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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 ' a4 h+ ?3 f( j" w

- A# a; a  U6 ~9 i 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。" k2 U5 {/ e# L% ~+ H0 R$ V; ?( ?
% D# H4 u+ A" q9 r* U
  什么是音频DAC?
% P( z2 b" L) {+ _5 n* E
- @, h' \8 p) Y" K! R( D3 Q5 K& z( J) @7 s$ x) ]4 }
音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密 7 s+ B7 I( C4 R: r8 g. b; V# i

# @, W% {* O! i( c& Z/ y8 S* P  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。/ A* r6 s9 J1 T& q

( t( @$ e$ U% r' P" q  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。
- p* l; w) U' y7 k
' e) L  u4 ?0 X  w$ ]' p% g  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。
) A/ S! B" q0 [3 {3 s6 T" |0 \$ n# O5 w% [
  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?
4 l9 }" d4 n, _: Z+ X) x) v. R( \, I) f" @+ g- k* E7 S
  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”。3 w( |/ }9 Y5 i+ ?$ I. j- W# k* _
9 U& j4 B" ~' r5 v
  独立音频DAC,高端数码播放器的标准配置
- [# {6 L+ T1 ^& _2 x, {  ]) @! Y" ^) _' a: t
  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;
9 T& ]9 M! R' U# ~  q! O# E
: j' I" _1 H+ |; }$ i9 V  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。
: O3 a- K2 z, k6 j# ~: k5 I. i
/ h& L$ y. ^* y# S8 ?- m  1.生产音频DAC的主要厂商
& u5 J. j" O( v- x0 x- r' ]
* n& e) x% d5 t6 @( M  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。
( n; h- ?" _# k% T. G" e. I
9 ~+ H/ ~  J$ p# ]* r5 @! m$ S( v- F  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:3 e& o$ V; L. C1 s. |* S

( H, b- w0 e; E& s$ U8 d, Z1 t  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;
* z" b  s- w$ f" y  L: t  j( C% a1 A' h
  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;7 Z% h) y6 p+ A8 S# e  G

1 V' h% `! m; E6 `  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。
! T; j+ h1 {4 D7 F* S; T/ Q+ E+ `, b9 c/ C2 |9 S
  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。* v2 A7 t3 n: G! s
  n# y- g* T$ w* ^& S  b# o: F
  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:  f. f) O: Q$ w2 C

4 }6 Z" z: `5 F' i5 e& r  1.WOLFSON系7 }! v* G- p6 ?1 x. x8 g  ~

# q# @3 Y) u: H: p5 o  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:% ^2 Z/ _9 \! }  c! |. Q5 }4 z
; K! B4 C5 f; C8 G( k
音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密
! l" `5 q; G: [$ Y( n; A5 l$ Y0 ^" o9 h* X7 A
  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。
1 s, T/ N, _9 \
% v! j4 F# o, s  WM8731* q' M3 S+ h3 W* \* I

4 ]* I9 J/ {' ]8 j) C  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。
' Z0 B9 C. S: H7 E: f0 `4 C' _; v# M$ ]6 O' {& j$ D
  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( S6 E5 R: E" s* D4 c

  c9 w$ g1 @: u. C( l主要参数:
8 w# k% A7 R; \: ?; w
6 y' i9 y( P7 y3 e. b数字模拟转换器信噪比:100db( C: r0 {6 l. H& \, m' p
总谐波失真:-86db9 t, o; z) u" N" T
代表产品:苹果Ipod MINI
8 x* V+ b( ?4 U- ~7 s( x音质特点:声音简单、直接,未经修饰,信噪比高,中高音出色。
" D6 V9 G4 p' r. p7 b特色功能:无
! K9 C1 ^" E( [/ O" k6 z
4 J0 B' v9 {" a8 J  WM8750
9 ~$ J% i9 E" F; y/ m
% I. z2 n# m' M( W2 d& @  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。/ }. v/ U/ w2 R, E* A
* M: M. u' D/ b- h  S9 n6 S
  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。
; x: L+ F0 P! `8 p& x7 L2 ]$ L; k! p& a6 Y) t. ?
主要参数:
0 L$ H' h, U: j0 j% r, ^' m+ e8 T" S4 G7 m5 S
数字模拟转换器信噪比:98db8 e8 ]3 V% V) I/ E) f: O
总谐波失真:0.013%/-84db(20毫瓦), {9 P$ Z) x. {% y; `- M
代表产品:台电T19/t29/c280,oppo v3
' h# D  |1 v8 X; e6 d# s, S  l' u/ ?- F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8 i" E9 {/ @( \/ K
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
1 M3 v+ V) v0 z! i3 r% G  W, L) P1 s9 S& P
  WM8978
  t* q( K! _* H2 p! U( q8 I( l& Y" |/ g, m* \2 {
  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。. ]( f% {  k" N+ u; x: @2 m

. |; B+ Z4 H' C% i$ H: c5 f主要参数:
* y, V( w) g# o
% K/ R/ t) X4 O3 Q$ u4 b数字模拟转换器信噪比:98db( g8 N, I& p4 v$ G" L- N! x9 S
总谐波失真: 0.013%/-84db(20毫瓦)
5 u& q4 k- J& g4 k+ f  ]代表产品:微软ZUNE
7 _5 P3 y* D, D7 P7 l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9 S. x4 j  J% k$ W: K+ 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
/ O! T3 [# T; o
6 {' d/ U! q) ]. C  2.德州仪器AIC23B7 ^6 D' X7 E- k2 ]1 c+ H

3 q, R! Q, v& C& Z, f, 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。
8 O* ^7 ?* Y7 J- U) n& W% J
7 J1 @% ]7 ^& j) r5 ^" R! c主要参数:
3 t9 i. m6 U& B, A6 p  L& H$ p& f& [1 g6 a; n) X
数字模拟转换器信噪比:100db
; @) |9 {, f. c+ o# m% j) W总谐波失真:1%(20毫瓦)
6 u# ?3 ~  l* D  y5 G$ l代表产品:台电C150,创新老款硬盘MP3
# z) v' b8 o$ T6 b% y9 _音质特点:温暖自然,解析度稍低
1 _& X! @$ f+ H+ o: E  k特色功能:无
0 l) J. `) I2 U3 f6 ]) K
" s0 T: {( n# y% w3 I$ n7 H  3.飞利浦UPA1380& V  j, }  Q! o' Y  |* W. B! b; B$ y4 D

7 b& s; F: Y6 }2 V0 a; N$ D  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。1 O7 Q6 N1 [% y1 e7 q/ x

. N/ d/ |$ C# t主要参数:
3 H/ j0 }) w7 \+ }& ]$ Q
  F9 T2 }' b+ @数字模拟转换器信噪比:88db
& m  {' y* _& }6 \! b总谐波失真:-60db
8 j/ O8 D0 s/ ?5 m代表产品:艾利和H320、魅族M6
, V) B- L$ \0 ?! k% Q音质特点:低音好,中高音差! o, o1 A" u* y, u; q6 O* S8 z& s. Q
特色功能:无1 j% P* V% }. ~9 ~' u6 i
  Z" E) t$ m8 i# m+ w' ~
  4.CIRRUS的CS42L51
8 t2 I5 S: l, m# M! N8 n
2 Q1 E; B7 n& P' }7 j& Q7 Z$ _  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。0 u- F! q$ I  l9 w! Z& e  v
0 f7 z: }% [9 M3 `: O! @# E7 D! l
主要参数:- a7 S" E, |4 {# J

7 `/ w+ M1 x% R' L数字模拟转换器信噪比:98db
, k2 u! y/ y5 P$ b& x总谐波失真:-75db: r2 [: `* M: w: J" O$ V8 j' e
代表产品:IAUDIO U3
! q$ f. @1 \/ G' Z  p" L% X! y  ]音质特点:输出功率大,动态范围宽1 K8 s- \! R1 y5 {
特色功能:无6 j0 |- n9 i" f0 h! D8 l/ v
+ J. Q% t+ y* A+ y
音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密
$ }4 ^8 A$ z: ]
$ G/ a5 m/ u+ X2 [  综合对比与结论:
% U3 ?8 G4 C% P8 n* e; `
. x- g- |: N: K2 w5 G  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。
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