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更新时间:2023-01-01 02:10:03 阅读: 评论:0


2023年1月1日发(作者:猫头鹰之城)

音响入门ABC之六——解码器(DAC)

这里我想专门为“解码器”写一篇,谈谈我认为一些基础

的东西,和一些最常见的错误认识。其实从头说,发烧友常

说的“解码器”是一个错误的称呼。正确的称呼应该是“数模转

换器”。英文是DigitaltoAnalogConverter,缩写形式为DAC。

这里没有“解码”的概念,而是数字信号到模拟信号的转换。

所谓“解码器”,AV中用到的杜比环绕声解码,那个是解码,

但DAC这个概念是“转换”,并非解码。不过,用解码器这个

词来表示DAC,长期以来已经约定俗成了,所以大家理解就

可。由于当今是数码音频的时代,所以事实上我们生活中用

得到的所有“声音重播”,全部都是数字式的,也就是说本质

都是用0和1组成的二进制数字信号来表示音频。手机、电

脑、电脑声卡、电视机(基本都实现了全数字化)、随身听、

录音笔,我们用得到的声音重播和录音设备,都是数字音频,

没有模拟音频。事实上现在除了发烧友外,普通人士很多已

经不知道什么是模拟音频设备、模拟音频媒体了。磁带、黑

胶唱片、磁带录音机、黑胶唱盘,那些模拟音频的载体和设

备,都已经进入博物馆了,和普通人的生活,没有什么交集

了。在这个数码音频绝对主流的年代里,所有的声音录制和

播放设备,里面都有一个部分、一个芯片、一块电路,是做

“数字模拟转换”这个功能的。也就是必须把0和1二进制信

号表示的数字式音频信号(Digital),转换为模拟式的电信号

(Analog)。什么是模拟式的电信号呢?它和数字音频信号

的最大区别是什么呢?一句话解释就是,模拟式音频信号,

是连续变化的电信号,用波形表示的话是一个圆滑的波形。

数字式音频信号则只有0和1两种状态,非黑即白,没有中

间状态。从电信号的角度来看,数字音频信号是一系列的脉

冲信号,而模拟式音频信号是频率和强度都在不断变化的、

非脉冲型的信号。我们如果观察黑胶唱片的表面,用放大镜

去看,就可以看到声音留下的实际“波纹”。声音的本质是振

动,把声音的振动记录下来,就是一系列的波形。声音从其

本质来说,是“模拟”的,爱迪生最初发明的留声机和保存声

音的腊筒,其原理都是直接记录声音的波形,从爱迪生时代

开始,到后来的磁带、LP黑胶唱片,都是模拟音频的时代。

模拟音频为什么后来被数字式音频取代了?根本原因是模

拟音频的录音、复制和重播,存在很严重的缺陷——所有的

模拟录音载体,都有底噪,而且每一次的复制和编辑都会引

入新的噪声、新的失真。连每一次播放都会造成磨损。一份

模拟录音“母带”在经过多次复制和编辑后,底噪就会变得很

大。我的大学时代是卡式磁带盛行的年代,那时过来的人,

都知道磁带每复制一次,音质就明显劣化一次,当时有“儿子

带”和“孙子带”之称,专门卖磁带给乐迷的专业“拷兄”,手头

即便握有原版磁带,也不会用原版磁带来复制的,而是会先

复制一份“儿子带”,再用儿子带复制出孙子带,卖给乐迷。

为什么?因为原版磁带每播放一次,音质也会损失一次,反

复播放几百次后,高频响应就会明显劣化了。乐迷们可以买

到的“孙子带”,其音质比起原版磁带来,已经明显劣化了,

但当时的乐迷们,只能听这样的东西。这就是模拟音频时代

的痛苦了。数字音频时代一来,人们发现,数字式音频由于

是建筑在0和1组成的二进制信号之上,所以复制是无损失

的,只要确保数据不错,复制无数次,音质也不会有劣化。

数字式录音机、CD唱机,本身都底噪极其轻微,所以数字

式音频很容易做到90分贝以上的高信噪比,一举解决了困

扰了人们几十年之久的噪声问题。由于CD光头的非接触式

设计,播放过程也是毫无损耗的。所以八十年代开始,以

CD为载体的数字音频迅速进入人们的生活,并且很快取代

了模拟音频载体和播放设备。当然现在又有不少发烧友在怀

念黑胶唱片等模拟载体,认为它们声音柔和、温暖、有“模拟

味”等等,这其中有“作”的成分,有腻味了数字音频想寻找不

同之物的心理。在当初,数字音频取代模拟音频,非常正常、

顺理成章,毫无任何冤枉或勉强的成分。从大局来看,数字

式音频虽然不象模拟音频那么“自然”(声波振动的本质是模

拟的波形),但数字音频具有巨大的优越性,完全应该取代

模拟音频。既然数字音频如此好,为什么还需要一个“数模转

换器”去把数字音频转换为模拟信号呢?关键是,在音响系统

的三大件里,放大器和喇叭这两个环节,仍只能处理模拟音

频信号。不管前面怎么搞,要让我们的耳朵的听到声音,喇

叭还必须接受模拟电信号、按模拟电信号来发出振动。如果

给喇叭一系列0和1组成的脉冲数字信号,那喇叭只能发出

无数杂音。所以放大器这个环节,本质是接受模拟信号,加

以放大,使得信号强度达到足够驱动喇叭的程度。喇叭的环

节(包括耳机),同样彻底是“模拟式”的,只能接受模拟式的

音频信号,才能发出有意义的声音。所以,音源必须输出模

拟音频信号去给放大器。它不能输出数字式的信号去给放大

器和喇叭。所以,我们虽然身处数字音频时代,音乐在大多

数的时候都以数字式的方式录制、编辑、出版、流传、保存,

但是当我们播放音乐的时候,播放设备(音源)必须输出模

拟式的信号,这样我们才能欣赏音乐。也就是说,整个录制

和重播的流程是这样的——原始的音乐声音(模拟式的声波)

-话筒录制(模拟方式的电声转换,声波变成连续的模拟电

信号)-被数字录音机记录下来(在这个环节模拟电信号被

转换为数字信号)-编辑、出版(数字方式)-重播-DAC

数模转换(转换回模拟音频信号)-放大器(模拟方式)-

喇叭/耳机(模拟式的声波)。所以,我们就知道,在所有的

能播放数字音频的设备里,从手机、电脑、电脑声卡到电视

机、随身听、蓝光机,所有这些设备,里面都有一个部分、

一个线路、一个芯片,是做“数模转换”(DAC)这个活儿的,

把数字式音频转换为模拟式的电信号输出。发烧友所说的“解

码器”或者说DAC,只不过是因为发烧友很注重这个部分,

认为这个部分对音质影响很大,所以选择了装入独立机壳的、

功能单一的“解码器”产品。发烧友们所玩的“解码器”或者说

“数模转换器”或者说DAC,确实是一个重要的音源类设备。

它属于典型的、功能单一、音质至上的设备。从功能性看,

可以说它只有一项功能——把输入的数字式音频信号转换

为模拟音频信号输出。但就这一项功能,不同档次的解码器,

做得完全不同,而且风格各异。解码器是目前发烧友所玩的

音源设备里档次高度丰富、品牌空前多样的产品。价格从几

百块到几十万元,有点名气的品牌至少上百个。所有的解码

器,看它的背面,都可以看到两组接口。一组是数字输入口

(DigitalInputs),一组是模拟输出口(AnalogOutputs)。

来自数字源的数字信号,从解码器的数字输入口送进去,在

工作时,就从模拟输出口输出信号,接到后面的放大器环节,

或者有源音箱。数字输入口,最常见的是四种形式——光纤

(Optical)、同轴(Coax)、AES/EBU、USB。其中光纤口

一般都是所谓Toslink,有3.5毫米圆孔和方口两种(彼此可

以转换),台机一般都是方口,随身设备很多使用3.5毫米圆

孔。同轴口有RCA式和BNC式两种(家里的有线电视线缆

一般就是BNC口,看看有线电视的接口就知道什么是BNC

了),因此同轴线也有RCA头和BNC头两种。其实BNC同

轴口是有优势的,但大多数器材仍是只装备了RCA式的同

轴口。RCA式的同轴口由于和单端模拟口长得完全一样,有

些初烧会混淆,其实只需看一点:模拟RCA口必然是一对

的,分左右(标着L和R),而数字同轴口,只有一个RCA

口,不分左右。AES/EBU俗称“平衡数字口”,是一种三针的

平衡卡农口,在专业器材上运用非常多,因为它具有长距离

传输抗干扰的优点,但是在家用设备上则很少见。不过假如

用家的设备可以通过AES/EBU来连接,这还是一种值得优

先考虑的连接方式。USB口,是近年来得到普及的一个数字

口,毕竟现在很多人买回解码器后,就是通过USB线连到

电脑听音。通过USB口和电脑交换数据的方式,也从早期

的AdaptiveMode(自适应模式)发展到现在广泛盛行的异

步传输模式(AsynchronousMode)。在这个模式下,解码

器的内置时钟成为主导,降低了前端电脑对声音的影响程度。

假如是没有USB输入端的解码器——有两种情况,一种是

老式的解码器,一种是很高级的解码器——需要连接电脑,

那么可以通过一种叫“USB界面”的产品来连接。电脑USB

口接到“USB界面”,USB界面再通过同轴或AES/EBU口接

到解码器。我以前专门介绍过这种东西,可以参看一些旧文。

解码器的模拟输出口,就两种:单端的RCA输出,和平衡

方式的XLR输出。如果是随身型的微型解码器,那么可能会

装载3.5毫米的模拟输出口。3.5毫米的孔,可以做成耳机

输出、可以做成光纤口、可以做成模拟输入或输出口,由于

其体积小不占地方,在随身类器材身上非常多见。下面是

AURALiCVega解码器的背部,它的接口十分齐全,前面提

到的数字和模拟接口都有了,大家自己认一认吧。有少数比

较高档的解码器,除了这些常规的数字输入、模拟输出口外,

有一种“时钟接口”,通常采用BNC端子,这里也提一下。所

有的解码器里面,所有的数字音频设备里面,都有一个部件

叫“时钟”。其形式可以是独立的一块晶振,可以集成在芯片

里,但起的作用是一样的,它决定整个设备工作时的“时间基

础”。我们知道数字音频的原理,是按44.1k赫兹(CD规格),

或更高频率(如96k赫兹),对连续变化中的模拟信号进行“取

样”(Sampling),得到一系列的值,重播音乐的时候,则必

须依照这个取样频率,对模拟信号进行重建。在这个过程中,

取样和重建的频率精度,是非常非常重要的,会直接影响到

重建之后的模拟信号是否准确。因此解码器内的“时钟”其精

度会显著地影响声音。现在很多中高档解码器都使用了高精

度的晶振。比如前面提到的Vega解码器,就使用了所谓“飞

秒时钟”,其具有飞秒级精度、极低jitter的特性,带来了很

高的声音品质。然而另外有一种独立的高级产品,叫做“独立

时钟”,代表作品是日本Esoteric的制品,包括目前全球最贵

的售价达人民币10万元的G-0Rb超级时钟。Rb是金属元

素铷的缩写,这种时钟用到了天文台级的铷原子时钟模块,

配合精心设计的电源、机壳、避震、周边电路,可以做到音

频设备里最低的jitter。这种独立时钟设备,就是通过BNC

端子的数字同轴线,与具有时钟接口的解码器相连的。连接

后,独立时钟的信号就取代解码器内置的时钟,由此解码器

可以依据更高精度、更低jitter的时钟来工作。如果数字源、

解码器都具有时钟输入接口,那么可以都接入同一台独立时

钟,由它来同步整个音源系统,达到最佳的效果。当然,这

样都必然是很高级的系统了,一般的中档以下系统无法用到。

下图为EsotericG0Rb的背后,几组是不同频率的时钟信号

输出口。关于“解码器”,有一些非常常见的错误认识,我觉

得是有必要澄清的,这里举最经典的几个例子,稍微解释一

下。1)解码芯片决定论。很多初烧是这样判断解码器的:

看使用什么解码芯片。如果用的是他们认为高档的芯片,比

较贵的解码芯片,那么就认为解码器上档次;如果用的解码

芯片不贵,那么就看死它了。关于这个问题,我专门写过一

篇,建议大家看看:

/s/blog_

事实上现在主流的解码芯片并不多,比如在用ESS9018解

码芯片的产品越来越多,厂家甚至还出了一个简装版的芯片

供应给手机商,以使手机能达到更好的音质。近来使用日本

AKM解码芯片的厂家也在增多。有些欧洲牌子则始终青睐

Wolfson的解码芯片。但我们毫无理由说使用9018解码芯

片的产品整体音质必然优于Wolfson。同样用9018芯片的

解码器,声音的风格和档次也可以差别相当大。这个问题我

也无意多解释了,看那篇文章就够了。解码器的声音品质和

风格有多个决定因素,是一个系统工程,绝对不是一块芯片

可以决定的。2)解码器决定论。也就是“只要解码器好,前

面可以不管”。这里的“前面”指的是给解码器提供数字信号的

设备,或者叫“数字源”。可以是电脑声卡、可以是CD机或

CD转盘,可以是随身听设备,可以是蓝光机,任何带数字

输出口、能接到解码器的设备。这个误区由来已久,早在

CD机盛行的时期,就有发烧友认为CD机只要接一个高档

的解码器,就能轻松达到高级的声音品质。反正数字源只是

提供0和1组成的二进制数字信号,保证不误码就行了!这

个理解是完全错误的。稍有经验的发烧友就会在玩器材时发

觉,同一个解码器,当它接不同的数字源设备时,比如不同

的电脑声卡、不同的CD转盘,出来的声音,可以差别很大。

我试过用很好的解码器,前面接一个超烂的DVD机或低档

的电脑声卡做数字源,结果出来的声音非常难听。把数字源

换成一个素质不错的CD转盘,声音马上变得很好。不同品

质的数字源,差别可以很大,可以有“生死之别”。我再说一

次,稍有玩机经验的发烧友,很快就会注意到这一点。问题

的本质是,在CD转盘以光纤或同轴方式连接到解码器的时

候,其数字信号的基础,是CD转盘的自身时钟,而不是解

码器的时钟。解码器的时钟哪怕精度再高、档次再高,只能

在一定范围内做“修正”,而不可能去彻底取代掉前面数字源

的时钟。当我们把一台很烂的DVD机接入一个高级的解码

器,来自DVD机的数字信号,jitter会很大,进入解码器后,

解码器虽然能在锁住信号后,在一定范围内对这个jitter很大

的数字信号做一点正面的修正(依据解码器内部的高精度时

钟),但它没法彻底改写前面DVD机的时钟,还得跟着那个

很烂的时钟走,一边跟着、一边矫正一些。在这个系统里,

最终进入解码芯片的数字信号的jitter,由DVD机的时钟,

和解码器的时钟,在两个时钟共同决定,而且以DVD机的

破时钟为主导。所以我们必须牢记一点,在数码音频流播放

时,源头造成的问题(数字源设备差,很高的jitter),后面

环节是没法彻底解决的。如果数字源出来的信号质量就已经

不好,带有很高的jitter,那后面解码器再强大、解码器内的

时钟精度再高,也是无能为力的。不过有一种情况,解码器

的时钟会起主导作用,那就是在USB异步技术传输时。现

在大多数的解码器,其USB口都采用了所谓“异步传输技术”,

在与电脑交换数据时,是以解码器的时钟为主导的。也就是

说只要确保解码器素质高、内部时钟精度好,那么基本可以

确保较好的音质,前面用什么电脑,不是太重要。当然也不

是说一点不重要,举例来说,在电脑-USB异步传输-解

码器的架构中,USB线、电脑系统状况、电脑播放软件,仍

会影响音质,但这些因素一般不会成为决定的因素。前面所

说的,我再以简单实用的语言复述一遍:如果数字源是以光

纤、同轴方式连接解码器的,那么数字源的输出素质是很重

要的,解码器再牛也无法单枪匹马决定音源的素质。一个很

烂的数字源,足以摧毁再好的解码器。如果是电脑以USB

异步传输的方式连接解码器,那么解码器本身的素质是最重

要的,虽然不是唯一的影响因素。无论如何,从理念上说,

解码器不是音源的唯一决定因素,不是说只要解码器牛,音

源就必然牛;数字源、解码器、连接线,这几个因素都在起

作用。最后总结一下,总的来说,在这个数字音频时代,解

码器仍是整个“音源”范畴里最重要的一个环节,对声音的素

质和音色都影响最大。找到和拥有一个品质好、风格对胃口

的解码器,对于发烧友来说,是很重要的事情。我们身处的

这个时代,特别是流媒体播放(播放音轨),可以采用的形

式有很多:电脑+USB解码、电脑声卡+解码、电脑+USB界

面+解码、NAS+解码、独立式的播放器、独立式播放器+解

码、随身听播放器+解码,等等。将来也许还会出现更多的

流媒体播放形式。未来的hi-fi流媒体播放,我个人认为是一

个多元化的趋势,不同人群依据习惯各玩各的,不会存在一

个绝对主流的形式。但不管采取什么形式来播放,解码器终

归是音源系统中的最重要环节。(完)

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