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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 . l- i" w2 ]# e2 U( X

* u4 Y5 G& R+ b; L- E) K 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。
) n; R3 p! f2 q! r: t# G  i
7 x+ W7 Z, L% l  什么是音频DAC?" `8 g9 \, `6 f  B, @8 ?$ n. U
- u. o& E4 y% C0 p8 u4 ]- F
+ C5 z: }9 R$ g( k3 s
音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密
/ J. J5 a9 D8 |& D0 n
7 {# `/ }3 t& J& z! L; [& \  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。
5 I1 @, e6 G+ N& f, M. u7 C2 T! p/ }+ ^% N; e& W5 l" T
  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。
4 O1 @4 J4 X9 Y" ^; Q4 S9 f
) p  D6 ?$ q; X  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。
% [2 @, @+ D- p& M# Q' h) ^$ }4 Z4 x
5 k6 |; o; ?" P! B; t4 R  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?
/ m$ u. }: S* ^2 ~6 B' u: s2 Z) d6 w6 N1 K
  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”。0 X2 Z) A' o9 Q4 I: n# W
& \6 Q2 a& Q) L* F( F) ?3 k& p
  独立音频DAC,高端数码播放器的标准配置  Y: \; L0 ~. I, {) k7 d
6 a# @& O& x, l6 c
  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;( m  B3 s8 G: {' u9 D  _

+ b1 b, p6 {2 i- g  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。
' C) i7 ~2 V' I  k9 N& {* m( C: S1 s1 O
  1.生产音频DAC的主要厂商
  s% A1 [2 S, H' k- b' K7 Z, m. _9 o0 A! U* P
  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。
( |+ G9 c8 @7 t# x. n5 r  A5 m4 M& K, L9 t/ f3 w5 ~6 s
  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:
' r; m. ?9 S: ?! F
8 d2 U4 k3 L7 y; F+ ~" g  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;
1 A2 C4 [+ D  J% f5 X8 ~3 _; S+ W# H; W) F) q% 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;% \, b2 x  S- W+ J  ~4 O
6 @0 y. B( q3 }0 w9 Y/ U, I
  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。$ L2 l- O6 @3 z: x# q/ l

0 p8 I5 U' k2 Z) U1 W& 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。( k: |  h/ @! B! Z  |# \

8 T8 v( o% l6 I! ~! E* A/ c  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:
( v0 S! L- }) m* ~& e: [$ ]' j) V
$ d; t# I2 W: [8 z  F$ a  1.WOLFSON系6 g: ^4 K" p) [2 `& ?& M- M
& ^+ M7 }1 Q+ i& k( ~2 T% h. c  Y
  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:6 t: {5 |0 P% A2 z9 C0 S4 A
. ]$ ]5 L! d& @8 V/ W
音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密   j- d# H! j& `9 r

: Y1 J/ C& f: s  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。
9 ^% v7 L( u3 P3 T1 r" h
- S7 W1 L1 a7 o, o5 M3 T  WM8731
: q- z. I. l, Y5 F" Z- Z8 M3 p2 B, [3 u
  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。
: U0 F* E# n# s" b* u& ]9 q+ h" v
7 m# j7 e3 U6 Y; }$ ~& `  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) ~2 ]9 o. O2 w, }
1 f, D2 u" z+ P7 U3 V- T6 c
主要参数:, q$ H9 V* T, z: l8 n( `
- O$ n* s4 F0 c2 }' v
数字模拟转换器信噪比:100db
. r8 {$ K- t! i; w2 d总谐波失真:-86db
" ?1 q5 C" I! D9 w9 k+ d代表产品:苹果Ipod MINI
/ X+ U5 }" l4 S9 p; a3 W音质特点:声音简单、直接,未经修饰,信噪比高,中高音出色。
) g$ y7 Y8 g$ v% p" G1 y( V6 |特色功能:无0 g0 s4 P0 c0 F# O4 {
; ~* T& {: g& u1 A3 t- X
  WM87508 J: Q( J+ G! b* L: l6 U

5 y' ~2 G. m5 }  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。) u. H+ v" n9 s% k+ n9 y
) c& q5 U+ D* d
  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。/ c) J. d# o6 s9 W

* }/ U! d+ m# X$ D  p! |主要参数:
6 X* v) l, R7 ~/ w- Z/ S2 ^1 K+ g5 B; B# }
数字模拟转换器信噪比:98db1 }3 P+ z: p" {3 s% n6 b
总谐波失真:0.013%/-84db(20毫瓦)
" s& l( N/ U+ P* F6 ]* S' N/ H0 ~7 z代表产品:台电T19/t29/c280,oppo v3. W/ g. P+ |- F) b1 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
. E$ g8 N. @6 v: D6 o9 ?/ e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9 D- |" ?  D* X* t3 N

: U# d' z% L" P6 e$ c: X  WM8978
, o6 S+ f! j) n& m# r
. H2 F; J. b. \2 T( u  K  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。! N: z6 I8 L, t8 K

" }7 L, n) |8 H, w- |主要参数:
' D1 ]: S' S( t5 |0 O+ Y& v
( F: W! @1 X, \( ~, t! b数字模拟转换器信噪比:98db" q4 M" ~) b0 }2 @+ b& y
总谐波失真: 0.013%/-84db(20毫瓦)+ ^  D- t. t- v# C0 l2 w5 k3 b' ?$ {0 m
代表产品:微软ZUNE
0 l) ~( d% [8 p% R7 d: D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
2 J) y8 Y0 T; X, c; o7 z# W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$ J" d% [" x) D5 m" E6 f* I5 ?! m7 E

7 ~& o2 }; E3 d: h  2.德州仪器AIC23B
. b' z* |; w1 g6 h6 m& K! n9 {4 o+ G! T! _3 z! `& z
  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。
# s1 D6 B( W( ?2 s6 _
$ f+ ?0 M4 I) q主要参数:9 B" ^+ z3 t' f( M. R; r+ L* S
2 M/ N' A; U! U# ^# Q' n
数字模拟转换器信噪比:100db  L. z7 Y6 c/ F% N; ^; P" L0 `
总谐波失真:1%(20毫瓦)3 ]: c) H" }& B. I* e( k
代表产品:台电C150,创新老款硬盘MP3
2 l# R/ C* }% T  ?7 E音质特点:温暖自然,解析度稍低* W: [6 N2 _: u( }* x
特色功能:无, Q" j, D. a6 K; ]
8 r. o/ A6 G+ n/ o7 ]2 M: {
  3.飞利浦UPA1380* X# |# J. w% b4 G

) c) a+ p+ @/ {  V  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。# h& I" U  {, K" r5 u$ h
  O# y% e5 D, _
主要参数:
' h/ L, Y/ Q2 x" O
- U1 f6 b# u: L" d9 |数字模拟转换器信噪比:88db" v% C' k3 s" Z0 i$ F; g6 ]& s& q& ^
总谐波失真:-60db
0 J. {1 H$ t' y  z2 O  r代表产品:艾利和H320、魅族M65 O7 E3 @, w/ w; g: z3 e
音质特点:低音好,中高音差" m7 H) N9 x6 W% C2 G- q7 _6 ~
特色功能:无7 l) f) r7 w' w1 X1 o
! a* d$ C1 A2 W- d6 ]* S4 k* g
  4.CIRRUS的CS42L51
! m. \3 \; W/ o0 _; B
+ J  I* ~+ `# N5 E  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。
/ {6 h5 w. T: v5 a, f5 o) R2 A8 g: i4 ?6 j
主要参数:  I6 x+ B! x2 B  z1 M" v# _0 V

, G* @4 J4 Y1 z3 R数字模拟转换器信噪比:98db; M) ^3 l4 h6 U$ ~" A8 |% V
总谐波失真:-75db
4 J( ~4 M' n; H7 f" h代表产品:IAUDIO U3
2 R% i: W( V. E3 c  n6 E音质特点:输出功率大,动态范围宽; Q" n0 s0 i: z7 o" K
特色功能:无
" \: h7 R/ X# u5 B4 d# l( L0 D; `0 N. S
音频DAC剖析---解开HI-FI音质的秘密 ( N7 Q. v# Q& n5 e1 m0 C2 ~
: L2 M1 v! I1 o5 k) |) K- Y: m
  综合对比与结论:
/ V4 ^4 W; ]) I3 v7 i1 [6 F. ?) t4 y2 x1 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。
! r9 R+ E8 l! K- y0 F% I' |7 \' Q9 Z0 ~
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