FPGA那点事之LP6的七种兵器

乐彼客服1 · 发表于 2018-5-17 16:07

本帖最后由乐彼客服1 于 2018-5-17 18:05 编辑

FPGA那点事之LP6的七种兵器

之前两篇文章给大家介绍了FPGA的现状以及目前在HIFI播放器中的一些应用，这篇我们要谈的是LP6上FPGA将会出现哪些与众不同的设计。在正文开始之前我们回答下一些读者的疑问：FPGA只是一个可现场编程的芯片，具体怎么用，用的好不好取决于开发者对应用的理解程度和软件的编写能力，并不是用上FPGA就万事大吉，这只是漫长工作的开始，FPGA芯片本身远远不如开发在其内部运行的那些大型复杂的IP复杂和昂贵。

让THD+N性能翻番的秘密武器

如果让听感很好的R2R DAC，THD和动态性能又翻倍那么会产生什么惊人的后果？LP6中DAC是R2R架构芯片，由很多组电阻构成，电阻匹配精度和热噪声会对DAC性能产生严重影响，这点和Σ-Δ DAC依靠数字电路做噪声整形并进行调制推到带外的原理完全不同，和Σ-Δ DAC相比R2R DAC由于没有做Σ-Δ调制也没有做噪声整形所以听感更加自然，但噪声和谐波份量则会高出不少，造成THD+N性能难以做好。

大家可以仔细对比下优化前后FFT扫描结果的变化

为了改善这种状况，我们对直通模式的LP6做大量FFT分析，找出谐波分布规律，经过无数次编写和改善算法，再加上无休无止的实验，依靠FPGA内多组DSP（FPGA内DSP详细描述请见第二篇浮点怪兽章）的强大运算能力，成功的将有害谐波降低，THD性能竟然提高了3到9分贝。对数字敏感的烧友可能一下就振奋起来：6个分贝就意味着性能提升一倍，LP6整机的THD+N在目前已经低至-105db（0.00055%），直接打破了PCM1704U-K保持的R2R DAC THD+N性能记录-101.9db （0.0008%），当然性能仅仅是好声的基础，我们LP6钛版在算法工程师和硬件工程师的配合下，将R2R DAC原本自然醇厚听感的基础上即增加了声音密度，THD+N还能做到更低，我们的工程师们所付出的努力总算得到了回报。

THD+N性能

玩法更多、工艺更先进的超级“DF1704”

当大家拆开很多经典R2R DAC台机时，总能看到一对熟悉的搭档，比如PCM1704 DAC旁经常出现DF1704滤波芯片的身影，为什么？因为单纯只使用R2R DAC在很多频段上声音比较干和硬，听感单调，这时DF1704这类滤波芯片就发挥了突出的作用，利用其内部过采样等功能大大提高R2R DAC很多频段上的听感。

DF1704和PCM1704可谓是一对经典组合

我们设计LP6时，DF1704芯片早就停产，市面上只有拆机货，技术老化，工艺陈旧，支持采样率低，滤波器种类只有区区两种。现在主流FPGA都是28纳米以内工艺，而过去音频数字芯片一般采用0.35微米制程，所以在功耗性能及使用灵活度远远不能满足现在和未来的需求。在这个数字技术突飞猛进的时代里，只要拥有大型FPGA，配合编写完善的算法IP，其内部庞大的数字资源可以让我们随心所欲的发挥，性能和扩展性可以做到远高于DF1704芯片的水平，后续甚至可以开发出自定义滤波器功能，满足几乎所有烧友的不同听感。LP6内部的FPGA此时起到的作用相当于一个多种数字滤波功能，工艺先进，功耗超低的超级DF1704芯片，当然也可以既不使用数字滤波，也不做超采样处理，也就是NOS。

滤波器种类

无损DSD PCM转换

很多烧友知道R2R DAC是没有DSD相关接口的，纷纷询问LP6怎么支持原生的DSD？这个问题问得好：我们可以用FPGA实现AKM公司AK4137芯片相同的功能，这颗芯片可以做到DSD PCM近乎无损的转换。虽然DSD和PCM编码制式不同，但它们都是以数字形式来记录一段连续波形，换句话说，本质上都是数字信号，这种转换一般不会影响性能，只要有足够多的运算资源和好的转换算法就可以做到无损转换。由于LP6选用的FPGA资源足够而且更擅长数据的并行处理，所以转换效率高，设计也更方便灵活。

DSD和PCM的相互转化是可以做到24bit内没有性能损失

媲美专业机的自定义EQ

在发布LP6以前，已有很多烧友向我们提问：“为什么乐彼机器只有固定的几种EQ，能不能做自定义EQ？”答案是：自定义EQ设计起来很容易，但是之前机型FPGA资源不足，依靠本机内嵌MCU完成EQ调整，而MCU并不适合做大量的并行数据处理，所以EQ性能确实捉襟见肘。现在好了，有大型FPGA内庞大的DSP块撑腰，以前不敢想的现在就能轻易实现。LP6除了自带一些经典EQ外还拥有多组自定义EQ，这次的EQ可不是什么样子货，完全可以媲美很多专业EQ机听感的。

LP6自定义EQ界面

一台LP6，一块FPGA，七种HIFI兵器

一台顶级R2R HIFI播放器，如果必须拥有大型数字滤波器、THD性能倍增、无损DSD转PCM、高性能自定义EQ、高精度时钟源、高带宽接口、超低抖动SPDIF OUT（其它三种功能的详细介绍请见FPGA这点事第二篇）这七种功能，假设这七种功能各自使用一颗单独的高性能芯片，还会有多少电路板面积能从容布置低通滤波器、放大器、DAC等对听感至关重要的模拟部分关键电路？

何况实现这七种功能的单独芯片，有的市场中根本没有，有的性能完全达不到我们要求。而LP6只使用一颗大规模INTEL FPGA就高水准的实现了以上7种应用，其中不少还是独门绝活：比如INTEL的工程师也很好奇我们是如何提高R2R DAC芯片的THD性能的，因为目前最好的R2R DAC芯片的纸面性能还没有我们整机高，这七种兵器合一后终于成功敲开IFTD的大门。感谢工程师的灵感，感谢FPGA，这种庞大的可编程、并行运算的逻辑单元芯片为我们，为播放器，也为未来撰写了无数可能。

乐彼客服1 · 发表于 2021-12-30 09:48

g37han 发表于 2021-12-28 11:34
请教客服一个问题，LP6的FPGA好还是P6 PRO的FPGA好

您好，LP6采用的是工规大规模Intel FPGA，P6系列采用的是国产的高门数FPGA，两款都是优秀的芯片：
LP6 FPGA介绍：http://www.erji.net/forum.php?mo ... =2110506&extra=
P6 PRO FPGA介绍：http://www.erji.net/forum.php?mo ... =2213695&extra=

g37han · 发表于 2021-12-28 11:34

请教客服一个问题，LP6的FPGA好还是P6 PRO的FPGA好

tony5yu · 发表于 2019-12-6 11:30

LP6 TI里的FPGA应该很厉害

乐彼客服1 · 发表于 2019-6-14 16:44

g37han 发表于 2019-2-25 10:03
我看到坛里巡回文章不是铜镀金外壳么？

铜镀金那是标准版本，钛版的就是使用的整块五级钛胚料CNC出来的。

g37han · 发表于 2019-6-13 13:14

sesto 发表于 2019-2-25 11:44
LP6有两个版本，普通版是铜镀金外壳，而ti版是五级钛外壳

看到黄金版还以为又出了种新型号呢

sesto · 发表于 2019-2-25 11:44

g37han 发表于 2019-2-25 10:03
我看到坛里巡回文章不是铜镀金外壳么？

LP6有两个版本，普通版是铜镀金外壳，而ti版是五级钛外壳

g37han · 发表于 2019-2-25 10:03

乐彼客服1 发表于 2018-12-18 16:32
没办法，谁叫老万以前是在AMD搞显卡的呢，呵呵，不过这里Ti指的是钛外壳。

我看到坛里巡回文章不是铜镀金外壳么？

乐彼客服1 · 发表于 2018-12-18 16:32

icge 发表于 2018-9-8 15:22
完全是英伟达的命名啊

没办法，谁叫老万以前是在AMD搞显卡的呢，呵呵，不过这里Ti指的是钛外壳。

gaoshanhule · 发表于 2018-9-15 08:03

从前面几篇文章中知道乐彼lp6使用了r2r网络ad5790，d/a改善噪音和温飘。还提及了adi工程师建议电源要求比较高。不知道ad5790是否采用了模拟34伏特高压供电？同时电阻网络供电是否应用了5伏特和10伏特基准源供电。如果采用高压d/a芯片供电，那么为了低噪音，可以不用运放放大信号，而是采用r2r电阻网络降压输出就好，这样可以避免了有源器件的噪音，同时信号的相位移动也是很小的。

icge · 发表于 2018-9-8 15:22

完全是英伟达的命名啊

westvleteren · 发表于 2018-9-8 15:21

L6 LP6

九峻山之巅 · 发表于 2018-9-8 10:44

好不好已经不是大家关注的重点了

满脑子想的都是既然这么好，那买不买得起呢？买不起，你给我说个球？拉仇恨呢？

wallace1029 · 发表于 2018-9-8 03:30

在没有公布价格之前，你把你家机器说的越好，越是招人恨，因为很多人都会觉着买不起，然而又非常想要，你说你们可不可狠

煤老板 · 发表于 2018-9-7 13:56

大跃进

gaoshanhule · 发表于 2018-9-6 22:44

赛弗隆4系列fpga吧？怎么不考虑ti的系列音频dsp呢，那个更专业速度更快，更合适。66ak2h14就是很不错的多核处理芯片。

乐彼客服1 · 发表于 2018-8-26 19:59

wangda0min26 发表于 2018-8-26 17:50
你就说多少万，能不能秒索六万就行了

还是那句话，要对比声音，我们欢迎现场对比，要对比设计师的功底，可以第三方实验室验证整机噪声，各种音量下的THD+N等，要对比工艺和外观也欢迎指点。

wangda0min26 · 发表于 2018-8-26 18:50

dfei 发表于 2018-5-21 09:43
看样子已经在FPGA方面秒和弦了，定价不来个10万实在对不起工程师这么辛苦的研究，这音质已经不是世界之巅的 ...

回复精妙

wangda0min26 · 发表于 2018-8-26 18:41

脑残为王年代发表于 2018-5-19 14:27
哦，那就是还没hugo2好

喜欢这么直爽的提问

wangda0min26 · 发表于 2018-8-26 17:50

你就说多少万，能不能秒索六万就行了

exportzhou · 发表于 2018-8-26 17:20

看了好几篇客服关于LP6的帖子了。我觉得厂家开发高端型号本身无可厚非，既可以在技术方面尝试新东西，锻炼队伍，市场方面又可以拓展覆盖的用户范围，本身不能说有啥问题，甚至对国产厂商来说值得鼓励，往上走为什么不行。

大家吐槽的地方我也有共鸣，文案方面有使偏了劲的感觉，不光方向歪了，还有点用力过猛。跟黄金比，几千个电容相连什么的，读下来味道有点怪。。。强大的堆料怎么介绍得好，是不是可以再考虑一下。另外就是有帖子也回复了，除了说堆料，介绍一下声音吧，调音啊这些也讲讲，因为最终耳朵听到咋样才是王道，堆料用不好岂不是白搭。

现在最终产品和价钱还没出来，不过有自家L6的价钱以及乐图的墨菊和凯音N8在哪，大家都能估计出不便宜，所以要吐槽。原因有很多，以我的理解，或许原因之一，是用户的“被抛弃感”。意思是，乐彼在中低端做出了些东西（当然L6算高端吧），赢得了相应市场定位的用户，用户的情感连接是摆在那的，现在LP要走到大几万的更高端了，确实是只能覆盖或许1%的用户的市场分割了，那原来的老用户有可能觉得自己再也没法享用之前那种自己能担负得起的性价比的产品了。这种疏离感让人觉得“LP变了”。。。。当然，纯属个人简洁。如果小米那一天不做红米系列，小米系列也全涨到3000以上了，是不是会有类似的情感反应呢？

说到底，还是交给市场决定吧。我觉得凯音和乐彼产品线还算全，从低到中到高都有，又不是只标帮自己高端只做所谓高端，用户总是有得选的。有厂家愿意拼劲全力做个高端货，我是乐见的，让我们看看国产播放器跳起来能摸高到哪里嘛，凭什么国产东西都只能在中低端徘徊呢。

最后，客服有啥新消息啊？关于上市日期和价钱

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