谈谈电脑分频。。。（上）

fqj007

      PCHIFI这个概念早就提出，但目前为止，大多数人的pchifi系统中，电脑就只充当音源（或数字音源）的角色，也就是相当于CD机或转盘的作用。但以电脑强大的运算能力又岂止能做做音源这么简单呢，用电脑来分频也是小菜一碟。
    电脑分频可以看作是数字分频的彻底界面化，而完成这个分频工作所需的音频接口（声卡）、软件、电脑主机等是可以自由组合的，灵活性可玩性也要大很多。下面结合我这两年玩电脑分频的经验谈一下。

1、分频原理。
有用过LspCAD做分频的朋友都知道，分频器无非要具备两个特征：1、具有一定频响幅值的电增益；2、具备一定的电相位。这两个特征可在分频模拟完成后查看电增益曲线、单一相位以及群延时这几个图。用电脑分频的话我们只需用软件来处理频响增益与相位就能得到最终所需的频响曲线了。

2、关于相位与延时。
延时*频率*360°=相位，相同的延时在不同的频率有不同的相位差，而电脑软件中只能调整整频（整轨）的延时，假设分频点在2khz，而上下两条频响在此处的相位相差了60°，那么就需要调整延时 60/360/2000=0.083ms了，当然这里还涉及是否最小相位系统的问题，这个以后再提。

3、关于测量。
电脑分频还需要测量吗？太需要了，但测量与论坛的教程有一个很大的区别：教程里justMLS声卡校正是要接上套件再校正的，目的是将声卡以及套件本身的频响与相位的影响排除在外，因为测量的对象只是音箱的本身，与音箱做好后搭配什么器材来听无关。而电脑分频系统是需要分频软件、声卡、功放、音箱等来共同完成的，他们对最终声音的频响与相位的影响都必须考虑在内，所以在justMLS声卡校正时以上环节都不能接在校正回路中，甚至连声卡本身也不能。那么怎样校正呢？答案是——内录（loopback），内录是指数字信号不经过声卡物理接口而直接返回软件内部，这样的回路信号是无损的，信号的频响与相位是绝对没有变化的，电脑分频的测量就是要建立在这样一个绝对正确的内部参考点上。当然，无论教程的测量还是电脑分频的测量，都有一个共通点就是mic与话放都是没有在校正回路上的，虽然他们的相位不用考虑，但频响，特别是mic还是有所校正为好。

4、电脑分频的流程。
以一个两分频为例：播放器播放音频文件——将数据流loopback导入混音软件（VST宿主）——混音软件将音频信号复制为两轨——两轨各自添加分频所需的效果器——由声卡输出分频后各路信号（左高、右高、左低、右低）——4路同步音控前级（多声道前级）——4路后级（或多声道功放）——分别独立接左右高低4个单元。

5、所需的硬件。
从前面看到，整个电脑分频系统无非就是由PC、声卡、前级、后级这些硬件组成，下面就他们的具体要求说一下：
(1) PC。无论台式机还是笔记本电脑，首要要求是系统稳定，死机不是闹着玩的！其次机子速度不能太慢，运行分频CPU占用率尽量不要超过30%，以腾出更过的资源做其他程序，当然让电脑专门来运行分频就最好了。
(2) 声卡。首先必须是多声道声卡，基本要求是多声道模拟输出，要高端玩法多声道数字输出也行，但后面要接多台解码器或多声道解码器。2分频需要4声道模拟输出，3分频需要6声道模拟输出，如此类推；声卡驱动要支持ASIO，并且能与WDM驱动同时运行，分别对应混音软件（VST宿主）和播放器使用；驱动程序要支持内录（loopback），且loopback的那组通道不能用于模拟输出或占用了模拟输出的通道以致物理输出不够用，如果驱动程序有虚拟通道用于loopback就最理想了；低延时等待，如果延时太高可能无法完成测量；最好能支持24/192，分频精度会高点，具体的用法以后会提到。
(3) 前级。这里需要一个多声道同步音量控制的前级。目的有二，一安全、二音质；使用模拟（或内部是模拟）的方式来控制总音量，那怕前端PC死机了，这里有个总音量限制着，不至于令后端设备伤的太重。数字方式控制音量有一个坏处就是会降低bit数，如果前端位深不够高，音量越小音质损失越大，这就是为什么要求声卡最好支持24bit或以上，就是为了分频衰减电平时减少损失。另外多声道音控要求调整电平时的一致性，误差不能超+-0.2db，且调电平时相位不能有波动。符合这样的要求像3310、2310、2311这些芯片并联使用就很好用，数字方式控制，内部是电阻矩阵。
(4) 后级。一个单元需要一路功放是必须的，而各路功放要求完全一致是充分但不必要的。或许有人会担心音色搭配的问题，这里要说的是三分频的话，中、高频用的尽量一致，低频有的可有的放矢。经济点的玩法是中、高频单元用功率小点的功放，低音单元用功率大点的，只要都满足各频段内最大不失真功率就行了，各台功放的增益（放大倍数）尽量不要相差太远，要高也尽量是低音功放比中高频功放高些，以使分频软件的增益调配在可控范围内。还有一个很重要的问题是，接高音单元的功放保护电路一定要完善，因为高音单元是裸接功放使用的（加个输出牛也未尝不可，既可隔直又可调调音色）。

6、所需的软件。
播放器、声卡驱动程序（枢纽作用）、混音软件（VST宿主）、效果器（VST插件）
（1）播放器。像fb2k这些都可以，要求能以24bit位深播放，并最好带SRC升频功能（仅用整倍数升频）。24/192这个如果要要求，那么所有软件环节都必须支持才有意义，下面就不重复这点了。
（2）声卡驱动程序，实质就是声卡的要求，最主要用到内录loopback 和 音频路由的功能。
（3）混音软件（VST宿主）。这方面的软件很多，几乎任意一个流行的混音软件都能满足，譬如Sawstudio、Samplitude、cubase 这些都可以，简单一点纯VST宿主的话玉米Maize Studio 也可以。
（4）效果器。针对分频所需的频响增益与相位调整，对应就是参数EQ和延时器VST插件。这些效果器插件太多了，甚至一些大型混音软件本身就带了这些效果器了，可以根据不同要求去选择与搭配。

7、提几个需要注意的问题。
（1）必须充分考虑电脑分频的风险，以上经验是收获与在牺牲几对高音单元的痛苦之上的，要玩电脑分频必须有充分的心理准备，最好高音单元也多准备一两对看门口。
（2）电脑分频影响音质的环节很多，软、硬件的选取固然有档次之分，但测量与调试也很重要，建议在熟悉传统分频器制作与测量的基础上再去弄电分会事半功倍些。
（3）电脑分频需投资的环节比较多，要量力而行，这玩意不是人有多大胆就地有多大产的。

idsp2012

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我来泼盆冷水。
目前的各种数字播放器，包括电脑，都不是实时系统。
意思就是，算法到声卡输出之间有个很大的缓冲区，无法精确控制播放时间的。
做为双声道使用没有问题，但是做为电子分频应用就很危险，一旦高低音声道间出现了相位差，那个味道就破坏了。高低音相位差是电子分音系统大忌。
所以，别用电脑做电子分音。最好用专用的实时处理音频设备。

fqj007

idsp2012 发表于 2012-3-3 17:18
我来泼盆冷水。
目前的各种数字播放器，包括电脑，都不是实时系统。
意思就是，算法到声卡输出之间有个很大的缓冲区，无法精确控制播放时间的。
做为双声道使用没有问题，但是做为电子分频应用就很危险，一旦高低音声道间出现了相位差，那个味道就破坏了。高低音相位差是电子分音系统大忌。
所以，别用电脑做电子分音。最好用专用的实时处理音频设备。

实不实时要看电脑配置，配置高的总处理延时在几十毫秒内，基本察觉不到，一般的CD机、解码器处理也有延时，只是比较低你没察觉。电脑为了安全性，设置大点缓冲也没什么，就是按下播放键声音晚出来一点而已，对聆听没啥影响，但处理出来的数据其值域与相对时域是正确和稳定的。相位差很好解决，这个只有用过了且用好了才明白
倒是危险性确实难以避免

ex1890

有好的软件的话,对频率分配来说,计算机平台强大的处理能力是完全可以胜任的,而且是小小菜一碟~
很好的设想,也是个很好的商机!!!

3e1024

支持楼主，我们这里有一大帮人在玩pchifi，其中有人在这么玩，也是成熟的技术。
这种玩法在专业录音室都是这样搞的，自己搞不好就请教他们，接近专业，但玩hifi的有相当一部分人坚持CD。
时代有差异了。

sunrong

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我的高音和低音，因为摆位前后差25厘米，处理器调整低音延时0.7ms。所以说几十毫秒，差之千里了！[s:97]

fqj007

上一个简单的流程图

fqj007

sunrong 发表于 2012-3-3 21:44
我的高音和低音，因为摆位前后差25厘米，处理器调整低音延时0.7ms。所以说几十毫秒，差之千里了！

几十毫秒是指播放的总延时，各单元之间的相对延时是在分频时对齐处理好了，再统一加上播放总延时的

sunrong

fqj007 发表于 2012-3-3 21:55
几十毫秒是指播放的总延时，各单元之间的相对延时是在分频时对齐处理好了，再统一加上播放总延时的

哦！这样啊！如果分频后不存在不同频段的延时，那就没有问题。[s:21]

bebear

关键问题是，这么一搞，电脑就废了，不能打游戏不能在线听歌……除非找台300块钱液晶坏掉的废笔记本专用于分频，那还不如用电分好了，也就几百大洋。

fqj007

bebear 发表于 2012-3-3 22:31
关键问题是，这么一搞，电脑就废了，不能打游戏不能在线听歌……除非找台300块钱液晶坏掉的废笔记本专用于分 ...

几百大洋的电分能出这样的功能与效果？！求推荐

bebear

fqj007 发表于 2012-3-3 22:59
几百大洋的电分能出这样的功能与效果？！求推荐

哦，是啊，要算上参量EQ，那得数分了。

bebear

fqj007 发表于 2012-3-3 22:59
几百大洋的电分能出这样的功能与效果？！求推荐

用第二台电脑做分频是绝对可行的，安全性与稳定性可提升一个数量级，多声道内置声卡大多都支持数字输入，虽然比较隐蔽，以CD数字输入的形式。

bebear

idsp2012 发表于 2012-3-3 17:18
我来泼盆冷水。
目前的各种数字播放器，包括电脑，都不是实时系统。
意思就是，算法到声卡输出之间有个很 ...

实时问题，只是一个可能性而不是一个确定性，对底层的处理机制相信没几个人能了解。
我不认为实时性会有问题。

idsp2012

bebear 发表于 2012-3-3 23:29
实时问题，只是一个可能性而不是一个确定性，对底层的处理机制相信没几个人能了解。
我不认为实时性会有 ...

为啥我说风险大，主要是最近刚好在做声卡项目，不过不是hifi用，是工业测试用的。
最近的工作研究发现，如果用多声道声卡，同步性相对好。
内置声卡同步性比USB等外置声卡要好很多。
如果是多块声卡，那么是基本做不到同步性的。
还有就是ASIO，精准同步很难保证，ASIO是单个声道单独处理的，受高层应用程序影响很大。

另外还有，大家这些高烧对音响要求那么的高，我敢说哪怕1ms的延时，也是大家不可接受的。哈哈哈，相位差可是影响音质的大忌。我们这些拿音响当背景音乐的人倒是无所谓，哈哈哈。