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主板上的同轴输出与USB转同轴音质上有区别吗

  

主板上的同轴输出与USB转同轴音质上有区别吗

  Joe Adler 是这样定义时基抖动的:“对于数字信号在时间上正确位置有重大影响的短时间的改变。”(Short- term variations of the significant instants of a digital signal from their ideal positions in time)在Adler的这篇文章中,他还讲了关于如何测量jitter的技术。

  数字信号说到底还是模拟信号,是一个一个的超高频电脉冲,DA过程中数字信号的不稳定或漂移就是JETTER,所以JETTER只有在DA的时候才表现出来影响,在数字通信中是不会表现出来影响的。你的CD碟买回来一年后在放到CD机里面播放音质不会变差吧,你可是推迟了一年才把数字信号输送到DAC里面去的哦,可这不是JETTER,呵呵。

  但是涉及到模拟的转换,jitter就直接影响的模拟的指标,即动态范围和失真度。这个还和采样率和频率有关,反正采样率越是高,数模转换精度越是高,jitter的影响就越大。这样高比特的高清音乐源对jitter的要求肯定要高过传统的CD的音乐源。但是到底多少jitter就够了呢,这是个有争议的话题,因为涉及最终的主观听感,而主官听感本有太多的个人差异。

  现在的解码器解决jitter的方法无非是reclock,就是时钟放在解码器端,CD机晶振拆掉,将解码器的时钟另外引过去CD机。这种做法消除了interface jitter,不过需要硬件改造,失去了SPDIF的意义。

  一个简单的CD播放器里面有多个马达,驱动电路以及控制电路。为了能够正常读取盘片,机器要做以下工作:首先,主轴马达驱动CD盘片转动并达到预定速度,控制光头位置的定位马达驱动光头定位到预定轨道上,最后,驱动回路控制光头聚焦,光头发射激光并且接收反射信号。每一个马达和回路都会增加电源噪音,这些噪音直接影响DA转换器的内部工作状态。所以,每一个马达和回路都会为数字信号增加另外一种jitter(频率,振幅以及波形上的不同),这些干扰通过不同方式都会影响到声音的质量。

  计算机本身接受的数据jitter是很大的,那是纯数字通讯,不涉及模拟转换,如果纯数字到数字,jitter只是影响的传输效率,jitter大,传输的误码率就大,速率就会降低下来,但是通过效验的方式来保证数据的完整性,

  在数字音频中,我们要直接和数字信号的发送与传输打交道。声音以二进制编码被储存在光盘或者DAT卡带中,在回放音乐的时候,这些010101的信号被送进 DA转换器(Digital-Analog converter)并被还原为模拟波形信号;在录制数字音频的时候,一个参考时钟信号会和音频信息一起被送进AD转换器(Analog-Digital converter),转换器把模拟信号转换为0101的数字信号并且记录下来。

  jitter 可以分为两种:交界面产生的jitter(interface jitter)和采样中产生的jitter(sampling jitter)。交界面产生的jitter可以进一步被划分为传送过程中产生(transmitter jitter)的(比如为了把数字信号输出到转盘外部所产生的)和线材引起(line induced jitter)的。当我们把CD的数字输出和外部的DA转换器连接在一起的时候,不管使用同轴线缆,还是TOSLINK光纤接口,或者SToptical接口,都将在源信号中引入jitter。有趣的是,不同的接口会引入不同类型的jitter(波形,频率,振幅以及相关性上的不同)。

  传统打电话,A和B之间相隔几千里必须占用一条电话线,所以费用非常高(相当于个人租了一条线路),IP电话则是先把声音转换成数字信号并分割成无数个包再传到另一边,到另一边后再把包组合成数字信号并还原成语音(图像信息传送同理),包和包的传输是有协议不会搞错的,所以一条线路上可以有很多人同时通话而互不干扰。以前只能供二人通话的一条线路现在可以让数百人同时通话,这就大大降低了成本,所以打IP电话便宜,但数字传送也有问题,模拟转换成数字,数字再转换成模拟是需要时间的,且传输数据包也是允许有延时的(为了保证传送正确很多包需要反复传送啊,这需要看线路质量的好坏和容量),所以打IP电话有延时的现象,看数字卫星电视也会常出现声音和画面不同步的现象(看唱歌像假唱,哈哈)。

  在声音再生的过程中,我们通过许多方法削弱在DA转换器之前产生的jitter,对于这个,我们将在“如何消除jitter”中具体讨论。但是你应当知道,如果在数字信号的录制过程中jitter就已经产生了这怎么办呢?答案很简单,重新录一份:)数字录音过程中产生的时基抖动究竟是怎么一回事呢?答案是正确的采样记录在了时间轴错误的位置上。而在录音之后,这是jitter完全不可以被矫正的。传输过程产生的以及线材引起的jitter对于整套数字录音系统的品质有至关重要的影响。作为数字录音系统的主要器材,AD转换器的时钟发生器会夹杂相当数量的jitter。这些夹杂着jitter的时钟信号通过数字线路,被传送到AD转换器中,而在这个过程中,又会引入线材产生的jitter。这些带有jitter的信号会成为参考时钟信号被送入AD转换器,并且决定信号采样点的位置最终记录下来。AD转换器内部的电路可以削减一部分外部产生的jitter,但是它不能去掉全部。因此对于录音师来说,AD转换器时钟信号中引入越少量的jitter,最终得到的记录质量就越好。Bob Katz在他的文章中这样说:“模拟-数字转换器是整套数字音频电路中最容易受到 jitter影响的部分。” (The A to D Converter is one of the most critical digital audio components susceptible to jitter)

  1,为什么不同的CD镇片(就是主轴上面用来固定盘片的铁片)会造成听感上的不同。

  在电脑里面处理数字信息还允许有中断,CPU要处理来自鼠标、键盘、图像、声音、文字、驱动等等信息,但某一刻CPU只能处理一个信息,处理完成后立即暂停,再接着处理另一个信息,完成后回过头来再接着处理刚才暂停的信息,如此循环处理,就好像一个人同时和很多人下棋、打牌、聊天一样,由于CPU处理速度太快了,所以我们根本感觉不到它的中断,我们看到、听到和感觉到的的图像、声音以及其它都是很连贯的,但这一切都是在数字时钟信号严格的统一指挥下才能够有序的进行,中间不允许有哪怕一个字节的错误,否则后果可能会很严重(死机或蓝屏)。

  一些CD播放器或者CD转盘价格非常昂贵的原因是他们将整个解码系统源头,即读取设备产生的jitter降低到了最小。为此,它们需要使用非常稳定和干净的电源,多路供电,精确的时钟生成电路以及造价昂贵的机械结构。在后面,我们将在价格因素尽量小的情况下比较jitter的影响。但是,如何确定上面说的这些可以全面的解释jitter到底是什么呢?我们将在“jitter听起来是什么样子”用具体讨论。让我们先关注一下别的。

  基本上没有解码器使用缓冲方法去掉jitter,因为缓冲会带来延迟,缓冲小延迟小但很可能不足以弥补时钟差异而饿死或溢出,缓冲大延迟大影响连贯性。

  在你观察的这段期间内,女友最早和最晚到来的时间被称为“jitter全振幅” (peak to peak jitter amplitude)。“jitter半振幅”(jitter-amplitude)就是你女友实际来的时间和7点之间的差值。女友来的时间有早有晚,jitter半振幅也有正有负。

  1,为什么不同的数字接口(光纤,同轴)音质不同,尽管他们传送的都是相同的信号。

  如果信号传输所用的时间不相等,那么就产生了时基抖动,实际上,世界上是没有任何一个不存在时基抖动的电路(就好像你的女友不可能总是以1/1000秒的精确时间到达:)现在,你已经具备了时基抖动基本知识,下面,让我们看一些更深层的。

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  电脑不是专为音频而生的,它对数字信号质量的宽容度是不要把0、1搞错就好(数字信号本身也是模拟信号脉冲),不行多处理几遍直到正确为止嘛,反正我(CPU)反应快你们也感觉不出来,就算我反应慢但我没有处理错就行啊,顶多就像打开一篇WORD文档时间长一点一样嘛,但我打开的内容没有分毫差错啊,呵呵,所以JETTER对电脑和数字通信来讲简直可以忽略不计。但电脑处理的数字信息流输出给DAC就不一样了,数字信息流质量的好坏直接关系到DA后的模拟信号质量的好坏,因为DA的过程需要和高频的时钟信号精确同步,且这个过程是不可逆的。这个过程中数据信息必须稳定精确,时钟信号也必须稳定精确,就象二个人并排走路走不到一块,你说是左边的人走快了还是右边的人走慢了,或者说是左边的人走不稳定还是右边的人走不稳定,呵呵,简单的处理办法就是让一个人边走边喊口号,这就是同步处理,可速度快了要想同步也不容易啊,弄不好还反而造成不稳定是不是,JETTER在这个时候就表现出影响来了。

  如果电源噪音(电压波动)导致切换点逻辑上的时间抖动,那么播放器(CD,MD,DVD,DSD,DAT)里面到底发生了什么?

  如果你明白了以上原理,我就可以给你解释那些HIFI爱好者以及录音师争论得很激烈的以下问题:

  对于低成本的设备来说,使用内部的参考时钟的AD转换器可以避免因数字接口以及参考时钟和外部转换器之间产生交界面jitter,但是如果需要在已有的音轨后面添加新的内容,那么就需要同步AD转换器和已经录制的音轨。这种情况下,你就需要一个外部参考时钟。高质量的录音工作室通常使用高精度(通常是可以控制的)的参考时钟来同步AD转换器。如果你有一个好的时钟发生器,它会大大减少传输过程中产生的jitter,但是你仍然要和传输过程中线材引起的 jitter做斗争

  数字信号总是和一个参考时钟信号一起传送并且记录,一些数字音频传输格式如S/PDIF和AES/EBU,它们在一个信号中同时传送数据和时钟。数字音频的时钟信号是一种方波(square-wave),并且在频率以及振幅上被进行了修正,而且它的占空比要达到50%。信号的改变(方波波形的高低变化即电平的高低)记录着时钟信息。

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  但是至少大家首先要有一个好的后端数模转换的器材,这就是大家的声卡(内部DAC)或者外部DAC设备,不光是看数模芯片的数字规格有多高,其实是看综合的转换素质,就是最终到模拟的层面来来讨论。在这基础上,通过对数字源调整来看是否有改善,这里面仁者见仁,智者见智,但是自己能够感受到改善就是好的。

  在数字信息交换过程中是有纠错功能的,比如二个人聊QQ,一个在广州,一个在北京,在广州的人输入“你好”,电脑会根据协议把这二个字分解成很多个包,可以通过长沙、武汉、郑州、济南等分别送达北京,到北京后再根据协议把包组合并显示在你的QQ上,如果中间由于线路、电磁干扰等原因某一个包损坏或丢失了,北京的电脑不能够把收到的包按协议重新组合还原,则会向广州的电脑发出重新发送某个包的信息,直到完全正确为止。所有数字信息交换基本都是这样进行的。

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  在电脑里面用文本输入“你好”,你把它复制、粘贴一千万遍到任何地方,再打开它也是“你好”二个字,绝对不会多出一个标点符号来,更不会变成你不好,甚至连形状都不会变,哈哈。数字信息就是0和1,只要0、1不变数字信息本身永远不会变。数字信息本身是不包涵时钟的,如有时钟信息也是把时钟信息变成0和1保存在里面,和数字信息完全一样,时钟只有在处理数字信息的时候才需要。

  所谓jitter就是一种抖动。具体如何解释呢?让我们来看一个例子。假如你有个女友,你希望她每天晚上下班之后7点来找你,而有的时候她6:30到,有的时候是7:23,有的时候也许是下一天。这种时间上的不稳定就是jitter。如果你多观察这种时间上的不规律性,你会对jitter有更深一些的理解。

  看了这些,感觉在好的解码器面前这两种的差别就很小了,因为解码器可以用缓冲的方法把数字信号的jitter去掉,只是引于自身产生的jitter

  需要精确的东西都是越精确越难以做到。在后面的文章中,你将了解到,数字音频需要非常非常高的时钟精确度,因为我们的耳朵对于声音的质量似乎异常敏感。因此,为了得到最精确的结果,我们需要非常精确的测量仪器。通常,数字音频设备的时钟都是由非常精密的晶体振荡器产生的。

  楼上说的抖动是指jitter吧,查了点资料,有点明白了,有些人解释得挺通俗易懂,转一下:

  大家都刚刚看过国庆阅兵,对整齐的阅兵队伍蹋着整齐的步伐通过广场肯定印象深刻,这可以比喻为数字信号源源不断的输送过来。当你在傍晚看不远处一片整齐的小树林在微风中左右摇晃(有的朝左,有的朝右)这可以比喻为频率不稳定或漂移, DAC的过程就好像一对人排着整齐的队伍踏着整齐的步伐走过一条线,而你就在线边上数人数,你的边上还有整齐的鼓点伴奏。当队伍非常整齐且和鼓点一致时,你数数的心情是非常愉快的,你脑子当中的数字也会转变成有多少个人通过而不是单纯的数字,这就是DA的过程。如果通过线的人排列不整齐、东倒西歪、步伐也不一致且都不按鼓点通过,那你在线边上数数肯定会非常烦躁,也就是说你DA出来的形象非常的糟糕,虽然你数的数都没有错但结果确不理想(让你数一片摇晃的小树林有多少棵树也是如此),这个过程和数字通信不同,因为他是不可逆的,人群走过去就走过去了,你数错就数错了,后面的人(数据)会源源不断的来。严重错误的DA过程在声音中就会出现咔嚓声,在图像中就会出现马赛克(VCD上常见)。

  单纯的数字信号就是0和1,而jitter则是数字信号和时间基准的关系。如果是不需要数模转换,就不需要关心时间这个单位,因为jitter与时间单位有关。计算机因工作环境的特殊性和影响,所以其信号jitter不小,但是它一样接收没有问题,因为它要求的是数据准确,而计算机接收的这个数据与时间单位无关,所以长点时间接收到信号还是短点时间接收到信号都是不变的,并且信号只有1或0而且是带效验的,所以对于数据的读取,要不就是100%正确,要不就是读不过去,你在读取任何属于计算机数据的时候很清楚,比如光盘数据,只要是有一个错误,就是读不过去了的,它会反复读取,它的结果只有两个,一是直到数据能够读出来,二是最终以失败告终。如果是在数模转换过程中,就不允许反复的去效验和读取数据的正确性了,因为数模转换有时间基准,如果反复读取就会造成重计时,这就是jitter的产生的一部分了。所以CD机一般设计是忽略光盘的数据缺失而读取的,这个正好与计算机读取数据的不同。计算机的反复读取的“等待”可以换来数据的正确性,但是这个等待时间在数模转换中却转换为jitter,数据正确了,而在数模转换中却变为jitter

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  正如 Mike Story说的:“基于晶振(晶体振荡器以及压控晶体振荡器产生的)产生的时钟具有非常的低的jitter,但是jitter仍然存在。” (Crystal based clocks (XCO′s, VCXO′ s) generally have the lowest jitter - but they still have some. )“在设备中还有其他产生远比压控晶体振荡器产生更多jitter的jitter源。” (There are other sources of jitter inside equipment that may contribute substantially more than the VCXO.)这里所说的其他jitter源主要是电源供电部分产生的电压波动,这些波动对于DA转换器是很致命的,它会导致转换点在逻辑上发生时间变化(causing variations in logic level switch points)。

  通过计算,你可以找出jitter半振幅的平均值,如果你能够计算出你女友最有可能在哪个时间来,你就可以发现女友来的时间是完全无规律的(随机jitter radeom jitter)还是和某些特定事情有关系(关联jitter correlated jitter)。所谓关联jitter就是比如你知道你的女友周四要晚来,因为她要去看她的妈妈。如果你能彻底明白这点,你就已经是一个correlated jitter的专家了。

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