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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
0 w; Y- f8 z1 `1 L0 J( P
, A% Y; @: v/ B8 V! _6 L3 w2 X) 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。
' r7 T1 l) z) }0 v) ?
% u5 f  W! A+ Q( D* o  什么是音频DAC?( o  N; g4 ]) r! l& _0 O+ w# {8 \! U

+ l1 K. ?' x8 m8 P/ V
% X; `* z" B7 I4 u; \音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密
% V+ G' Q3 J* I5 V+ \/ y& k; X+ v( e0 ~' p) z" h+ W, d
  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。' I% y2 i+ _8 t

' B5 k1 k: ^/ c& C+ x  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。
( W( P5 j" u& B3 |5 [9 ^# ]* x8 F  U, c
  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?
. ^. d  z- Z5 C7 J6 b4 q  T( \/ n/ W9 X: y4 K# {0 b& C& m3 O
  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”。1 \7 L1 d' ?  b8 }7 r6 f9 K
% B0 O" Y* _* i
  独立音频DAC,高端数码播放器的标准配置
  j: f0 G/ L$ L9 E! G, z: i& j" C& e. T: ^1 }, g8 m4 _7 c, V6 Z" ?
  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;
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  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。* u; ~2 z) L  ?) A7 e$ @/ G

% M  b7 s9 F, M; j  1.生产音频DAC的主要厂商
( T  @- o6 [, \* w0 j, U
* s9 Y, V' k* Q/ k  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。
2 D1 W% }( ]1 g4 _+ V) b6 J/ H! ]" k! f8 ]
  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:
& |; n7 U( V2 i, D0 W" L4 r: h
; E5 a; z5 l4 J; y# v6 W4 S' S% A  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;8 {# w6 i$ H4 m9 @! O2 J& b2 d6 x
8 `4 @) O+ f0 u& c5 @
  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;* R  @! R3 W+ F" h1 P. W
" r! I/ o7 A" D; 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 W6 }  }2 `- R2 \
2 L3 [3 ?, u! l
  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。% {% B7 A; k4 M* r7 [
% Q) O4 q1 h6 Y% d
  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:) c; s$ L" D5 g. ^( j
% ^# S) d3 `% @' Q; ]
  1.WOLFSON系
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" q6 Q7 A- L, @$ T* Z* J1 ?  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:- n% p! B* g( z5 f/ h+ U

/ D. i" |0 j! f音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密 1 X( g/ F, j# a, T

: p* y" B8 _8 G  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。
$ v+ I' r+ e; S
7 C' k% W8 O( Q& e3 F' H) [: l  WM8731  _5 m+ W0 I) Q2 v
$ c7 O1 S) }  ~. N# }/ J
  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。6 R) k! H- V! N
. p' W; |* a. f! K
  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$ ~; V7 L& M6 x, D1 i+ j- F) C
( @( g, a9 A1 x5 _3 Y2 L
主要参数:
+ @" t" h2 S0 b# B9 _" R. {# g5 W& [2 _( K7 G+ [0 |9 Z9 R( l  H3 F
数字模拟转换器信噪比:100db, y# B6 E3 p" M
总谐波失真:-86db0 M/ V6 o7 }3 |2 A- p9 J  u1 |5 [9 Y, }
代表产品:苹果Ipod MINI
9 {3 V" U+ G# N. ^" D( h音质特点:声音简单、直接,未经修饰,信噪比高,中高音出色。
- b( ~$ h/ f5 E5 e% ]( a特色功能:无4 ^! G3 W2 B  p& ]# R# q8 A

. j! @- Q- u. H  q) D  WM8750- D1 O2 @( b' [, @
* ^3 A, |; x" g. L3 b
  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。; _/ V3 A5 k% r. Z' n( S

8 t1 v/ Y: e' y  w$ c  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。
6 e( p; o3 l. R; C% E
! i3 [; v. A& {6 j. m  \主要参数:
/ v. q. }+ B1 E$ W& s% O6 d' b# D9 K+ `, o  B0 v
数字模拟转换器信噪比:98db' w1 `' O, P) ~) h
总谐波失真:0.013%/-84db(20毫瓦)
' ]. }6 J+ P" u代表产品:台电T19/t29/c280,oppo v3
# p# w# _0 M: |+ \8 w9 A. n  X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/ o: i( F" b; p1 N. b2 ^
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% l" M0 b6 r6 u8 x; p5 A
; ?8 M/ }, g0 l0 \, J# ~
  WM8978
0 v  p% O6 S9 b" Y  X. N$ Z% W" I2 \* }2 |8 D" c$ L2 d( u  U
  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。
! V" c9 H$ h6 k6 I  Q2 w
! ]8 z2 ^4 I' e  h: R+ G主要参数:, C5 ~- @9 g: E6 P) A1 m

( Y( T6 @7 M+ X6 \) R; @" V数字模拟转换器信噪比:98db
- a( B1 D2 M9 k7 m, A8 Z5 i总谐波失真: 0.013%/-84db(20毫瓦)
, y  g( X, A4 T- \: ?代表产品:微软ZUNE: O, c2 w8 U* M3 p' F  G' m
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
+ f* K+ j! \( w7 m/ b1 i% V9 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& K& {: h/ e( `# ^  e
; M2 n  ~5 x8 k0 D
  2.德州仪器AIC23B! X7 S) Q( [4 L+ `7 R. B9 b$ u3 D. a
' j) d6 r' o  @3 W/ f
  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。" o/ e* O" h+ Y: p/ e# [- F

6 v5 l; Z4 p; v8 Q) E% I" G8 o* V主要参数:
; c! J6 O$ f0 [9 w, i
6 X9 F0 d7 z- x9 \2 w: l1 A7 k数字模拟转换器信噪比:100db
/ b8 J& Q: g+ \* t总谐波失真:1%(20毫瓦)
$ ]7 p, h, _9 R1 _2 H2 z; ^) ^代表产品:台电C150,创新老款硬盘MP3
  ?. k/ F# b2 r- ]音质特点:温暖自然,解析度稍低, J, _0 t  A. h0 M- T( H: I9 C
特色功能:无" s( {4 Z+ q  ~; K: I$ u5 K, o

1 o7 X# {- M. ^0 J  3.飞利浦UPA1380
9 q' [9 Y5 v: e2 r7 U- \2 q& R% u
  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。" B" ^7 r4 a& \& ]( L
+ E- @0 k" s1 {, L* Z+ |
主要参数:% S: g' S" |; `; W) Z7 Z

, j3 S! p' m1 e7 t# t  I* X数字模拟转换器信噪比:88db' w. K" h+ L' r3 Z: L: j7 c
总谐波失真:-60db8 A4 I: E9 j/ p$ x- H
代表产品:艾利和H320、魅族M6
! o0 x; }3 ?: n( z0 l+ v/ |; k音质特点:低音好,中高音差
1 b# j* z7 a6 V( g, B7 M9 c特色功能:无
5 w* X( h) n! x
  b" c9 @$ D# X% W# @; B1 I9 X, S  4.CIRRUS的CS42L51
1 E4 |* a- ~& n5 E8 _# A
8 q4 ?& d' I( I8 o" S4 q' x  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。$ \" Z6 R! I4 d% Q

9 ]% V# q6 x% h; s3 ]3 B主要参数:
3 n& l# f/ J1 ~. W" `0 z' W. N* [6 E8 H, {, i- s, Y
数字模拟转换器信噪比:98db
  y) `5 m0 G4 e  P+ C6 W总谐波失真:-75db
# [) S. s  O* }. x/ d" S, V代表产品:IAUDIO U3
* I+ P( |  i4 Z% u7 o. x音质特点:输出功率大,动态范围宽, A) P+ \! w. j7 D
特色功能:无+ }; q0 T( M  P7 V$ f* w2 K& y

9 }: k7 S/ @( h6 e& u/ k7 x9 h音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密 4 q& d; O  l: p% G8 v0 p

, K$ l3 d# n; q  综合对比与结论:
1 w" x  p; _; ~5 ~6 g+ _" }5 P" {0 e- O8 F" Z# r
  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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