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[长文] 重新理解:传输jitter、同步与异步、软件播放(更新完)

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发表于 2024-10-1 00:37 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |正序浏览 |阅读模式 | 来自上海 来自 上海浦东新区
本帖最后由 wxwxwx0 于 2024-10-2 12:59 编辑

本文目的是重新梳理以下主题,试图从一个整体视角来分析、理解它们之间的关系,并回应实践中遇到的各种问题:
jitter是什么?如何产生的、如何消除
同步与异步的传输
音频播放软件与架构;bit-perfect与实时性
“异步”是否真的解决问题?
理想与现实的指引


一、抖动
数字音频由两种成分构成:信号值(16/24bit字长)+ 时间轴(采样率)。要实现音频回放:信号值转回成电压、采样率转回成时间轴。
而抖动就是采样间隔的时间飘移,但我们关注的应该是最终回放时的抖动。

主要的抖动来源
1)时钟的固有抖动
2)数据读取产生的抖动
3)电源噪声、射频/电磁干扰引起的抖动
4)数字传输过程中的抖动

而数字传输过程中的抖动是本文的重点,又可分为以下:
1)线材本身引入的抖动
2)前端的电源噪声、电磁干扰“传导”到DAC
3)前端时钟系统的不稳定:尤其是各种同步传输方式,前端时钟的不稳定会“传导”到DAC
4)速率匹配(实时性/效率)问题:人们一般不会说这属于“抖动”,因此它的影响被低估了

关于抖动影响的误区
为什么强调 “最终回放时”的抖动?因为真正有意义的是DA转换后模拟信号的抖动。有一个很好的图解释了这一点(见参考⑤)


不是说只有DA部分存在抖动,而是无论哪一种因素,要看它如何影响了最终的模拟信号从而被听到。
ps: 也有人讲抖动时会包含DA转换时参考电压的抖动问题,这个不在本文讨论范围

抖动的类型
总体分为两种大类:随机抖动(Random Jitter) + 决定性抖动(Deterministic Jitter)。
决定性抖动下面又有一类叫相关性抖动(Data Dependant Jitter),也就是与音频数据本身有相关性的抖动。通常认为相关性抖动对声音的影响更大。


重点在于:不同因素产生的抖动,由于具有不同的(时域/频域)分布特征,对声音的影响(方面/程度)也是不同的。(但这方面研究和资料比较少,这也是为什么jitter一定程度上仍然处于玄学领域)

“但是你能听出来吗?”
应该换一种问法:jitter如果已经很小了,它还会明显影响(长时间的)听音体验吗?或者说它直接影响转盘的声音档次么?从实践中得到结论:是的
根据AES杂志的研究:16bit DAC高于120皮秒的P-P jitter,以及20bit DAC高于8皮秒的P-P jitter都是可以听到的。但实践中人们觉得这个门限应该远远更低。(见参考①)
实际中对声音的影响:通常认为会明显影响到结像(让声音失去“现场感”),以及明显影响到低频表现。

减少传输抖动的思路/技术实际中是各种手段的组合/叠加)
0)减少电源噪声、电磁干扰的影响:既要减少本地影响,又要隔离前端到后端的串扰
1)通过PLL来重构一个(相对于音源直接提供的)“更干净”的时钟;进而可以通过级联PLL来得到更好的结果
2)通过ASRC(Asynchronous Rate Converter)处理数据,使之“重新匹配”到DAC自己的时钟域
   -- 理论上一个很大的buffer就足以隔离不同的时钟域,但实际很少有这么做的
3)反过来以DAC的时钟域做主控,让前端被动地“送数据”,这就是所谓的异步(异步USB、常规的以太网方案)


二、同步与异步传输

音频传输与数字传输
首先应该区分音频传输与数字传输(尽管它们实际上都是数字):
SPDIF(光纤/同轴)、AES/EBU这种是实时的音频传输,单向协议(没有反馈通路)。接收器的时钟需要锁定在传输流上,因此前端的时钟不稳定会传导给DAC,最终可能引起jitter。
之所以说是音频传输,是因为总线的速率(基本上)就是音频采样率,因此总线不仅作为一种传输链路,它的速率本身也是要传输的信息。
而在数字传输领域,总线速率与数据完全无关,你传输的不是音频流而是数据包。

USB
USB本质上不是专用来传输音频数据的,USB的传输是以固定时间间隔形成一个帧,包含了发送给同一个Host控制器下的不同设备的若干个数据包。全速下每1ms±500μs生成一个帧;高速下每125us±0.0625μs生成一个帧。
音频传输采用了USB提供的一种专用模式:Isochronous(等时/同步传输)。这种模式一定程度上保证数据的实时性与带宽,而没有错误重传。

因为Isochronous本质上是实时传输,前端与后端的时钟需要保持一致,因而有了三种具体如何实现同步的方式:
1)同步 synchronous
2)自适应 adaptive
3)异步 asynchronous

在同步或自适应方式下,界面需要不断调节自己的时钟来跟随前端时钟。
而在异步/ASYNC方式下,USB界面要负责流控:自己决定前端的每个frame中应该发多少数据,使用一条额外的反馈通路将这个信息反馈给前端,前端以此被动“校准”自己的发送速率。
在参考
中也可以看到:对USB的驱动程序来说,异步方式唯一的区别只是 “下一个传输的数据量”的计算方法上有区别。

对数据传输来说,线材的抖动影响几乎可以忽略不计(尽管理论上线路抖动可以引起误码;这不等于线材对声音没有影响,但不是本文的重点);而“异步”的设计理论上又可以消除前端时钟的影响,让DAC完全按自己的时钟自由运行,看起来很美好?
但这里无论是同步还是异步,实际根本上都是“实时传输”。区别只在于系统的哪个环节在主导时钟,然后整个链路如何去做相应的速率匹配/流量控制。







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发表于 2026-3-12 22:53 | 只看该作者 | 来自广东 来自 广东深圳
mark了
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发表于 2026-3-10 10:35 来自手机 | 只看该作者 | 来自安徽 来自 安徽蚌埠
我的意思是,平时很喜欢逛论坛,看着大家讨论不同耳放耳机解码挺有意思的,也购买了不少耳机和耳放,当成业余爱好,理解不同声音各自喜欢,也对不同器材的声音差异有兴趣,但没上升到科学的角度,我自己专业要求如果要严肃的讨论专业问题那就一定要有材料数据方法的支撑,因为学术不规范甚至造假对我们专业来说不可接受!但玩音响耳机我觉得没必要吧,每个人的听力是有差距的,每个人的接受程度也不一样,每个人的喜好追求也有区别,其实我挺赞同耳朵收货的说法,本意并不是一定要反驳什么东西,毕竟大家都是一种爱好来到这里!
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37
发表于 2026-3-10 10:25 来自手机 | 只看该作者 | 来自安徽 来自 安徽蚌埠
不太懂,也不想惹争议,每个人都有自己的认知和想法,我只是想说说自己的想法,不知道音频有这么多说法,那些科研单位或者大数据计算平台里的数据传输不知道有没有这么多讲究,按理说那个精度要求更高吧,如果能发表在正规专业刊物,能严格的通过科学验证,比如双盲实验或者其他方法证明有统计学意义,在万方知网能查到我就相信!正常符合规范的不同线材器材进行的数字数据传输造成的声音变化我理解不了,数字模拟转换有区别我能理解!附带一个专业文章举个例子,不知道楼主能不能找到一些类似的专业有出处的文章链接!

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36
发表于 2026-3-10 09:40 | 只看该作者 | 来自北京 来自 北京
wxwxwx0 发表于 2026-3-9 17:34
是的我自己的pchifi小系统就是这样,不敢说程度上一样(但也完胜我15年来听过的所有其他)至少取向一样

ai写了具体论据,你的反驳没有具体论据
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35
发表于 2026-3-10 09:19 | 只看该作者 | 来自广西 来自 广西南宁
同步异步都没错,都是用钱来累 声音真实度。
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34
 楼主| 发表于 2026-3-9 17:34 | 只看该作者 | 来自上海 来自 中国
xiaotan02 发表于 2026-3-9 15:47
其实低抖动的声音就是二嫂vrds转盘加钟,然后播放高品质sacd,可以得到非常立体、空间感强、背景极黑,仿佛 ...

是的我自己的pchifi小系统就是这样,不敢说程度上一样(但也完胜我15年来听过的所有其他)至少取向一样
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33
发表于 2026-3-9 15:47 | 只看该作者 | 来自广东 来自 广东深圳
本帖最后由 xiaotan02 于 2026-3-9 15:48 编辑

其实低抖动的声音就是二嫂vrds转盘加钟,然后播放高品质sacd,可以得到非常立体、空间感强、背景极黑,仿佛在现场,能感受现场空气那个效果。试听下p1x五件套就明白。pcfi应该尽量接近
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32
 楼主| 发表于 2026-3-9 13:32 | 只看该作者 | 来自上海 来自 中国
_yuan_ 发表于 2026-3-5 11:31
现在有 AI 了各位,把文章往 AI 里丢就对了:

“分析得很透彻,所以很正确” 同样可能是错觉,它完全站在一种hifi工程师的视角和语料库里,工程师尚且不懂实际听感受这些因素的影响有多少,你指望AI懂听感?

“可证伪”是一种前现代的科学思想,了解一下实证主义和贝叶斯主义。
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31
发表于 2026-3-5 11:51 | 只看该作者 | 来自美国 来自 美国
谢谢lz分享
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30
发表于 2026-3-5 11:31 | 只看该作者 | 来自福建 来自 福建三明
本帖最后由 _yuan_ 于 2026-3-5 11:37 编辑

现在有 AI 了各位,把文章往 AI 里丢就对了:


先给结论:
**从音响用户的角度,这篇文章有不少技术信息,但整体叙事是“半对半错”,而且存在明显的“把工程问题解释成听感问题”的倾向,因此确实容易误导用户。**

我分几层说为什么。

一、文章前半部分其实是基本正确的

前面关于 jitter 的基础部分,大体是符合工程定义的:

* jitter = 采样时间的不确定性
* 只有在 **DA 转换后变成模拟信号** 才会变成可听失真
* jitter 有随机 / 决定性 / 数据相关等类型
* PLL / ASRC / FIFO / async 等都是常见技术

这些在工程文献、AES 论文里都能找到。

所以**技术名词本身没有问题**。

问题出在后半部分的推论。

二、核心误导:把“可能的耦合路径”当成“听感解释”

文章的逻辑其实是:

1 jitter 会影响声音
2 jitter 可能来自很多地方
3 这些地方可能耦合到 DAC
4 所以很多设备、软件都会影响声音

这个逻辑有一个问题:

**可能性 ≠ 实际显著影响**

在现代数字系统里,大部分链路的 jitter **早就被工程手段压到极低**。

例如:

USB audio async DAC
典型 jitter:

几十飞秒到几皮秒

而人耳可感知门限大约:

几十皮秒到几百皮秒级

换句话说:

**工程上已经比听觉阈值低一到两个数量级。**

这就是为什么很多 AES 工程师一直强调:

**现代 DAC 的 jitter 已经基本不是问题。**

三、文章把“系统行为”解释成“jitter”

这是最大的问题。

例如文章说:

不同播放器
不同 OS
不同线程优先级
push / event 模式

都会影响声音。

这在工程上非常可疑。

原因很简单:

只要满足两个条件:

1 bit-perfect
2 buffer 不欠载

DAC 接收到的数据流 **完全一样**。

而 DAC 的本地时钟 **不会因为 CPU 线程优先级变化**。

所以:

**这些软件设置不可能改变 DAC jitter。**

如果真的听出区别,可能原因是:

1 心理声学 / 期望偏差
2 电源噪声耦合
3 模拟级差异
4 音量差
5 测试方法不严谨

但文章直接把这些现象归因于

“jitter 分布变化”

这其实是:

**用一个看似技术的词解释未知现象。**

在科学方法上这是不成立的。

四、文章还有一个典型 HIFI 逻辑问题

文章多次使用这种结构:

> jitter 测量差不多,但声音不同

然后结论是:

> jitter 分布不同

这在工程逻辑里属于:

**不可证伪解释。**

因为:

如果 jitter 大 → 解释成立
如果 jitter 小 → 说分布不同

那这个理论永远不会被推翻。

这就是很多工程师批评 HIFI 讨论的原因。

五、对用户真正有意义的结论其实很简单

对普通用户来说,真正重要的只有几件事:

1 DAC 本身设计
2 模拟输出级
3 扬声器 / 耳机
4 房间声学

而不是:

* USB 线 jitter
* 播放软件 jitter
* 线程优先级 jitter

现代 DAC 的 jitter 已经低到:

**远低于扬声器失真。**

举个典型数量级:

DAC jitter 失真
≈ -130 dB

扬声器失真
≈ -40 dB

差了:

**90 dB**

所以工程师常说一句很直接的话:

**在音响系统里,jitter 早就不是主要问题。**

六、为什么这种文章很容易在音响圈流行

因为它具备三个特点:

1 使用大量技术术语
2 逻辑链条很长
3 很难验证

这会产生一种感觉:

**“解释得很深,所以很专业”。**

但实际上:

很多推论没有实验支持。

最后给你一个非常简单的判断标准:

如果一个理论认为

* 操作系统版本
* 播放软件
* 线程优先级
* USB 线

都会明显改变声音

但又没有 **可重复的盲测实验**

那它大概率属于:

**音响玄学,而不是工程结论。**

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29
发表于 2025-6-27 13:06 | 只看该作者 | 来自上海 来自 亚太地区
这才是好文 拜读收藏
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28
发表于 2025-6-27 10:10 来自手机 | 只看该作者 | 来自广西 来自 广西南宁
好文,优质内容收藏了
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27
发表于 2025-6-27 09:44 | 只看该作者 | 来自浙江
科普文章,顶起来给新手看看。
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26
发表于 2025-4-24 20:01 | 只看该作者 | 来自上海 来自 中国
从视频播放来说,为了保证音视频同步,USB Audio设备还是用同步时钟模式更理想。
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25
 楼主| 发表于 2024-10-10 21:18 | 只看该作者 | 来自上海 来自 上海浦东新区
顶一下
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24
发表于 2024-10-5 22:39 | 只看该作者 | 来自广东 来自 中国
好文马克
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23
 楼主| 发表于 2024-10-5 22:00 | 只看该作者 | 来自上海 来自 上海浦东新区
本帖最后由 wxwxwx0 于 2024-10-5 22:01 编辑

对不熟悉这些背景知识的人 这篇科普的信息量确实挺大的。

但假如大家都能搞明白这些关系,这里的很多很多关于数字前端的日经话题都会得到终结(倒不是直接得到结论,而是更容易找对方向),很多吵架都可以省去
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22
发表于 2024-10-5 21:22 | 只看该作者 | 来自江苏 来自 江苏南京
看不懂,不过还是点个赞
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21
发表于 2024-10-4 02:40 来自手机 | 只看该作者 | 来自浙江 来自 浙江金华
wxwxwx0 发表于 2024-10-3 13:07
开一下嘲讽模式:听得出各种类型线材差异、耳机魔改差异、无损格式差异,却认为软件对声音没有实质影响的: ...

软件肯定有的,我听acg就爱听网易云的调音,foobar听不来,安卓网易云甚至不同版本都会影响声音
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