是不是跳出了spdif的时钟问题了呢？

西柏坡

原帖由 普兰 于 2010-12-21 13:52 发表

网络搜寻，商品数字音频播放器已出现不少，我在隔壁帖子介绍的第四个案例，烧主使用的就是linn网络播放器，实际试听效果不错。联系关系如图。
按顺溜楼主分析，当属音乐文件（纯PCM码流）进入播放器后，由播放器再 ...

在中低端价位还没有看见如此产品，重要的是同样2万元要达到CD机同等声音水平（16BT，44.1)，这是一条很长的路。

湘潭恶少

这么说,电脑放的音质还是没法和CD比.