改进数播和PC HiFi播放效果的一些小建议

hihi12

ghostface 发表于 2018-1-26 00:25
好贴，家电难得看到的技术贴。音频系统确实有它的特殊性，特殊就特殊在它是和时间特性高度相关。请教楼主， ...

不好意思，出差没上网，迟复了。请教不敢当，尝试回答一下吧。
WAV、APE、FLAC, ALAC, AIFF等无损格式，以及一些研发/生产数字音频录音设备的公司所开发的无损格式。这些无损格式的数字音频文件存

在着来源的问题，它们都存在着误码、误码累积、误码率的问题。同样地，CD也存在着来源的问题，也存在着误码、误码累积、误码率的问题。

在目前的技术条件之下，数字文件在读取、读写、发送、接收、传输、存储、变更存储介质、对数据进行打包包装/压缩/解压缩/解开包装、信

号交换、信号变换、信号变更、信号处理等环节，存在着误码、误码累积、误码率的问题。对于信号完整性良好的电路，这些所引入的误码、误

码累积、误码率是很微小的，可以忽略不计。如果电路的信号完整性不好，其所带来的误码、误码累积、误码率是很可观的。以CD为例子，CD碟

如果对信号处理环节、压碟环节控制不好之话，其所引入的误码、误码累积、误码率是很可观的，一些劣质的CD碟，其误码率高达10的负5次方

到10的负4次方。CD播放器其读取信号、处理信号的质量，是由光头、伺服、纠错、信号处理等部分来决定的，质量的好坏可以简单地从眼图上

看出来。
对于实时信号的处理，建议特别要注意加强QoS，这里的QoS仅仅是借用网络术语-服务质量一词来加强、突出对实时信号的处理，传输实时信号

的QoS不好时，往往会出现延时过长的问题。对于实时信号来说，特别是对于诸如某些种类R-2R的音频DAC，对于这一类采用并行处理的DAC芯片

来说，根据经验，QoS导致的延时千万不要超过纳秒级；而对于诸如某些种类增量调制型的音频DAC，对于这一类采用串行处理的DAC芯片来说，

根据经验，QoS导致的延时则可以稍微放宽一下，但是千万也不要超过纳秒级，同时还特别要处理好时钟信号以及信号和时钟之间的时序，很多

微弱信号都是隐含在这些时序之间。采用诸如某些种类增量调制型的音频DAC，使用这一类采用串行处理的DAC芯片的解码器、播放器，动态、细

节、分析力、声场等表现不好的话，问题大部分都是由于没有处理好时钟信号，以及没有处理好信号和时钟之间的时序。这在实际的研发、工程

、维护、维修、改装实践之中，已经多次证实。实际上，通过观察诸如三和弦、七和弦这一类协和音的波形亦能发现一些端倪。再举一个例子，

不同的乐队或不同的演奏员、歌唱家等在演奏或演唱一些乐曲时，由于对乐曲的理解、演绎不一样，演奏或演唱的时间会有所不同，有一些还长

达到分钟的级数。这可以比喻为演奏或演唱时间的绝对性。在演奏或演唱的时候，不同乐器在指挥要求齐奏时，齐奏乐器之间的发声时间要一致

（时间偏差不能大于毫秒级，一大于毫秒级人耳就很容易察觉），否则就很容易出现不协和音，从而破坏掉乐曲所要表达的音乐情绪和内容。而

这又可以比喻为演奏或演唱时间的相对性。对于实时信号来说，显然地对于时间的相对性更要加以注意，而对于时间的绝对性只是要求符合行业

标准、产品标准即可。换一句话来说，电路系统、电声系统对于音乐的播放，既强调实时性，也强调即时性。

lszyc

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楼主说得还是比较在理的。

神化道

值得一看，好贴要顶！

www105jdlt

请问一下楼主，如何处理好时钟信号以及信号和时钟之间的时序？

hihi12

www105jdlt 发表于 2018-2-4 00:39
请问一下楼主，如何处理好时钟信号以及信号和时钟之间的时序？

根据芯片的data sheets，data sheets上面有时序图，和对时序的要求。用精密同步电路来同步，用整形电路对边沿整形，修改边沿上升/滚降速率，修改持续时间。

hihi12

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hihi12 发表于 2018-2-4 12:23
根据芯片的data sheets，data sheets上面有时序图，和对时序的要求。用精密同步电路来同步，用整形电路对 ...

有兴趣之话，建议认真研读：（美）普埃克 等著《数字信号处理》、《通信系统原理》、《信号完整性与电源完整性分析》这一些名满天下的经典教材。国外名牌大学相关专业的硕士、博士生教材也有很多优秀之作，对实践很有指导意义。优先推荐研读麻省理工学院、普林斯顿大学、斯坦福大学、剑桥大学等学校的教材。泰克、安捷伦/是德、斯坦福SRS、力科、飞利浦、索尼、三星、苹果、华为等公司的技术白皮书很有参考价值。大部分的经验都是从上述的书籍、教材、技术白皮书等所获得或受其启发而得来的。

hihi12

用信号的时序来传输、隐含一些信息的做法，密码学、保密通信（坦克、潜艇、战斗机的敌我识别系统等）等应用领域里有用到类似的技术手段，早期应用于CD系统的HDCD部分地也有使用了类似的技术手段。

知北游_A

数字信号的完整性至关重要，就DSD系统而言，数字信号的积分即是模拟信号，就PCM而言，BCK,LRCK,DATA,既要保持自身波型的完整，又要保持他们之间的严格的同步关系，所以，音响系统是一个系统工程，数字信号处理，DAT,模拟信号处理，此三者，任何一个环节有问题，音乐的灵魂就没有了。

hihi12

知北游_A 发表于 2018-3-3 15:08
数字信号的完整性至关重要，就DSD系统而言，数字信号的积分即是模拟信号，就PCM而言，BCK,LRCK,DATA,既要保 ...

明白人，顶老兄。

牛牛吃草

楼主软硬兼修，学习了！

wgvf

lszyc

WAV音频数据在现代的PC及网络中存储、传输，由于有多重校验机制，并不存在误差积累问题。不信大家可以做一个RAR压缩文件，上传到邮箱，再下载，再上传，如是100遍，看看还能不能正常解压。

hihi12

lszyc 发表于 2018-3-5 19:12
WAV音频数据在现代的PC及网络中存储、传输，由于有多重校验机制，并不存在误差积累问题。不信大家可以做一 ...

呵呵，在1楼里有说明的。再有一个原因，由于技术的不断进步，误码累积是极小的，小到可以忽略的程度。同时这也不是重点，更何况当误码小到一定的程度之后，比如10的负9次方，再把误码率降低之后，实际的意义已经不够大。进一步降低误码率所带来的改进，和所付出的代价已经不成比例。除非是那些要求极高精度和极低误码率的专用系统，一般才会不计成本地去进一般降低误码率。民用品一般是达到行业标准后，采用其他技术手段去改进信号传输、重播的质量。在数字音频技术出现的早期，误码累积在存储介质转换后，误码累积会大一些。随着技术的进步，误码累积已经很小了。
误码更主要的影响在于容易引入新的延时，从而带来累积延时的问题。相对于参考信号来说，延时不一致极容易影响到时序，而时序的变化又容易带来信号完整性下降。比如在一首曲子里，在0秒到10秒的时间里，信号的延时维持在0.25纳秒到0.35纳秒之间。而对于信号的边沿（上升沿、下降沿），信号的时序要求是偏差在正负0.5纳秒之内。在10.01秒到12.05秒时，由于一些不可控的原因，导致几个信号包的误码率降低，使得信号多了1.5纳秒的延时。这多出来的延时导致信号的边沿（上升沿、下降沿）发生变化，还超出了正负0.5纳秒的基本时序要求，从而导致信号完整性变差。

lszyc

hihi12 发表于 2018-3-10 21:44
呵呵，在1楼里有说明的。再有一个原因，由于技术的不断进步，误码累积是极小的，小到可以忽略的程度。同 ...

CD抓轨之类的，确实有误码问题，但这个不是影响播放效果的关键。

对于播放设备来说，数据流有多级缓存，纠错和重传的时间，在本地读取的情况下，不会击穿缓存。

当前数播和PCHIFI的关键问题是：运算内核和内存的读写产生突发的、音频无关的电流脉冲，这个脉冲在电源轨和地平面上产生干扰，影响芯片的IO时序（ps级的，包括判断电平和门限）。这个目前已经有比较多的厂家意识到这点，并着手解决。

hihi12

hihi12 发表于 2018-3-10 21:44
呵呵，在1楼里有说明的。再有一个原因，由于技术的不断进步，误码累积是极小的，小到可以忽略的程度。同 ...

谢谢！这段时间琐碎的事情多了点，请容后再整理吧。