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「大神有话说」“时钟”究竟是个啥?简单聊聊数字音频中的时钟(转)

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发表于 2020-1-14 11:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
​​各位烧友在看一些科普类文章和讨论时总是会看到一个词——“时钟”,对一些烧友来说,这个词很陌生,同样的,对一些老烧友,这个词也很熟悉。
在现代数字音频系统中,数字时钟是极为重要的,但同时也是最容易被忽视的一个角色。笔者写这篇文章的目的就是揭开时钟的神秘面纱,它是怎么样影响我们的声音的?

时钟是什么?是我们墙上挂的钟吗?是昼夜不停歇一直转动的指针吗?在数字音频系统里面,时钟就是一个脉冲信号,是不是很抽象?别急,让我们看看实物。

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图上的这个小东西,就是时钟晶振。
24.576就是两种音频时钟晶振24.576Mhz和22.5792Mhz中的一种,分别对应48khz和44.1khz的采样频率。

晶振是用来产生稳定时钟脉冲信号的器件,这个元器件,就是整套音频系统的“乐团指挥”,一套复杂的系统,内部需要保证这些设备之间“同步”,才能让他们协同工作,发出好声音。
精度越高的时钟,指挥的就越好,一个好个乐团,需要各个声部首席去观察指挥给出的提示,然后声部中的成员才能同步首席和指挥保证不会出错误,尤其是各个“分部”素质不高的情况下,
一个好的总时钟就越能体现它的价值。

为整套系统中的每个设备传递精确的时钟信号是保证数字音频质量的关键,因为晶振的不同,每个设备的时钟信号都会有一定的偏差,这种偏差就会导致数字信号不精确,从而影响到音频的质量。
时钟恶化通常来源于抖动(jitter),在数字传输系统中,抖动被定义为数字信号的重要时刻在时间上偏离其理想位置的短暂变动,重要时刻就是在一个时间周期中对音频流采样的最佳时刻
,理想情况下采样每次都在设定的精确时间上进行,但实际上会有所不同,实际信号会沿着理想信号边沿附近做周期性移动,这种变化就被认为是一种抖动,这也被称为数字信号的相位噪声。
抖动一旦过大就会出现误码,误码对数字音频造成的影响是巨大的,所以抖动越大,误码也就越大,数字音频损失越大。

所以如果使用AES+BNC的传输方式,可以无限接近于IIS的传输效果,因为市场上定制IIS线材质量良莠不齐,而好的AES线材较多,使用BNC单独传输时钟信号,二者结合就可以获得更好的声音。
在现代数字HiFi设备的连接中,转盘和DAC之间通过字时钟(Word Clock)相互协调工作,如果数字音频设备之间出现微小的不同步,就可能使相应接收设备的信号产生失真,其后果就是异响。

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其实,实际上你的声卡、音频接口、ADDA、数字效果器等数字设备内部都可以自行产生字时钟信号,但如果在你的系统中有不止一台数字设备的情况下,一定要注意的是你的系统只能设置一个字时钟信号发生源,这是因为每个设备中的字时钟信号决定着这个设备中的采样频率。如果在一个系统中出现了不同的字时钟信号,也就表示这个系统中的采样频率并不统一,就达不到同步工作状态,就会产生各种意想不到的问题。

这里有烧友可能会有疑问,字时钟是什么?为什么我们的设备要通过字时钟协调工作而不是主时钟呢?主时钟频率就是晶振上标识的22.5792MHz和24.576MHz,22.5792Mhz/44.1Khz 和24.576Mhz/48Khz 都是可以整除的。用字时钟的原因就是,字时钟是适配音频采样频率的,比方说我这首歌曲是44.1khz的采样频率,那么所有设备对应的字时钟频率就是44.1khz,更容易精确匹配。

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如上图,在这种设备链接上,每台设备都被锁定于前一个设备,链路最后一级上的抖动有前面设备的“贡献”,以及每条链接的线材都会引入新的干扰,带来抖动会叠加起来,
会导致从设备对信号的解码开始出现错误,接着导致解码失败——偶尔无声、爆音或有时失锁。

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所以这个时候我们要尽量采用星型拓扑结构传递时钟信号,或者是使用一台独立的时钟解决时钟信号传输问题。解决了音频系统中的时钟问题,
比换一台好的解码器要管用的多。所以对于时钟上,我们主要是要解决两件事:

1. 提高时钟的精确度。(例如升级飞秒时钟)
2. 降低时钟同步之间造成的抖动。

好的声音,离不开好的时钟,时钟才是好声音的关键之一。

本文转载自厂家:享声
原作者:享声HIFI ​​​​

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