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HIFI级高保(母带)真高清数字音乐播放器的起源与发展

来源::网络整理 | 作者:管理员 | 本文已影响

编者按:2007年之前,也有很多所谓“高保真数字”母带播放器,也集成了高级的DA芯片(如同现在的HIFI手机),但是对发烧友来说都不能称之为真正的HIFI级。直到2009年作者第一次听到英国Linn的一款当时售价20W人民币旗舰播放器……

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作者:xs_horizon

“作为第一篇分享,我不得不说一下为何发WEIBO作为固定分享的原因,这几年我分享了很多关于数字音频技术的内容,有些随着产品介绍,而大部分是在享声群内。昨天很多用户给我建言,有时间在群内分享,为何不能分享给更多的烧友朋友??其实之前也有朋友建议我形成分享系列,但是个人时间实在有限,都是随性而发,加上中文水平实在有限,外企的近十年,连中文打字的五笔字根都忘了,这次在群友的强烈批评下,于是下定决定,非节假日以及特别情况(出差,生病等)尽量每周随手一篇关于音响,数字音频相关的分享,由xs_horizon的帐号发出,欢迎大家批评与指导。任何转发,必需要引用本人信息。”

说起HIFI级的高保真数字音乐播放器,我们就不得不提Linn这个品牌。Linn作为英国的Hi-END品牌除了Hi-FI器材以外,同时还有唱片业务。 2007年推出业界第一台HIFI级高清(母带级的)网络数码流播放器,并在随后几年完善入门,中级,高级系列,并在2009年宣布停产CD/SACD播放器的产品。刚出来时价格接近20W人民币,效果超过其自产的旗舰SACD,不需再购买CD,SACD,手机,平板控制等而备受业界瞩目。

HIFI级高保(母带)真高清数字音乐播放器的起源与发展

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Linn 采用XINILX FPGA作主控,内部集成一个ARM9内核,并支持网络接口,从而实现ARM作为接口,FPGA从事音频处理的功能,这种设计的好处也是利于CPU实现接口以及通用协议的支持,而FPGA适用于需要高稳定性,高实时性的音频处理。

HIFI级高保(母带)真高清数字音乐播放器的起源与发展

同时采用多晶振来实现对各种采样率的支持(后期优化后,晶振减少了)

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这是因为,母带数字音乐,有二种格式,一种DSD编码,一种是PCM编码(后续分享当中分重点说明DSD编码以及PCM编码的区别),DSD编码是一种通过关注变化趋势来进行对模拟信号数字化,而PCM则是通过关注模拟信号的振幅来进行数字化(数字化就是对模拟的波形进行纯数字化的采样,使得能够数字存储,比如数码相机,也是对图像数字化,像素就是数字化的关键信息,而音频则是采样率)。而PCM编码有二种采样频率,一种是44.1khz采样频率的倍数,一种是48khz采样频率的倍数,在DAC解码过程当中,他们之间的通讯协议(I2S)中需要一个是采样率为128倍或更高的主时钟,即一般是11.2896MHZ(44.1khz倍频),12.288(48khz倍频)的倍数以上。众所周知,现在的顶级的锁相环(见注释)分出来的时钟精度以及噪声均不可能与原生晶振所对比,比如,顶级的锁相环的噪声才-110db,而一个有源低噪声晶振可以达到-150db,这也是Linn采用多个晶振来实现对各种采样率编码支持的原因。

2007年之前,也有很多所谓“高保真数字”母带播放器,也集成了高级的DA芯片(如同现在的HIFI手机),但是对发烧友来说都不能称之为真正的HIFI级。有两个原因,一个是数字处理是CPU,完全不如FPGA的稳定性,实时性,低Jitter, 低噪声;第二个全部是低劣工业级的CPU锁相环分频出来的时钟,驱动CPU音频模块来输出音频协议, 加上CPU信号信噪比一般低于90db,所以数字输出的质量非常低劣,后端再好的DA芯片以及模拟放大,重放效果远远没有造成HIFI界的任何轰动。

2009年,我有幸听了美国同事(其实也是中国人)的一台Linn的旗舰极点,当时作为一个音箱烧了十几年的音乐爱好者,着实被震撼了一把,从来没有想象到原来可以比CD,SACD还好的声音,特别是放母带音乐时的那种声场,透明度,密度,自然度,非CD所能够比拟,而CD格式的效果也达到高级CDP的档次。 作为一个本身从事技术工作,并且之前改过做过无数自用器材的我来说,最后破费把同事的这台买下,并且拆机研究,同时叫上之前几位从事技术工作,但是也是音乐发烧友的朋友一起研究原理,在2010完成对其全部功能在FPGA上进行了仿真,2010在Altera FPGA上对其核心功能进行了实现,并在当年开发了AD1852解码板,配合这个FPGA进行联调优化。 直到2011,我们认为差不多了,与南大声学所,数字音频处理方向的老师进行交流,卢教授等他们方向的老师在评估完我们的方案后,并在几百万级的各种顶级音箱,器材的试音室与10万级的HDCD进行各种对比,认为声音尚在同样CD音源下(CD抓轨下来)与那台HDCD并无差别,实现方法先进。同时我们也在当时华东最大的音像城,与万元级的CDP对比,多个店铺对比后表示吃惊,不亚于某些品牌万元CDP。

当时的方案比较简单,基于FPGA实现SD卡功能,外设接口有限,连Linn的扩展性都达不到,于是当时几位朋友合伙注册公司---南京享声音响有限公司,开始商业化这个技术方案的历程。

后来我们认识到了,数字音乐重放最重要的是重放品质要不输CD,同时功能更为强大,更方便, FPGA的接口非常有限并且不太适合现在的通用接口,Linn 虽然集成了ARM9,但是仍然只有网络接口,扩展性也很一般,考虑到中国国情,以及众多烧友的实现情况,我们把CPU 从FPGA当中单独出来,并且为CPU与FPGA开发了一条近实时,速度超过1.5Gbps 的通道作为CPU与FPGA的实时双向通讯。CPU负责 各种外设接口,而FPGA负责专业的音频处理,集成双晶振支持续44.1khz 倍频(含DSD),48khz倍频的独立时钟。 从而完成在架构上对Linn的完全超越,方便性与接口大幅度增强。并在2011年实现并申请了架构专利,2012年获得,也是国内最早从事母带级高保真音频架构的公司,也是唯一获得高保真流媒重放整体架构的公司。

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