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浅谈对解码器(DAC)的一些错误认识
时间:2017-11-22 14-59-23

小编今天在网上找到了一篇关于解码器(DAC) 的文章,感觉写的非常不错,发上来和网友共享,全文如下:

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Digital to Analog Converter,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(Digital Inputs),一组是模拟输出口(Analog Outputs)。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,或者有源音响。

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Adaptive Mode(自适应模式)发展到现在广泛盛行的异步传输模式(Asynchronous Mode)。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AURALiC Vega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。音响入门ABC之六——解码器(DAC)

AURALiC Vega解码器的背部

AURALiC Vega解码器的背部

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。不过价格较便宜的独立时钟也是有的,比如意大利M2Tech就有一款很小巧的时钟产品EVO Clock,在圈内有一定知名度(下图)。

M2Tech 时钟产品EVO Clock

M2Tech 时钟产品EVO Clock

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:

事实上现在主流的解码芯片并不多,比如在用ESS 9018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,虽然仍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。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。


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