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[音频应用] 音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密

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金贝

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DarDiancy 发表于 2015-7-8 15:23:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 DarDiancy 于 2015-7-8 15:29 编辑 9 u7 U2 u; D2 r" i7 _! [
) J3 M% q1 F' }3 V9 X; x' z* P
 无论我们是买MP3、MP4也好,实际上我们的数码播放器最经常使用的就是音乐播放功能,所以数码播放器的音质,一直是消费者的重点关注对象。
' i$ @  Z3 E, J3 Y+ H# t6 S; X+ L9 T, a9 K/ |( }3 w+ g
  什么是音频DAC?
7 c+ V: X( Q% z, v9 O( v; Z6 o7 J) b" Z2 n+ I
% I. x. K, y) A# F# t! @
音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密 # d- h$ ^% z9 {! @! J

. X, X0 x9 l( [; i  之前,大家普遍认为决定音质的关键是主控解码芯片,这种说法基本正确,但不够精确。事实上,决定MP3音质的关键是主控解码芯片里面的:数字-模拟转换器(英文缩写DAC)单元,以及耳机功率放大器单元。DAC负责把解码好的数字音频流,转换为可推动耳机发音的模拟音频信号,而耳机放大器则把模拟音频信号放大到可推动耳机的功率。! N$ H" r; [/ k9 Q
* Z0 E( W& O( L8 e1 b! b
  打个比喻:DAC就像是一名歌手,负责把大家弄不懂的歌谱(数字音频流)忠实的演唱为歌曲(模拟音频信号),而耳机放大器则是歌手的扩音器,负责把歌曲声音放大,让人都能听得清楚。8 K' w2 ^/ M: M6 b1 y

4 N. t- ~8 B, Q: d! S  DAC的转换精度和失真率是决定音质的核心关键,当然耳机放大器也至关重要。  c5 W6 Q4 U6 L! }) I

& q' w, y" ^( \% Y( @4 K  在低成本的MP3主控芯片当中,一般都集成了DAC和耳机放大器,以降低整体生产成本,但由于芯片内部集成了很多其它诸如解码、电源控制、USB控制等等繁杂的电路,很容易对抗干扰能力差的DAC、耳机放大器造成干扰,这就像上面那位歌手,要和剧院里的厨子、机房、清洁工、接待员....等等在一个房间里工作,哪能不受干扰哦呢?
5 s7 `/ b- k6 R$ k6 L
8 k* d+ z& n1 t4 R, U: [% E, n  最好的办法是给这位歌手一个独立的、豪华的房间。单独的音频编解码器(CODEC)主要就是由DAC、耳机放大器,和辅助的音调控制、ADC(模拟-数字)、数字滤波等模块集成在一起构成的“豪华独立房间”。
4 }. G( t% o' K7 u- b1 ]9 N) u* u$ _9 M
& z" v% F$ a$ V9 o' k$ T  独立音频DAC,高端数码播放器的标准配置7 A( s) u- \3 b7 V

+ h; j1 ~/ w9 w; C7 Y3 P/ \. ~3 e  高端的数码播放器基本上都开始使用了外接独立DAC或音频编解码器的方案,比如:IPOD nano 2代搭配了WOLFSON音频编解码器(型号不明),IPOD nano搭配Wolfson WM8758;iRiver的E10微硬盘播放器、IAUDIO的U3搭配了CIRRUS公司的CS42L51音频编解码器;IAUDIO的D2搭配的是Wolfson WM8985;国内使用独立DAC的厂家不多,主要以倡导双芯技术的台电科技为主,其中:台电C150搭配了德州仪器的AIC230音频编解码器,台电T19和T29搭配了Wolfson WM8750音频编解码器;魅族科技的M6搭配了飞利浦UPA1380;OPPO的V3/V5搭配Wolfson WM8750;8 k' W1 `# d- L! ]/ Y
1 X: S( Q4 ^$ v5 e+ v6 X1 ?% I
  随着独立音频DAC的音质优势被消费者普遍认同,独立音频DAC成为了未来高端数码播放器不可缺少的特点,本文的目的也是为了让消费者对此有更多的了解。
7 g2 G" `* U* [$ i1 ^4 `. J, L2 k4 ]# H' m
  1.生产音频DAC的主要厂商6 L" a0 h2 e" ^3 A- y
  L9 F7 ]7 w" w! ]  O6 @
  全球范围内,主攻音频DAC的专业厂家不多,位于英国爱丁堡的欧胜(Wolfson)微电子公司是其中一家专业公司,这家公司专门设计用于音频领域的数字模拟混合电路,包括音频编解码器、音频处理器器、音频DAC,应于与CD唱机、数字音响、数字电视、便携数字播放器、手机等领域。它的大客户很多,包括苹果IPOD、微软XBOX360、索尼PSP、健伍HI-FI CD唱机、SONY Ericsson手机等。Wolfson音频芯片的特点是种类繁多,新品迭出,无论是技术还是参数性能都处于行业领先地位。
- v% ]) p# u" N5 j7 f( a1 ^$ J- j8 Z- z
% C' ~  L8 S' u  k3 }$ _' b- P  其它的半导体公司也有音频DAC推出,但由于多数并不是其主要业务,所以品种和更新速度都比较慢,使用的厂商也比较少,到数码播放器领域,一般都屈指可数了。市面是可以看到的有下面几家:
2 Y8 m# K5 ~3 t$ X! n$ }- o
) R6 g9 x6 Y) J. V2 s  美国德州仪器公司的AIC230音频编解码器系列,台电老款的C150和创新的老款硬盘播放器有使用;
7 ^: H5 ~8 x( k% w$ d! h6 x5 i, `$ X- ?! ?! E* x
  原荷兰飞利浦公司的UPA1380音频编解码器,魅族的M6、艾利和老款H320硬盘播放器和以前几个老款手机有在使用;6 b6 `+ \' E: u- e* F1 M4 E
2 }7 m; B) [3 B+ l* s1 B
  CIRRUS公司的CS42L51音频编解码器,这是一颗比较新的音频编解码器,前面说过IAUDIO和IRIVER的两款机器有在用。% A, x: b" r( Y! r  ?( u* c0 E4 \- V
3 w, w, h# ^# W* p8 Z: ?: i9 m
  除此之外,应用在数码播放器之上的其它型号音频DAC就属于凤毛麟角了。
& d1 {3 H$ q/ F2 L- O+ h+ t: ]& p. U4 a. E
  面大致的介绍一下几款主流音频解码器,大家选购数码播放器器也有一个参考:& E4 e$ S! p* s& g: p% U
' `4 G( O& H* p- x' F6 Y
  1.WOLFSON系
7 Q, p4 O# k" @3 H% L7 m4 m; R* k$ _" i# e" ^4 j7 s, z6 f; U1 @
  之所以欧胜(WOLFSON)单独列成一个系列,是因为WOLFSON的音频DAC,无论是型号还是应用都非常多。下面是欧胜近期新款音频编解码器的一个列表,总计达50种之多,以下为可以在随身听上使用的DAC:
( c3 e4 F4 Q, a) T0 r1 G. X) ~! \! x4 ^, [) Z
音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密
8 h  d. T5 e7 b3 C2 N  Y( _% N* P
8 s8 }/ f3 s) T0 G5 u* u" ]  其中适合数码播放器的使用的“立体声低功耗编码解码器”有13款,型号之多,已经超过了其它数家公司的总和,由此也可以看出WOLFSON在音频转换器领域的实力和地位了。
7 t& S$ S2 b. [$ q, e- K9 B$ Y7 J2 N! w6 D2 R& S9 x( q# f& ^! ~
  WM87313 @6 Y6 r& j9 \& D0 L3 s# i3 j$ z
8 Y9 X2 m+ v; p
  欧胜WM8731是一款入门级音频编解码器,集成了DAC/ADC已经一个耳机放大器,功能较为简单,不支持欧胜硬件EQ, 3D, DSP滤波等高级特性,价格也非常便宜,不足1美金。适合入门级数码产品使用。
* ~) L6 N) u5 e/ W: o5 e8 S) p* a
  事实上WM8731也作为一个模块大量集成在了许多MP3主控芯片当中,比如韩国TELECHIPS TCC723、771、773、,三星主控、Sigmatel 3650都是整合这颗DAC单元,只是整合的音质效果始终不如独立的芯片好。IRiver clix使用的音频DAC是WM87318 s6 U- b+ B7 L; v

& L, y5 D4 }. _0 u: g; j主要参数:
; Z0 ~3 ?2 O% E. z0 o# [1 h
+ \* `5 y+ g7 t3 R数字模拟转换器信噪比:100db$ \. \" L' }* G0 n: i
总谐波失真:-86db
, P2 Q7 O4 W/ q1 B3 Y* u6 H9 h代表产品:苹果Ipod MINI
1 c3 E; i+ n7 P' r5 p  S音质特点:声音简单、直接,未经修饰,信噪比高,中高音出色。8 Q$ S! h; s" P5 j3 ~. @7 |
特色功能:无
; b4 j3 o: H- ?7 m' l( B) T! R' E) F. E1 U9 d
  WM8750$ l7 x" b, b, \6 b5 c1 f+ K% u

/ S% ?, y. ~6 f+ W- A8 u  WM8750是欧胜应对MP3、PMP市场的一颗主力产品,已经非常成熟。从台电科技的T19/t29惊艳的音质表现上,我们已经认识过了WM8750的音质实力。WM8750集成了一个DAC和一个高性能的耳机放大器,耳机最大输出功率为20毫瓦*2,从实际使用T29/T19的用户反映,推力非常强劲,可以轻松推动高端HI-FI耳机。除此之外还拥有3D环绕立体声音效和硬件高低音音效两种硬件音效,音调效果要比一般的软件调节要强很多。
% Z7 U$ N9 z' ^- r/ \: [
- P0 V) i: N9 C" |% J. [  WM8750还拥有高品质ADC电路、麦克风专用供电电路和AGC录音电平自动控制电路,具有优秀的录音效果。此外,还集成了1个400毫瓦的BTL扬声器功放,可以驱动外置扬声器发音。
- `$ A/ S* `! ]4 K( _! o% x: C* g  X. w' \3 P% S. g
主要参数:7 Z( |/ Z3 ~+ O; U8 ?. Y
" V' V3 }/ e8 {- H
数字模拟转换器信噪比:98db
! n. Z, h" W& s" W& A( Z7 f总谐波失真:0.013%/-84db(20毫瓦)8 n1 i7 x3 B3 @- {% M; h: h8 O
代表产品:台电T19/t29/c280,oppo v35 Z: f9 K6 ]" `) V1 d% n+ T
音质特点:中高音清晰明亮,解析度很高,细节丰富,低音自然不混浊,3D音效可以增强声音表现力+ b3 |* y6 Y) l$ K1 t. t
特色功能:录音电平自动控制(AGC)、麦克风偏置电路、硬件3D环绕立体声音效、硬件高低音音效,0.4瓦BTL功放
" ]8 C) V" Y. O% r0 I, Y/ n
  m4 ]5 z9 d& T3 d' c! n1 b  WM8978
) g3 g! [- |! m( \8 c9 X
" U3 [5 Y) ?- b8 W, ~, _  WM8978是Wolfson新近推出的一款全功能音频处理器。它带有一个HI-FI级数字信号处理内核,支持增强3D硬件环绕音效,以及5频段的硬件均衡器,可以有效改善音质;并有一个可编程的陷波滤波器,用以去除屏幕开、切换等噪音。WM8978同样集成了对麦克风的支持,以及用于一个强悍的扬声器功放,可提供高达900mW的高质量音响效果扬声器功率。一个数字回放限制器可防止扬声器声音过载。WM8978进一步提升了耳机放大器输出功率,在推动16欧姆耳机的时候,每声道最大输出功率高达40毫瓦!可以连接市面上绝大多数适合随身听的高端HI-FI耳机。最新的高端数码播放器,如微软的ZUNE播放器,已经开始使用WM8978。
6 q' i" @7 B* }/ n5 v+ _5 c
2 C$ W0 ~  J7 N2 Y主要参数:$ _" H. c/ g% L
# D& p9 v% b2 `% R
数字模拟转换器信噪比:98db8 \: l$ Y# c% w. s9 J. ~4 V
总谐波失真: 0.013%/-84db(20毫瓦)( \' G1 L3 p' |8 o6 X- k. r
代表产品:微软ZUNE
0 t9 b1 g( m- E  O音质特点:继承了WOLFSON中高音清晰明亮,解析度高的特点;由于输出功率大,动态范围更宽,声音舒展,能够放得开7 u2 U! F) p; l+ r2 L
特色功能:HI-FI数字信号处理内核,40毫瓦大功率输出,录音电平自动控制(AGC)、麦克风偏置电路、硬件3D环绕立体声音效、5频段硬件音调音效,0.9瓦BTL功放( F" c( j+ g9 T1 z9 @3 n9 U2 K; |
2 ?7 T# V% A/ n$ Q- ]2 t
  2.德州仪器AIC23B
6 S+ d$ u# s! n" Y1 _* {0 i
( P$ C+ Y" F4 [5 L7 t  美国德州仪器公司是全球最大的手机芯片厂商之一,当然它也提供有音频DAC。在数码设备上用的比较多的一颗是AIC23B(全名TLV320AIC23B):创新的老款硬盘播放器,台电科技的第一代双核产品C150,都是采用这颗音频DAC。AIC23B没有明显的缺点和优点,声音温暖真实,是一款不错的产品。我们通过对比使用AIC23B的数码设备和使用欧胜WM8750的音频设备对比,可以得出这样的结论,欧胜的中高音解析度极高,能够忠实的还原声音,音质属于冷艳型,德州仪器的AIC23B属于温暖平实型,也很讨好耳朵,但由于失真较大的缘故,细节不如WM8750丰富。
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0 n" p. f* b0 `0 N主要参数:- @" R( y6 O0 Q% }3 ?' v! p2 o

' b7 l0 B3 x4 j3 U0 O, U$ M数字模拟转换器信噪比:100db/ A1 K2 m2 E+ E8 K4 P! I9 v5 }
总谐波失真:1%(20毫瓦)
. x2 j$ w( i4 a8 @# P代表产品:台电C150,创新老款硬盘MP3
, V/ o# E+ a+ c( b; R: z2 z音质特点:温暖自然,解析度稍低" [' k3 r- f! ]3 H1 U/ g
特色功能:无; h5 Y# u) c$ Y* `" e

9 H5 o7 z2 ]+ u! Z: I# q7 J- R% B  3.飞利浦UPA1380
" |, x  O: V: n7 F7 m2 p0 F) k7 M1 l6 x9 Z' L2 a
  模拟时代,飞利浦半导体公司在音频领域还是比较出名的,但是进入数字时代后,飞利浦的半导体业务重心转向手机芯片业务,所以在音频DAC这样的器件上动作较慢,在适用与数码播放器的音频DAC上,UDA1380是一个选择(也是5年前的产品,2002年发表)。当然这个数量是WOLFSON、德州仪器的丰富产品线比,显得有些寒酸。UDA1380的特点是低音的处理很好,中高音差。 这与设计取向有关,Philips的UDA1380设计时,应该是这种考虑了中低音的设计,这也是以牺牲中高音为代价的,为其它而WOLFSON、德州仪器则是以平衡为主要的设计指导思想。
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主要参数:
2 o' |, I0 I) I8 R8 I* k' G5 P
4 ], x% a, J" z4 d0 R4 o, q数字模拟转换器信噪比:88db; S3 B$ `7 ^/ k6 M( \1 Z
总谐波失真:-60db) v* d- E+ S) R8 \9 L
代表产品:艾利和H320、魅族M68 \* m: M8 q8 N# T2 D
音质特点:低音好,中高音差
6 @# S  A! ~  D特色功能:无
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6 }  e; D0 g) E: G: `) o9 O  4.CIRRUS的CS42L51
, l+ N0 [5 b: K! c2 A2 }$ u
9 {- b* Q1 x6 u3 ]; P, h' G  如果不是IAUDIO 的u3开始采用这颗CODEC,估计CIRRUS的CS42L51还没有几个人会知道,CS42L51的特色非常鲜明,首先是输出功率大,16欧姆负载,每声道最高可输出44毫瓦功率;其次是价格便宜,批量采购价格实际不足1美金,使用这颗DAC还不需要输出电容,可以节省生产成本,真可谓是价格便宜量又足,虽然实际听感有音场比较混,失真较大的不足,但动态氛围很大,声音又响,很适合听轰隆隆的美式摇滚和朋克音乐。2 }# F9 |! ?8 B& A
$ U4 O. \) g) R! F
主要参数:
, o$ w2 b6 ^0 r- x. l- G/ Q' q& D) c7 H
数字模拟转换器信噪比:98db
" ?7 J8 S' w0 Z% c总谐波失真:-75db" K) i% G  I# X; c' ?* M1 I* p* ?
代表产品:IAUDIO U3
3 \& Y6 Q4 ^; G/ F7 X6 k; K音质特点:输出功率大,动态范围宽
. u7 G; J: R& k# q& B' U$ s特色功能:无
) L( ]& c7 ?$ A) P' Q3 L
2 @# ?/ c7 k; ^音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密
" R; h9 O( w9 U3 \4 a( N! I3 d. a- P
  综合对比与结论:
$ V3 H2 a) w: d, t) w% C7 _* v# E& V8 C0 y, L& i1 k' }( W
  市场上加入独立的音频DAC的产品已经逐渐多起来,无论是国外的IRIVER,IAUDIO,苹果,到国内的台电,MEIZU等等数码播放器,为了追求更高的音质,硬件的升级已经是大势所趋,对音频DAC有更多了解,相信会对大家选择自己心仪的主机,更有帮助!相信这篇文章会对大家选购适合自己的主机有用。; P# l- P% q  Z+ s% r
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