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浅谈PC—Hi-Fi

2010-12-06  alychen
浅谈PC—Hi-Fi (一)
避震梁按:射频干扰对PC—Hi-Fi有严重的负面影响,虽然不是人耳所听的20-2万周范筹,但相关讯号干扰仍有可能导致20-2万周的可听信号范筹内出现谐波和谐波之间的互调差频信号饱和,导致模 拟电路出现瞬态互调失真,从而使音响器材产生失真。要把PC—Hi-Fi做到Hi-End HiFi的音响水平,不能忽视RF和射频干扰的严重性,连IC屏蔽也不能忽视。恰好对付RF和射频干扰正是我的专长,我由新世纪元年,即公元2000年开始将我源自航天科技的专利技术:黄金镀膜技术的部份屏蔽理论,应用于PC—Hi-Fi、音响线材和器材,取得一系列的突破。初期受到不少争议和非议,认为这超越了人耳可听的范筹,认定与音响质素无关!最近相关的理论和技术论证文章,不断在国外出现,包括音响领域和IEEE会议(国际电机暨电子工程学会)等,方感吾道不孤!相关理论及技术将来另文再述。

PC的通用性、灵活性、方便性,是一般hi-fi 系统无可比拟的。另一方面,随着技术的进步,在PC上实现兼容和播放新的高标准的录音(24/96, 24/192)将会非常便利。这使得其可以在源头上远优于现行的CD。在电脑上播放将比在而用PC hi-fi 音源也是技术进步的一种表现。今天的PC—Hi-Fi也许就像80年代初的CD。。。。。。 或许我们正处在一场技术革命的浪尖上!

不过,我先在这里以技术人员的角度为现今的PC—Hi-Fi系统泼一盘冰水。
通用PC hi-fi 音源其实并不是一个好的选择。。。
先不忙拍砖,待我慢慢道来!
我们先来看看通用 PC 的结构。现在的通用 PC 基本由几个部分构成:CISC架构的CPU、高速前端总线、总线控制、内存、外设、开关电源。这个结构看来似乎无甚不妥,但问题在于高速!对计算机结构有 了解的人都知道,CISC或者VLSC架构的CPU基本上都不是单周期指令的产品。特别是大部分MAC操作都是多周期的,而浮点MAC操作更是周期多得要S。因此,为了提高处理能力,不得不大幅度提 CPU的主频。内存和前端总线的频率也必须相应地提高。君不见,DRAM-->SDRAM-->DDRRAM-->DDR2 哪个不是为了提高速度而出现的主。。。 主频的提高意味着系统功耗将会大幅度地提高。 因此,不得不在CPU上加入散热器和巨大的风扇。
好,问题随之而来。高速大电流必然导致EMI(电磁辐射干扰)增加,而系统中的每一根高速的导线都将是EMI 辐射传导的天线。PC的机箱内充满了严重的电磁干扰。虽说这些电磁干扰的基频都不在音频范围内,但却可以导致放大器过载、产生严重的互调失真和瞬态失真。 我们呼吸的空气中充斥着各种各样的电磁波:开路广播电台、电视、手机、2.4GHz的连接设备(蓝牙、WLANetc.),等。如此种种正是为什么高端 hi-fi / hi-end 产品需要在电磁波的屏蔽上下那么大的功夫。 如果我们把音频电路(声卡)赤裸裸地暴露在如此干扰环境中,其后果是可想而知的。
即使模拟电路被屏蔽起来,但主机的开关电源传导过来的巨大干扰和开关噪声就足以把模拟电路干扰得一塌糊涂。。。。。。要知道,现在用在PC上的即使很好的名牌开关电源,其5V12V输出上至少 也会有100mV以上的开关噪声! 如果算上地弹噪声问题,那么pc hi-end之梦可以说是彻底被粉碎。。。。。。 (未完待续)

浅谈PC—Hi-Fi (二)
(续前文)
另一方面,PC内部是一个强烈的震动来源。CPU风扇、DVD-ROM、硬盘,凡此种种都可以干扰时基而最终出现严重的 jitter 问题。还有就是时钟源,PC的时钟源是由一个低频的时钟经PLL倍频上去的,而这个时钟与音频采样率之间通常并非整倍数关系。PC产品的做法通常是用计数 器做分数分频获得一个频率正确的音频时钟,非常不幸,如此获得的时钟可以说是 jitter 得要死。。。 当然,高端的声卡会采用较好的卡上时钟。但这与 hi-end 还有很远的距离。。。
凡此种种,基于通用PChi-fi也只能沦落到能响而已。。。
那么是否就说PC hi-fi 是不可行之路呢? 非也!可行之路在于针对应用的定制!
最理想的架构莫过于32Bit RISC CPU + DSP + DVD-ROM +固态硬盘 +高精度时钟+线性电源。由于RISC结构的CPU大多数指令是单周期的,而此系统中CPU只用于做管理处理器和网络应用,因此可以选主频较低的产品,如ARM-926内核的产品。。。关键是ARM-926之类的CPU基本不太需要散热风扇,少了一个噪声和震动的源头。。。。。。 以现今高性能DSP用于做音频的编解码具有无可比拟的性能优势,在同等主频下做32bit浮点MAC处理其速度可以是通用CPU10倍以上。。。。。。 DVD-ROM,没啥好说的,充分避震就OK了。 固态硬盘,无噪音、无震动,好DD,就是价格贵。低抖动时钟源,这个是理所当然。线性电源!线性电源比开关电源的声音好太多了。。。。。。。。。。。

如果上述系统不能实现,则只可退而求其次。用通用pc做处理平台,去掉散热风扇、以线性电源代替开关电源、固态硬盘代替普通硬盘。但这个系统只保留数字输出(S/PDIFfirewire)。外接高品质解码器。

(附图例:我调试中的专用PC HiFi,和加拿大烧友一起玩校声,在主场的表现不错,已将VPI唱盘移到贮物室。全新的Apple Powerbook G4,高品质解码器 和英国纯银电源滤波器,外置DVD和server(固态硬盘代替普通硬盘),专用的iTune modified ……不符合平价要求,但和Mark Levinson的理念接近,不过他用Sony……)
若是说国人做不出好音响器材,究其原因我倒是觉得在于对技术研究不够深入、不够透彻。没有仪器没有技术照样可以吧东西弄响,也正是音响的技术门槛相对较低、太容易弄响了才会有那么多似是而非的怪论 呵呵!
我可以很负责任地说一句,中国90%以上的音响厂家没有正规的测试仪器!包括一些所谓的名厂。由于职务便利,我拜访过的大大小小的音响厂家不下百家,有 几家有Audio Precision System Two?有几家敢拍胸脯说说明书上的指标是真是测量出来的?有几个工程师知道一个音响产品究竟要测些什么?有几个工程师知道如何改进产品的技术指标? 国内有很多产品经不起测试,经不起推敲。。。。。。 音响是一门科学,作为技术人员需要有科学严谨的态度。(未完待续)
 
浅谈PC—Hi-Fi (三)
(续前文)

我虽然是技术派,我有自己的研发团队,有音频、射频的测试仪器,但不代表我是唯技术论者。我相信主观听感,相信校声的作用,相信元器件对声音的影响。但我不相信不严谨的产品设计、不相信没有经过测试的产品、更不相信态度不严谨的技术人员所设计的产品。
我一向认为产品设计是需要针对应用优化的。这个优化的概念包括了性能和成本两个范畴。市场本来就是开放的,百花齐放才是春色满园。
PC HI-FI
是一个方兴未艾的市场,我们期待更多更好的产品出现在市场上。也期望现有的产品可以通过苦练内功,造福人民~~~
多有得罪,万望物怪~~~ 呵呵!
上述结论是以我在工业界所积累的一点小知识和小经验得出来的。未必就100%正确,但绝大部分都有理论根据,有文献支持。 如果你有DIY电脑的EMC指标测试经验的话,你就不会怀疑我对通用PC EMI 方面的质疑。。。。。。请问这年头有几位会用惠普、DELLIBM的原装PC? 我自己就有2台电脑,一台用的就是自己组装的廉价货,另一台是国内某知名品牌的手提电脑。。。我从来就不对自己DIY的电脑抱有任何期望,很遗憾的是,那个该死的国产破手提,风扇一转无线网就断,CPU处理进程就卡。。。 厂家还很贴心地设计了一个CPU降频按键,结果发现CPU不降频,电脑根本上就不稳定,根本没法用!1.6G 主频双核的 CPU 只能在 800M 主频下加外置散热底座使用。 Fuckin hell!我就不相信这个东西有经过严格测试,精心设计,绝对是不负责任的厂家。我以后都不会再买这个牌子的产品。我对国内的 IT 产品现在的态度是大胆质疑小心求证。提振我国工业水平需要负责任的厂家和专业敬业的技术人员。。。。。。
另一方面,如果你对钟振结构和电路有足够了解的话,如果你对锁相环电路有足够深入了解的话,如果你深刻认识相位噪声(jitter)问题的话,你就不需要怀疑我对通用 PC 时钟品质的质疑。。。。。。
我 从来不怀疑,PC HI-FI 可以出很好的声音,也认同PC在使用上的便利性。数年前,国外唱片公司就已经开始在网上售卖音乐软件了。如果你有所了解的话,微软的 DRM 就是针对数字版权管理的一种协议,现在已经是 DRM-10 了。。。。。。 现在阻碍PC- HI-FI 发展的恰恰是硬件平台的建设!有了被广泛认同并且价格合理的硬件平台,才可以谈商业运营模式。软件商早就 ready 了,一切就等硬件厂商推出可大规模商业化的产品,然后自然地就水到渠成了。。。。。。
还是那句话,针对应用优化、定制,是PC HI-FI 必由之路!搭建良好的硬件平台是当务之急。。。。。。()
原文"PC—Hi-fi??? ",由 aax 2009-4-4 22:19:00 发表于 非常发烧论坛

有关赵戈兄在浅谈PC—Hi-Fi (二)文章的提问:由于我在新浪博客多次就网友提问作出的回复都会无故消失,故此今次暂代工程师,破例在此作出回复:

赵戈2009-06-11 14:30:13

谢过精彩的文章
我最近正考虑给自己HIFI系统增加能播数码串流的设备
能否请你赐教:
1. 低抖动时钟有现成的能集合到系统的成品吗?
2. DsP请告知符合要求的品牌和型号,我的解码有同轴、AEs,输入,DSP的这个端口能输出24/96及更高频率的音频吗?
3. 如果都找到这些硬件,该用什么结构和屏蔽效果会好一些。
对电脑有点外行,请指教。
谢谢。

答:

1. 低抖动时钟有现成的能集合到系统的成品吗?
我们现在有极高性能的 USB 方案。可以支持 24bit 192khz 采样的 8in-8out。这是当今业界唯一能够支持 192khz 24bit 的解决方案。
此方案基于廉价的 FPGA。 而且可以做到 super low jitter。 如果是商业项目我们可以提供包括PC软件在内的design-in 服务。

2. DsP
请告知符合要求的品牌和型号,我的解码有同轴、AEs,输入,DSP的这个端口能输出24/96及更高频率的音频吗?
几乎市面上绝大部分的通用 DSP 都可以支持 24/96 甚至24/192。 可选的品牌有 ADI、TI、ATMEL、Infineon,等共计多达数百上千个型号。
Anyway, DSP is DSP. 实现什么样的功能还是要看软件。与芯片不太相关。 如果需要支持流媒体的专用音频芯片,则选择会变得非常少。
至今为止,业内尚无可达到 hi-fi 乃至 hi-end 性能的音频媒体编解码芯片。

3.
如果都找到这些硬件,该用什么结构和屏蔽效果会好一些。
如果没有很好的软件和硬件工程师,建议还是放弃这个想法。这是一个非常专业、需要知识面很广而且很复杂的系统设计领域。
能响的系统有很多厂商都可以提供,但那是消费类电子,面向大众消费品市场。

另:正如我在 浅谈PC—Hi-Fi () 文章中所说过的:PC—Hi-Fi做到Hi-End HiFi的音响水平,不能忽视RF和射频干扰的严重性,连IC屏蔽也不能忽视。 恰好对付RF和射频干扰正是我的专长。源自航天科技的专利技术:黄金镀膜技术综合屏蔽理论,应用于PC—Hi-Fi、音响线材和器材,极为有效。


稍後有暇我還會發表一些玩PC—Hi-Fi器材心得的文章。
其中包括Lyngdorf Class D Hi End数字功放,一般数字功放高音表现不尽人意,如何克服,留意文章



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