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致PCFier,PC HiFi之我见

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发表于 2017-4-13 09:46 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 北京市
本帖最后由 andygaof 于 2017-4-13 09:51 编辑

由于高端解码听的还是不够多,这个长帖很可能是一篇坐井观天之作。如有误导各位烧友,请海涵。如果对大家有帮助,请鼓励。

LP入烧,因为儿子念书而转战耳机,越过CD,短时间折腾了一下数播之后,直奔PCFi而去。多年从MD30开始到今天的8XR,一路烧来,一路歌。作为一个通讯人,在生命在于折腾的信条下,从未停止过对 PCFi的坚持。今天MAC BOOK AIR(Amarra Symphony)-8XR-Linear5-HEK V2来传来的声音终于让我确认,我听到了曾经听到的15W文豪CD转盘-Rockna-VIVA845-1266的那种真实而安定的声音。也终于确立PCFi是值得投入的。

既然今天的数字录音和后期制作都是在PC/MAC上完成的,那么我没理由怀疑PCFi比CD差,尤其是多次美国之行,有幸跟几个好莱坞,迪士尼专业录音师做过一些短暂交流后,更是认为PCFi没道理不好听。那么如何建立一个好的PCFi系统,要注意哪些问题,今天我想把我的观点分享一下。在正式开始之前,我想在回顾一下从数字介质到模拟信号的过程。这个在八股文的HiFi傻瓜书里面有详细的解读,我这里只是用来阐述我认为PCFi相比于CD的劣势,然后再进一步的讨论PCFi如何优化。

设备.jpg

任何数字音源的回放,事实上都是一个把存储在媒介上的数字信息最终转换为模拟信号的过程。所以一定会有文件读取——解读(解开文件格式,转变为DA可以识别的数字流)——传输(发送给DA芯片)——格式转换(可选,例如数字界面从USB信号转换为AES)——DA

一、DA主要影响因素:

DA设计.JPG

1. DA芯片与设计(这个与本文无关,不予讨论)

2. 时钟与抖动

如下图所示,任何的时钟抖动都会导致波形还原出现错误。

jitter.jpg

需要注意一点,无论传输端的输出时钟有多完美,线路传输过程中一定会引入新的抖动,也就是对于解码器而言进输入抖动不可消除。

clock.JPG



3. 参考电压

援引Prism Sound的观点,任何DA芯片均有一个参考电压,根据这个参考电压,DA决定以什么电压水平(模拟值)对输入值(数字值)进行转换。因此任何的对DA参考电压的干扰或自身的不稳定均会导致DA输出电平的变化,从而影响声音。

DA.JPG


4. 电源处理

如果解码器的电源处理不好可能会直接各种问题。其中线性电源导致的是50Hz/100Hz(中国大陆情况)噪音,而使用开关电源导致的问题是高频纹波,从而导致互调失真。

电源.JPG

5. PC 界面

这个地方非常重要,由于I2S非标,我不予讨论。大家注意一下Prism Sound对USB是没有讨论时钟抖动问题的,如果大家能够下载到这个教学视频的话就会明白Prism Sound的说法是USB所谓的Jitter已经不是时钟抖动修正的范畴,而是数据传输速度的抖动,甚至可能会导致数据供应中断。所以对USB的处理尽管本质上仍然是处理时钟抖动,但是事实上需要通过数据缓冲,异步时钟等一系列手段才行。需要专门的处理算法。

PC interface.JPG

其他影响与本文无关,不在赘述。

二、CD/SACD与PCFi的差异

1. 源数据解读

但凡玩PCFi的童鞋,都要求软件无所不能,什么MP3/WAV/FLAC/APE/DIFF。而其中MP3/FLAC/APE等格式甚至需要消耗大量的CPU资源先对数据本身进行一次还原。而CD/SACD能放的格式就那么两种,而且没有复杂度很高的还原算法。所以第一个巨大的差异是CD机可以使用固化的FPGA等电路完成文件解读,而PCFi必须有复杂的软件支持。这导致了PCFi必须有足够的性能和数据传输优先级才能保证及时的向下一个设备传输数据。否则都不是时钟有没有抖动的问题,而是直接爆音、断续的问题。

2. 时钟

PCFi由于只能通过USB/雷电/PCI/Firewire等PC接口传输数据,而这些接口的时钟精度与声音回放要求的时钟精度完全不可同日而语,声音回放高频信号部分要求的精度要达到皮秒级别才能很好听。因此基于第1点和时钟本身的要求,PC发送数据的接收方(数字界面,可能内置在解码器内部,也可能是一个独立设备),必须有良好的处理算法和优秀的时钟电路保证不断流并精准的向DA传输数据。而CD机则可以非常简单的通过FPGA的设计直接按照DA芯片的要求直接传送数据给DA芯片,完全不需要转换。甚至可以在一套时钟电路下实现同步控制。其处理机制要简单有效的多。

3. 供电

CD机作为一套系统可以直接按照等级要求完成电源的优化。而PCFi则存在很多问题,由于PC本身使用开关电源,这会产生大量的纹波干扰,可以通过两个不同的路径传递给下一级设备,一个是USB等数字连接线,一个是电源线本身。

4. 算法

几乎每一个型号CD机的声音都不一样,但是一个厂家往往有类似的声音,其声音处理方法是固化在CD机内部的。其实不同的厂家对于数字处理是有自己的相应算法的。不同的解码器也有,但是同时数字滤波技术使得播放软件也可以对声音产生影响。所以理论上一个PCFi可以通过更换软件得到不同风格的声音,而CD机通常不可以。

三、PCFi的优化

有了PCFi与CD的比较差异,那么我们就知道如何优化会更加好。个人认为主要是以下三个方面

1. 供电

供电的优化有多个方面,一方面要优化传输线部分,一方面要优化电源线部分。避免对DAC产生干扰,通常情况下DAC的电源部分设计的比较合理,可以隔断外接的干扰,因此不需要太多的处理。因此优化PC传输的供电干扰就非常重要,这一点很多国外的DAC是会进行处理,但是事实上往往处理的不是特别理想。因此需要对PC的供电进行优化,尽可能确保充足的电力供应和尽可能低的纹波干扰。一般这通过使用线性电源为PCA供电解决,部分情况下可以使用USB滤波设备。通过使用树莓派等比较简单的直流供电PC,也可以起到很好的优化供电作用。这里我想说明的是,纹波的两大主要来源——机械运动,开关电路。所以无风扇,非机械硬盘,是非常重要的点。尽管更换了线性电源,用无风扇设计,去掉了机械硬盘。这里可能会有同学质疑,就算是用了树莓派,或者MAC MINI使用了线性电源,那主板上仍然有开关电路,仍然有纹波干扰。但是纹波的量已经大幅度的降低了。当纹波低于一定的值之后,就像THD+N低于一定的值以后,我认为对声音的影响已经无法识别。因此供电的优化仍然非常重要。

2. 主机性能、工作方式与USB接收端处理方法

主机性能要足够,并且尽可能的把声音处理放置在高优先级,以确保对下一级设备数据的充足供应。同时PC数字接收设备(USB界面,解码器USB/雷电/火线口)必须要有良好的处理机制,确保接收的数据处理的及时性(USB/雷电/火线处理性能)与准确性(时钟精度)。这需要高性能PC与优秀的界面或解码器内置界面共同合作。目前看由于常年和PC界面打交道,专业厂家的PC数据处理机制非常完善,目前市场民用的优秀USB界面也大量来自于专业机厂家就是明证(INT 204/Lyra2等)。或者可以考虑更加省钱的方案——直接使用专业解码器。但是要说专业解码器,我本人有两台经常使用,Lyra2(这个Prism Sound本身不认为他是解码器,而是放在界面产品线里),Apogee Symphony I/O MKII加上刚剁手的8XR,可以说专业解码器并非完全没有自己的风格,声音像白开水,Lyra2的声音流畅,声场表现出色,但是细节提供的并不充分。Apogee Symphony I/O MKII的声音表现更像是听电影音效,加了时钟之后会有明显提高。8XR目前我没有找到明显的缺点。

3. 播放器软件

这个没有什么一定对,根据自己口味来。就跟根据自己口味选解码器/CD机一样。但是我想说,好的来自于专业厂家的播放器软件(Amarra,HQPlayer)的算法未必输给高端CD,甚至可能是超越的。这也是PCFi可以赢CD机的重要原因。第1,第2点无论如何优化,与高端CD比较,只能打平或者小负到听不出,而不可能胜出。因为你能做到的优化,高端CD只要想,其先天优势可以支持他做的更好。

目前最具声价比的PCFi解决方案是,高级PC(自己家用的Windows 10跑的流畅的都行,不用额外掏钱了),HQPlayer(操作极其蛋疼)——串流到树莓派(HQPlayer NAA)—— USB界面 —— 解码器。 与传统PC直连解码器方案比较,树莓派200块,USB界面丰俭由人,整个系统投入不算太多。对于多个解码器,本人尝试过,树莓派即便是搭配乐之邦数字时代2这样的界面,声音也有相当可闻的改善。最后要选用合格(不是昂贵的)的数字传输线,(USB/同轴/AES)。

关于数字源

这个问题对于CD机和PCFi都是要关注的,CD机放头版CD往往最佳,而PCFi个人认为必须有正确的数字文件,网上得到的很多不靠谱的数字文件是PCFi的最大杀手。个人认为,作曲第一,演录第二,回放只能排到第三位。如果前面两个都扯淡了,就不要在回放上下功夫了。没有意义。



行文至此,这篇文也算是该结束了,但是我要说的是本文仍然有坐井观天之嫌,由于我的经验有限,Rockna,Total等高级别DAC,各种高级别CD机,并没有长时间的聆听经验,尤其是没有对比的环境。尽管本人认为我目前的PCFi系统是超越了大多数CD机的,而且认为专业机的PC数字源处理能力优于民用解码器。但是可能事实未必如此。Rockna的内置界面(Hydra Z),Total的USB接口到底能达到怎样的高度本人无从比较,高端CD也无法通常比对。USB线材在我的系统上已经基本处于无用论状态,但是我也没有使用过比AudioQuest Carbon更贵的USB线,是否真的USB线材无用也有待证实。但是我想说,我目前的这个系统声音,我很满足。

发表于 2017-4-13 09:50 | 显示全部楼层 来自 上海市
本帖最后由 aarwwefdds 于 2017-4-13 12:53 编辑

真是麻烦透了 占个二楼

1.pc性能问题 现在的pc连个音频都无法流畅放的话 可以直接扔垃圾桶了。
对于CPU性能日益过剩的今天 这已经完全不是问题。担心DPC问题的话你需要:丢弃杀毒软件以及各种安全管家、关闭节能、使用网线(不知道为何WiFi网卡会产生比较大的DPC延迟)、以及配备足够的内存。测DPC的一个工具:LatencyMon

2.时钟问题。Prism Sound自己也说了,现在的异步架构下,USB自身没有什么抖动的说法,仅是传输数据。USB传输出问题会产生爆音声音中断等等问题(实际情况中其实并不少见) 因为USB同步Endpoint并不保证数据一定正确到达
为了防止一些人没搞懂 异步传输的USB端点根据UAC规范是“同步Endpoint”,但不是一个意思。这种Endpoint尽可能保证实时性和带宽而对传输正确与否不做保证,与通常传U盘的Bulk Endpoint相反。另外有可能的话尽可能给你的解码器单独用一个USB控制器,减少带宽冲突可能,一个南桥上的USB2.0的控制器一般会有多个,3.0以后就只有一个那就不用管了(反正3.0带宽多)。

3.供电纹波问题。这问题主要出在各种偷工减料的主板和电源上。
多数DAC都是外置供电,但是他们的USB界面还是有可能是PC供电的,这个供电会影响界面生成时钟的稳定性。一个好的解码器应该隔离好这个问题。现在的旗舰主板不少有关闭USB口供电功能,我自己的解码器的USB口就是没有供电的,没有这个条件的可以自己把电源线去了。
edit:在某些特殊情况下需要注意共地干扰问题!USB含有地线 如果有莫名其妙的底噪问题建议单边断掉地线以及屏蔽层

edit2:是否单独供电看厂家对此的重视程度 或者说不定厂家已经对来自USB的电进行了不少的处理认为可以使用 而且单独供电也往往需要多从工频变压器引出一路供电 否则就不能算是隔离了不同元件的供电。会增加复杂度
另一个很重要的原因是USB标准通常是不允许这样直接断开供电的 需要设计检测电路 否则有可能过不了USB认证

edit3:顺带一说:台式机里风扇/3.5硬盘电机(只有磁头吃5V)等主要设备是从12V里取电的,与5V都搭不上边(恰恰2.5硬盘和固态硬盘是从5V取电的)。而现在好的PC开关电源的架构都用了DC-DC(磁放大只在低端的PSU上才见得到了),为的就是隔离12V的负载变化影响5V和3.3V。5V和3.3V是通过DC-DC从12V里再次变过来的。DC-DC我相信不用科普了 本身就是一个“再生”。因此12V的纹波基本干扰不到5V的东西

4.播放软件在不“加料”(使用DSP)的前提下,仅是决定音频数据如何被送入声卡。这里面有点点学问,如何设计整个缓冲区。如何在最精确的时机向声卡送入数据使得缓存不要欠载也不要过载。不过好在包括FB2K在内的专业播放软件基本都没有问题(只要你不去乱调设置认为自己比软件作者更聪明)。剩下的只是他们的能解的格式以及“DSP”或者各种花俏的功能的区别
比较重要的一点:设置足够的缓存 你不是在做音频监听!! 延迟越低越好这个迷思害人不浅 缓存欠载的恶果很大 整个声音变得全是微小的爆音 有些人还以为这好听了

5.PC是个大电磁干扰源,一个好机箱是很需要的 一两百的电脑城机箱就别说了。还有IO面板的EMI挡板我相信不少人干脆没装。。

总结起来困难么 很简单 哪来的那么多玄学迷思 只是很多人没把基础做好而已...

p.s.我是个土炮党 器材土豪党可以无视
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发表于 2017-4-13 09:55 | 显示全部楼层 来自 北京市
好喜欢董事长把简单的事搞复杂......
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发表于 2017-4-13 09:56 | 显示全部楼层 来自 北京市
前排观看
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发表于 2017-4-13 10:08 | 显示全部楼层 来自 黑龙江省哈尔滨市
穷醒,围观。
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发表于 2017-4-13 10:33 | 显示全部楼层 来自 美国
8XR 是不是1万美金上下的ADA-8XR?
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发表于 2017-4-13 10:34 | 显示全部楼层 来自 四川省眉山市
前排占座 慢慢学习~~
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发表于 2017-4-13 10:34 | 显示全部楼层 来自 浙江省舟山市
“安定感”!我也曾经为了寻找安定感,投入各种各样的前端、配件、滤波、anti-jetter、界面、线电、线材。我很负责任地说,加了界面、滤波的确能给声音带来顺滑、柔和等显著提升,让背景更黑,让安定感更强健。然而或多或少地,安定感的提升会导致动态的损失,让速度、爆发力、透明感打上折扣。二十来年玩下来了,我感觉要投入,还是要把钱砸在扬声设备上,其次是音源和解码,然后是电源线和电处,最后再考虑信号线。前端设备越多,声音扭曲越严重。也许吧,有些人喜欢吃加了各种调料香料的大餐,我则喜欢原汁原味的清烹小煮,个人有个人的喜欢好玩法,开心最重要。
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发表于 2017-4-13 10:38 | 显示全部楼层 来自 上海市
数播路过 图个方便 且听如何分解
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发表于 2017-4-13 11:05 | 显示全部楼层 来自 上海市卢湾区
前排围观
pcfi太麻烦了
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发表于 2017-4-13 11:07 | 显示全部楼层 来自 浙江省宁波市
从90年代初期到现在,对音质有高要求的录音,母带公司的绝大多数高质量,优质的唱片,数字音源,黑胶就是Prism的AD1 DA1 AD2 DA2 ADA8 ADA8XR做的。
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 楼主| 发表于 2017-4-13 11:08 | 显示全部楼层 来自 北京市
tom133 发表于 2017-4-13 10:33
8XR 是不是1万美金上下的ADA-8XR?

是,只此一家,别无分号。
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 楼主| 发表于 2017-4-13 11:11 | 显示全部楼层 来自 北京市
北美鱼塘 发表于 2017-4-13 11:07
从90年代初期到现在,对音质有高要求的录音,母带公司的绝大多数高质量,优质的唱片,数字音源,黑胶就是Pr ...

而且很多是连接了pc
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发表于 2017-4-13 11:38 | 显示全部楼层 来自 上海市
楼主大神现在用的是什么界面?还是不用界面,macbook直接到解码?能具体说说么。
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 楼主| 发表于 2017-4-13 11:38 | 显示全部楼层 来自 北京市
aarwwefdds 发表于 2017-4-13 09:50
真是麻烦透了 占个二楼

1.pc性能问题 现在的pc连个音频都无法流畅放的话 可以直接扔垃圾桶了。

老兄绝大多数观点相当认同,唯有第3点。本人用过很多DAC,很多国内DAC跟老兄观点一致,但是基本上所有国外设计的DAC,USB供电均来自于PC侧,然后在DAC内部做隔离,从而彻底隔离PC与DA芯片的连接。大家可以试一下,绝大多数国外DAC和乾隆盛,欧博两家的解码器,关掉解码后还能在PC上看到解码器,而国内很多解码器是用解码器给USB部分供电,关机后,PC上就看不到DAC了。这个设计我认为是值得商榷的,因为纹波干扰可以从数字线影响DA芯片。

对于第四点,DSP做的好还是可以用的,例如Amarra的声场表现非常好。
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 楼主| 发表于 2017-4-13 11:39 | 显示全部楼层 来自 北京市
subdeath 发表于 2017-4-13 11:38
楼主大神现在用的是什么界面?还是不用界面,macbook直接到解码?能具体说说么。

原来用Lyra2 做界面给YGG,现在直插8XR
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发表于 2017-4-13 11:40 | 显示全部楼层 来自 新加坡
写的不错
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发表于 2017-4-13 11:41 | 显示全部楼层 来自 山东省青岛市
请教高董,要看视频用啥软件?
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发表于 2017-4-13 11:42 | 显示全部楼层 来自 上海市
andygaof 发表于 2017-4-13 11:39
原来用Lyra2 做界面给YGG,现在直插8XR

看来好解码是不需要界面了。我前几天不死心去某店问界面,店家说dave要毛界面电脑直接插就可以了不借不卖
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发表于 2017-4-13 11:48 | 显示全部楼层 来自 上海市
andygaof 发表于 2017-4-13 11:39
原来用Lyra2 做界面给YGG,现在直插8XR

我还想问个问题,一直困扰我,新的macbookpro是没有usb接口的,只有usb-c,那么无论什么高级的昂贵的usb线,都要经过一个苹果的68块钱的转接口。这个会造成音质损害么。我自己在imac和macbookpro上对比过,imac感觉好一点。但不是同一个类型的电脑,也没有什么可参照性。还是想知道这个苹果转接口是否会造成损害
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