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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
) i9 Y' A3 D5 @3 K4 u. Q2 ^7 B# h) [
 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。
# [3 j3 U9 |7 u3 P) E3 i6 s. P6 C2 \$ [$ J0 I1 W1 t. ]. Y
  什么是音频DAC?4 \( n9 S8 ^1 L9 d1 ^
3 y- U/ d1 o( `' v

+ f$ S& ^+ e$ m音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密 6 t+ @8 ?( G! ?5 u  K

2 h3 a6 p2 I7 g1 x# r' B- [' 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。
: k( N7 W$ c; A2 W( @% H$ l2 w+ Z2 V+ ~% \, ^! u6 B! K. J4 z
  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。7 w: C0 @3 |0 Y: y, ^  B
7 j& n2 h9 `" ?/ `* `, p
  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。8 S1 f( |2 @6 R  K/ ^9 c

" b( ?& J& C9 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?
+ A) K7 h* i+ q! a  f5 t" T" u7 |! b( p6 @5 u4 k: _9 ~$ [
  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 a( K" @& L/ m& G) _) D9 j

% J9 ^" l' L0 T$ z! K' _3 Q  独立音频DAC,高端数码播放器的标准配置3 u2 P  r  C0 Z7 c3 S2 m( c% R
& l( h4 y) _& h
  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;
) y" N/ I  L5 E" l3 p6 e1 a) o% m* w
  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。
* [* `* b% n( v: u4 @3 ]3 y, c0 u9 e* N: M3 s" k7 A+ l
  1.生产音频DAC的主要厂商
3 y3 m2 ^$ F% S- G* b5 d. E. t9 @
  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。  A0 q6 g% O2 F; E+ I. E( p

( E& t' a$ G) @3 Y8 v$ b: _  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:
" {6 A8 ~6 X6 a6 r  H  I3 a$ w  ^1 z' ~8 d' u3 {1 k. |
  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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* [+ J- Y5 z4 t  W6 R8 f9 z  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;
* F6 }- n/ i- X& H6 H" W. X5 E& u( d. S* W8 |( ^0 [
  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。; f& a9 ?) p. a% \$ j
! G" G3 _1 {, A% I; E
  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。
" i5 [$ @- C- [  U3 Z: V2 p. z5 ^% _$ w9 b
  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:
5 C4 \& g+ P- k# M: Z: ]% E
* n3 E4 g# I) z  @6 o  1.WOLFSON系
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) J9 ]* b3 s2 C8 ^# V  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:/ I" l, G7 R3 M. X: Q) i1 @

( A& f$ {+ `* Y; f音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密
# r4 X* X1 ~9 y0 ]4 P9 v6 [+ q2 u# Y, g: o( Q0 m! m
  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。
. G7 i; E% Y& C) _1 X* i, a
1 K: u: ]/ X7 J. o+ V3 \5 I  WM8731
' z& c0 c4 B. n( m
, S9 r* _  q$ x: e3 z9 s: |  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。
1 J) R0 q% t( R* Y/ y
' a$ D! H/ r4 [' I/ @6 \$ m$ [; g$ U  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WM87316 p2 U5 u4 x5 Z

2 \4 F5 A; g6 r, |/ ^9 E主要参数:
- ^$ e, |5 e4 J7 w0 F/ v' N5 B& t
; D; y/ P1 e3 q9 F; B数字模拟转换器信噪比:100db
4 p' u  X! ~) \7 y总谐波失真:-86db
+ ]$ `% W! c: {" X代表产品:苹果Ipod MINI  }) X1 \, D& {* _2 G4 {% M$ x
音质特点:声音简单、直接,未经修饰,信噪比高,中高音出色。
* s5 v; j2 }/ v' t$ @特色功能:无# d/ n4 o6 ^/ n/ A+ a
1 O5 e) w3 t2 \$ H. T4 x
  WM8750
: O- w4 A3 X/ ~) R1 W% k5 J' R3 t( m4 |/ A- v
  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。7 f* i$ `& ^0 q5 r( P
/ B( X6 q2 {1 T
  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。
, T5 j8 ^- C5 i4 T5 Y" `3 c1 {1 u: {6 s: w! Z* a
主要参数:9 g( b- o3 a; y" S- B& v

/ [! ?, v% h" q4 y' N数字模拟转换器信噪比:98db( [7 I4 H' x' P% ^/ F9 \" x
总谐波失真:0.013%/-84db(20毫瓦)
* P, ]/ G# A+ Y/ V/ o. E, R; `代表产品:台电T19/t29/c280,oppo v3* b0 n% N  [6 l* c! X& ?! M- V
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
$ {# A- t. B- s" O2 \8 k. k( Y! h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 @9 x# m6 P$ {1 i2 ^% {3 y

+ d1 d8 S1 P/ M. Z1 e) K2 H  WM8978
3 N- N4 V8 B" \; C( v- R  Z9 [2 B; Q3 o7 o: Q9 y% |) m
  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。3 @' J: |) v& E0 o1 c- M  }

; w! @/ j/ N2 r% B1 j6 v# U& @7 ]主要参数:6 Y9 s: Z( S+ h: n, P

8 V* X/ v0 Y2 Q$ `2 I数字模拟转换器信噪比:98db# z$ p$ ]# r+ G& A3 C+ ~
总谐波失真: 0.013%/-84db(20毫瓦): Y" f$ l/ b% q
代表产品:微软ZUNE) s) o0 x1 ]; I6 i" v, k, k
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
8 ~  Z/ G7 V& m4 m, _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/ [! J4 ?& [  h. }6 i8 C

; H. s: w8 v  u# G( u5 ?6 G. q6 U  2.德州仪器AIC23B
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& G- w3 w/ [) p$ n; @% [$ k* x  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。
9 N; u/ ]3 _# t4 a! F7 W
( g6 c9 p2 ^/ Q0 x5 g/ J主要参数:
; u& U* F0 a( |" E
! d; o+ [4 A: o; l; P6 v6 a% E" ]& J数字模拟转换器信噪比:100db
. j# v+ Z* A" ?0 b总谐波失真:1%(20毫瓦)) D, \; @/ F) h6 I! \
代表产品:台电C150,创新老款硬盘MP3: Q  \! @2 V9 u0 D
音质特点:温暖自然,解析度稍低
% x  D+ r- s, v) U7 H5 p特色功能:无
% i. ?4 c! \$ d) z3 g- `% g  L8 k
2 q. J5 p' Y* {; a( o& e% V  3.飞利浦UPA1380$ ]' ^& X/ ~8 F  @5 e% E: \5 {
+ Y) ~" ^! t0 w! G, P
  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。0 i, g$ S  P: ~/ d3 n" x

& n+ R  e( L& u) |主要参数:7 L, I7 f1 s7 [, h1 R( c' I
$ @5 G; [' p. {/ z7 n( r  y( O2 g
数字模拟转换器信噪比:88db
' m+ W! @/ N; _; Z  J总谐波失真:-60db4 ~) }' M# n5 e/ w1 ^/ }; j
代表产品:艾利和H320、魅族M6
+ @/ n4 Z% T: c$ b- H  a) ^音质特点:低音好,中高音差
5 \2 H( ~0 i8 F7 @特色功能:无
( K' S/ m" E. U. W
% R3 I9 X& h( I: m  4.CIRRUS的CS42L51
' l$ l: j& ]. y! C: z5 D2 W0 ^- _' \# @  Y5 e8 R% ]
  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。
/ m7 Y3 P, K6 S/ n& b$ `% S) A8 \! F" L
主要参数:
3 E% b7 T$ |& x* q( o0 k1 Z6 X/ e, n7 t/ [
数字模拟转换器信噪比:98db
+ Q& k! @2 X! y总谐波失真:-75db  C9 y1 i0 Z/ r# `* T
代表产品:IAUDIO U3
2 f% T+ e) O9 N! Y1 N0 |7 D音质特点:输出功率大,动态范围宽  o/ W) \" t% B# D2 R2 V! N
特色功能:无' S( D! D) R6 B4 J! @

# a1 L: k5 m* p+ B( f- j; x4 y7 Z音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密 ! D  j: F/ A$ t" B9 `) l- f) P

/ i* B* m" K# C. j7 O, w  综合对比与结论:7 r  O# V. m3 Y5 k* Q! I
+ `' s2 L1 [# p( K7 R+ k8 X& R% 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。& U& |7 u; u9 M0 k# L" n$ y. W
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