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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

中国原创歌词基地初级

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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 ' f2 r0 T  k8 ]# x
, I2 k7 }! C. U, J/ y4 h2 y! n
 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。: _9 _+ ?0 g0 z% ?& Z

# T! ^7 J1 \( S7 Q  什么是音频DAC?
8 A4 {9 ~9 c) B* Y$ p9 B1 J" _2 m! z1 A
. M/ q# X  j/ O% Z- ]; L6 |" E
# {5 p, Q% t1 X3 h/ ]音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密 6 A- i8 d5 A/ J

  p: {4 @2 i1 S# Q1 \  X  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。
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: _3 U9 L/ ?" ?/ |9 r  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。
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  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。
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  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?/ _* G2 }% M  g+ [5 m
- p* m, S! Y$ q& R6 ~6 X/ |
  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”。! m7 N& I/ U9 S6 M1 F6 ?& ~
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  独立音频DAC,高端数码播放器的标准配置
2 z+ r8 Z# v: A; L. L9 w1 M6 K" m* V; Y4 h7 }) @
  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;$ f& f& ^& ^2 G+ C9 q9 |7 V

9 e+ }. l+ |9 E% H/ g9 x  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。
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* j+ z3 M6 E/ l, V  1.生产音频DAC的主要厂商  j3 f. p: m  m# F$ x! s
, Q3 H4 U' W6 P! M, y  ]4 B
  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。3 n% @/ X4 H7 D3 }
- h! ]$ w/ z+ _5 M' o
  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:
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  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;
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8 x/ z! C) @" G/ N  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;
/ W9 ?8 ?+ e" H  C' K
& O) P6 N1 Z3 v3 K8 ^" j& V/ X2 R  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。6 K4 K5 F$ [' U( n* A6 v* p* M
1 O& u, M0 K* k8 @& Q
  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。
0 p, v; B0 j% z4 ^% D* t
: v. Y" D. ]* D" R0 e; p  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:
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, u$ ?5 w" l- E7 a  1.WOLFSON系
: K" n9 c5 @+ Z: C- L4 P. P! I/ T  L! K/ v/ W  S: \  [. f
  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:
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音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密
6 _7 ^8 C5 |2 L4 s# q8 i. b; W
% S" M8 J7 c1 c: F( \5 o/ c  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。. d. I" E; u( k" X( d8 K3 l

" a5 G' K2 O" j8 r3 z/ k0 j0 `  WM8731
+ _0 v/ y: b% ]( \4 a4 K/ \- }9 ~0 k
  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。+ U. K" n6 G4 C( `3 Q4 T
. S$ h! r6 B, h6 X" n- b
  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WM8731
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主要参数:
! E& |8 w: H2 M7 P* C/ f$ g, a
% X" f# h. b' D! b8 P数字模拟转换器信噪比:100db
- ]6 S- h& z: K& _: g( H0 c/ `总谐波失真:-86db  U' r5 r9 y" l, g' W  K0 B6 T: o
代表产品:苹果Ipod MINI
3 O' S, ?& n% Q* F6 [音质特点:声音简单、直接,未经修饰,信噪比高,中高音出色。
) n; b$ I) C3 V/ U1 i; c$ s0 U特色功能:无# c+ F0 Y$ m" [

  |1 ]* g7 ?+ J  WM8750
- O2 w4 t- B; j* y5 z7 F3 h# h6 A3 y/ N5 R' e$ K
  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。
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  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。
( Y& r  s4 s1 N- X5 O2 T! c9 n# o' D/ @! X' N! ?1 i
主要参数:0 N3 q5 y  c: G
% l7 N  {! d' U- l
数字模拟转换器信噪比:98db
9 b% j$ Y& K3 Y总谐波失真:0.013%/-84db(20毫瓦); Y, l( ^' R6 Y4 }7 i. d
代表产品:台电T19/t29/c280,oppo v3/ g! B2 }# O0 Z6 ~, P2 y3 e- n/ d
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1 I0 R$ [/ y, n. L! V
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4 k% v) v; Q! _& A5 b
- w, Q/ M' P5 ]) L( t1 G6 T# _
  WM8978
' `+ c& u: R$ b# D* Q  v# \' I' d
7 e0 E* {" ]6 `- R# ?5 x4 b4 h  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。
' {9 e* x# I0 Q
2 P, n7 B: T6 Z7 O主要参数:# ^# h2 L* Q- E+ p+ s7 @! M$ u& j* F

& Y/ ?3 ?1 b' V4 o数字模拟转换器信噪比:98db
; u8 w5 f% X; ~8 ?总谐波失真: 0.013%/-84db(20毫瓦)
7 _  S6 ?8 {1 {+ @$ q代表产品:微软ZUNE
' p! N9 u* S- 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
. j" r1 U! v" d! }  t% J2 a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5 Q, i" i* |8 ~+ b" X( T; L

4 F; K9 m0 z: Z% J9 f  2.德州仪器AIC23B
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7 |8 X, u; U; y) C* V) E  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。2 ^7 P  Y' r5 J. t$ k
: V* q9 k5 t4 [0 j' a, E; u
主要参数:
* E" x) e9 B4 _/ t0 K  s- ]' G3 K& {% |
数字模拟转换器信噪比:100db
+ N8 M4 R4 l6 a: M3 N7 ~总谐波失真:1%(20毫瓦)* \* s% X) {# q: d9 i
代表产品:台电C150,创新老款硬盘MP3
+ W5 ?0 q, y9 c# S7 P( B音质特点:温暖自然,解析度稍低
0 ]* ]2 N/ H* G$ t$ H特色功能:无
+ G9 Q3 \+ D# Z4 `7 U) h7 j
6 {  ~3 I; N$ ^/ S( z* |  3.飞利浦UPA1380
8 w0 s2 t$ K3 d5 Z1 }( J5 w$ W( Y  H8 v6 o& @% I/ n
  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。, s2 @5 P' u) z  N( u* ^  B$ a

$ E; R, j6 p6 [' G) j. H- |主要参数:& N  U, A$ K+ X! T/ \' n
: R$ }$ b! a8 K9 H+ v
数字模拟转换器信噪比:88db! k  f' W  g* J
总谐波失真:-60db
3 |, {3 s3 _4 l' R: S) v代表产品:艾利和H320、魅族M6; O) _1 ]) v, w: @3 v
音质特点:低音好,中高音差6 q3 D. S8 d+ i: H
特色功能:无* Q# V" I7 b' h% M
" L& c- Q# r( x
  4.CIRRUS的CS42L51
* P; J+ |# S) {1 [( h
9 M* Z0 R7 h2 H% [8 |7 S8 h& W1 H  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。
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, ]3 R% d" h+ i/ V4 E) z; L* f主要参数:+ q/ Y: b) w+ v; S5 r* O) p7 p7 {  g
! K" c/ T6 B7 Q! y& T2 W1 {7 U
数字模拟转换器信噪比:98db
: u3 I* g/ R% G9 F: d总谐波失真:-75db) f  F! O8 ?0 _: p# X$ [
代表产品:IAUDIO U3
5 m' D3 }; M3 v: h) @( w音质特点:输出功率大,动态范围宽' I1 |" C' g/ v7 m
特色功能:无) Y0 F6 d; H" j  M

% c+ [% W4 l: c+ J: b音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密
: B+ [. ?0 ]0 B6 D, y: [* i% P* Y' U( T1 N% L
  综合对比与结论:
$ }) X% P1 Z. ~+ }0 m
% _; E, O: K6 `: F/ Y( ?  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。: w" q$ |# E: A2 A! p1 @4 z
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