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标题: 电脑HIFI入门知识-初级发烧必看 [打印本页]

作者: 得閑飮茶 时间: 2019-7-2 22:13
标题: 电脑HIFI入门知识-初级发烧必看
关于电脑HIFI大家讨论比较多，现在也很流行，但是一直没有得到很好的效果，今天就如果进行电脑HIFI本人提出一些看法，可能会有些错误，大家可以提出，另外我会不断请教博士，进行修改。
电脑HIFI除了音源采用电脑外，其他都没有变化，实际上应该是HIFI的一部分，那么为什么效果不够理想? 原因何在？

我们先看一下电脑HIFI跟普通HIFI的区别：
电脑HIFI：电脑声卡+功放+音箱
电脑+外置DAC+功放+音箱
普通HIFI：CD机+功放+音箱
转盘+DAC+功放+音箱。
从上面可以看出，确实电脑是代替CD机或者转盘的功效，其他都没有变化。

我们先讨论电脑跟CD机的区别，为什么电脑跟CD机同样都输出声音，为什么效果差别这么大？

我们先看一下CD机是如何输出声音的？CD机是通过CD光头读取碟片上的数字信号，然后通过CD机里的伺服系统，再通过数字模拟转换（D/A)输出模拟信号。
那么电脑是怎么输出声音的? 同样电脑通过声卡进行数字模拟转换（D/A)输出模拟信号。
2者差别就是：
一. 读取系统。
二. 数字系统.
三. 数字模拟转换（D/A)
四. 电源系统

读取方法：CD机是通过读取碟片的信号，电脑是通过读取硬盘里的信号，应该说这2者差别不是很大，但是读取过程是不同的，CD是通过光头读取，电脑是通过磁头读取，我们先看一下他们的区别：
1. CD读取是光头，机械系统，然后通过伺服系统变化成数字信号。
2. 电脑读取通过磁头，电脑播放器把这些0,1信号变换成数字信号。

从以上过程中我们看一下CD机影响数字信号JITTER的一些因素：
1. CD光头的强弱，光头使用一段时间后光头会衰减，信号的强度会变化。
2. 转盘的机械系统好坏，稳定性。现在很多转盘使用塑料结构，使用时间久会影响稳定性，这也是为什么PRO转盘被炒到很贵的一个原因吧。
3. 伺服系统影响，伺服系统对输出数字信号影响也很大，里面的线路元件，外围的电源稳定性对出来的数字信号影响很大。
4. 碟片的质量，头版碟，正版碟，盗版碟，刻录碟他们的质量不同，这里我们也可以从另一方面了解一下为什么盗版碟，刻录碟相对声音会差些，其实道理就像一部运行的汽车，路感好的汽车很容易感觉到路面的不平整，汽车通过不同路面的道路，坐在上面的人感觉不同，CD机在读取过程中道理其实是跟道路一样的，在读取过程中需要非常平稳，碟片中任何问题都会让机器里面电流或者电压调整，在这样的调整过程中会引起电源的电压等发生变化，这些微小的变化会直接影响JITTER。
从上面分析可以看出，以上问题都会对出来的数字信号JITTER影响，但是因为CD机所有设计都是为了声音，所有元件是围绕JITTER的，最关键一点他的参数是比较稳定的。

我们来看一下电脑情况，电脑通过磁头读取，然后通过播放器变换成数字信号，影响数字信号JITTER的一些因素：
1. 所有运算是CPU，它的工作繁忙，在读取过程中还担负着很多其他工作。
2. 通过播放器转换成数字信号，不同的播放器转换不同，而且都是软件解码。
3. 电脑的时钟，所有音频数字信号必须有2部分组成，0与1数字，另外一个是时钟，这样才能在还原成模拟信号时不会搞错时间，什么时候应该出来的是0，什么时候应该出来的是1。
电脑的特点是不会出错，即使出错他会通过矫错改正，所以读取的信号是不会错的，问题在哪里？
其实问题就在上面了，首先电脑的时钟（不管它是怎么出来的时钟）精度不高，其次播放器通过CPU运算把音乐解码，因为电脑的多用性，在解码过程中电脑进行着很多其他事项，它的稳定性就非常差。这2个最基本因素就决定了电脑出来的数字信号不理想，也就是为什么现在电脑HIFI一直不能理想的真正原因。

这里我们多点篇幅描述一下他们工作过程，以便大家可以更清楚明白为什么电脑出来的声音会不理想。

很多朋友经常会这样说，电脑出来的数字信号，数字信号是不会错的，为什么同样的数字信号声音有不同？

如果知道JITTER的人可能会明白些了，现在的音箱只能接受模拟信号，也就是波形形式的信号，同样功放接收的也必须是这样的模拟信号，并且把它进行放大。
那么现在的CD或者电脑出来的都是数字信号，把这些数字信号转换成模拟信号叫D/A转换，D/A转换必须有最基本的2样东西：
X轴与Y轴，X轴是时间，Y轴是量，也就是波形的大小，高低通过Y轴表现。
现在我们可以明白那些0与1的数字信号是不会出错的，这也是大家说的数字信号怎么会错？对，他们不会错。
但是把那些0与1放在X轴那个位置? 原来波形的位置读取时它会给一个时间，就是还原时波形是应该根据这个时间还原的，如果没有一点偏差，那么我们就认为JITTER是0，如果在时间上有一点偏差，那我们就认为是产生了JITTER.

什么是JITTER?
jitter是数字化后的产物，数字录音分为2个部分，数字音频信息和时钟，数字音频信息是用来被还原为模拟波形信号的，时钟是用来控制还原时间的。
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。
播放数字音频的时候，DA转换器（Digital-Analog converter）把0101的数字信号转换成模拟信号，一个参考时钟信号会和音频信息一起被送进DA转换器，但是在这里时钟会产生误差，这就产生JITTER。
当然这个JITTER是非常小的，是以NS\PS计算。人耳到底可以分辨出低于多少ps的jitter，至今也没有准确答案，一般理解是，人耳能分辨出低于200ps的Jitter，HIFI发烧友应该更低。
“1秒=1,000,000,000 纳秒(ns) ，1秒=1,000,000,000,000 皮秒(ps)”
大家看见看出JITTER是非常非常短的时间，但是问题是人耳太敏感了，换成人眼就好了。

现在电脑的最关键问题有以下几个：
1.电脑时钟的不确定性。
2.播放器软解的不稳定性。
这2个因素造成电脑出来的数字信号的不稳定性，也就是现在电脑HIFI不理想的关键所在。

现在我们再来看一下具体影响二者声音的一些关键。

1. CD的数字系统是专门为CD信号设置，硬件晶振时钟是按照44.1K，电脑就不同，电脑声卡会固定采样率，一般按照48K设计，其他采样率需要进行SRC，通过运算去作为44.1K时钟，这样的话因为48K跟44.1K不是整数倍，会有误差，本身
时钟就不够准了，分离出信号可以想象。
2. 数字模拟转换（D/A)转换素质的不同当然对声音影响会很大，我们这里先不讨论这个问题，留到后面再探讨。
3. 电源系统：电源系统2者的差别应该是很明显了，CD机一般采用专门的模拟电源，供电足，稳定性好，电脑一般是采用很普通开关电源，这样的开关电源的高频模拟性能一般比较差，而且电源干扰比较大。

这些基本因素决定了电脑声卡如果直接输出模拟信号不会很理想，即使有些高级声卡按照44.1K配置晶振，采用高级的D/A转换，但是因为电脑的环境不稳定性以及电源影响，效果还是无法达到好些CD的效果。
既然电脑声卡效果因为这些因素无法达到理想状态，我们能否把那些容易产生问题的地方改变一下，电脑的环境以及电源严重影响模拟输出，如果采用电脑+外置DAC+功放+音箱，这样效果是否会理想？

我们再来分析一下，这样的办法有2种：

1. 电脑通过数字声卡输出数字信号
2. 电脑通过USB TO SPDIF输出数字信号

2者都是为了输出数字信号给后面的DAC用，差别就是数字声卡是直接在电脑里面完成，这样会同样有前面提出的问题，晶振是按照44.1K设计吗？
现在有些数字声卡采用双晶振，这样的话出来的数字信号肯定会理想过通过SRC的。

那么第2中情况会怎么样？其实情况跟第一种是一样的，看设计情况而定。
在USB TO SPDIF里进行基本稳压，采用有源晶振，采用44.1K设计，好的驱动，良好的隔离，这些因素可以让USB TO SPDIF也出来跟设计良好的数字声卡差不多的效果。

不够USB声卡也有其不可忽略的严重不足。这种不足来自于USB总线本身。
USB总线的优先级远不如PCI总线，这就使得在系统忙的状态下，USB总线往往得不到足够的CPU时间，对于大多数USB设备这没有什么问题，但对于实时数据需求量很大的USB声卡来说，就会出现断断续续的现象。
而且，用户使用的USB设备也是一个问题，由于USB总线采用了共享模式，所以USB硬盘、USB光驱这些同样需要大数据流量的设备会和USB声卡争夺有限的数据带宽，从而导致USB声卡和这些设备共用的时候就会出现如当年PCI声卡和PCI显卡所出现的爆音现象。所以，当使用这些设备的时候，一定不要把它们和USB声卡同时连在一个USB接口。

如何解决这些问题？
1. 提高USB优先级别，这里必须改变WINDOWS软件，比较麻烦。
2. 采用缓存，让数据先进入USB TO SPDIF，然后再处理，但是这里存在的问题是当你看电影时，因为缓存的存在，会造成声音跟画面不同步，打游戏也一样，当然听音乐相对会好些。
这个问题是制约USB声卡很关键的因素。

以上2个方法都是把声卡的模拟部分去掉，通过外置DAC来完成，这样的好处就是还是很明显的。
1. 可以避免电脑里的很多干扰，因为模拟信号更加容易被干扰。
2. 可以为D/A转换提供良好的电源，D/A转换过程中电源因素是非常重要的。

因此从以上分析可以看出，电脑HIFI的以下2种情况：
电脑+外置DAC+功放+音箱效果肯定会好过电脑声卡+功放+音箱。

因此作为电脑HIFI来说最基本第一步应该是：电脑+外置DAC+功放+音箱。
这样在同等投入下效果肯定会好过直接电脑声卡+功放+音箱。

那么我们来看一下电脑+外置DAC+功放+音箱这样情况，怎么样配置比较合理。
当然我们谈的是电脑HIFI，关心的是前面部分。

这里电脑数字输出有2种办法，声卡与USB TO SPDIF。
声卡的选择：既然模拟部分在这里已经不起作用，这样的话我建议大家直接选择好的数字声卡，这样可以节省模拟部分的费用，好的数字声卡会更加注重数字输出，采用双晶振，在元件方面也同样会更加考虑数字输出性能，因为没有了模拟部分那些元件，成本也会相应比较低些。
USB TO SPDIF选择方面，BB公司的芯片相对比较好些，不过现在芯片集成了很多功能，因为USB TO SPDIF只是使用了芯片里面一部分功能，使用同系列产品不用选择最高的，越高他们辅助功能越多，里面可能会加模拟输出，耳放输出啊什么的，因为这些都没有用，但是价格却上去了。芯片是一个因素，外围配置非常重要，电源稳定对数字输出影响很大，晶振的好坏等，这些可以作为选择的参考。

DAC的选择
作为电脑HIFI，前面已经指出，按照现在这样的方式数字输出效果是不会很理想的，作为入门HIFI是可以的，但是距离真正高素质HIFI还有比较大的差距。
因为电脑出来的数字信号不算很好，这样选择DAC方面不用过分高档，但是有些因素会很重要。
1. 采用二级锁相环，这样有利于减少数字信号的JITTER，在听感上会好很多。
2. 不要被数据迷惑，CD的标准格式是16/44.1KHZ,现在很多DAC 采用24/192KHZ，一方面是否有真正的24/192KHZ的音源不说，即使有真正的192KHZ音源，如此高的频率对线材要求会很高，从电脑到DAC一般是很难达到这样高频的要求的。
其实一台DAC能够真正把16/44.1KHZ做好就算不错了。
当然这些都是理论因素，一款真正好的DAC需要设计者对各元件性能非常了解，不是照搬照抄，一款合适理想的DAC对声音效果会起到非常大的作用。

作者: zhaoxianqunks 时间: 2019-9-4 03:58
板凳，中毒了

作者: iaic 时间: 2019-11-20 16:49
好好拜读，研究一下

作者: zjlin88 时间: 2019-12-18 09:06
电脑最大的烦恼就是风记扇声......

作者: spalago 时间: 2020-3-6 12:44

zjlin88 发表于 2019-12-18 09:06
电脑最大的烦恼就是风记扇声......

如果噪音是十分稳定地产生的话，去噪会很容易并且不影响音质。

作者: 落花萧然 时间: 2020-5-9 11:36
哪年的文了呀
现在都是数字播放了

作者: duqm 时间: 2020-5-27 22:48
受益匪浅，谢谢楼主分享！

作者: kizaki101 时间: 2020-6-17 11:44
感謝您的分享

作者: 环保小白 时间: 2020-6-29 22:33
以前一直都是电脑HIFI，看了您的帖子受益匪浅

作者: 高品质音乐 时间: 2020-10-22 08:36
电脑+声卡+2.0音响日常偶尔听听，够了吧？

作者: xiooozzz 时间: 2021-2-16 21:00
人耳如果能分辨低于200us的jitter，那就比狗都厉害，皮秒。。。得用激光干涉仪来分辨

作者: xiooozzz 时间: 2021-2-16 21:05
楼主有一点说得好，是16bit/44KHz完全够用，已经远超过人耳能够分辨的极限了

作者: cosmos宇 时间: 2021-6-26 15:32
谢谢分享学习中

作者: tjwen93 时间: 2022-4-26 23:38
能不能出一篇数字播放、电脑HIFI、以及CD机器的对比呀？
一直不太明白数字播放和电脑HIFI的区别

作者: jxxhpp 时间: 2024-7-2 10:13
学习了，谢谢楼主！

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