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来自 ibasso 的音频指标科普:厂商都在说的 DAC 指标,你真的看懂了吗?

Hi-Fi控 19-10-26 关注

本文经 ibasso 官方授权转载,原标题《HiFi漫谈·一——为什么要注重指标》,未经允许请勿转载。

主流DAC市场现状

目前有几家较大的DAC芯片设计商,这些厂商大多为SDM型DAC的设计商。

ESS在AC97年代就久负盛名,只是由于后期创新Creative的DSP技术的发力,沉寂了一段时间。而自从AD来的大牛Martin Mallinson(小信号线性度极佳的AD1955便是他的作品之一)开始发力,以及步步高对ESS的青睐,ESS一跃跻身一线DAC厂家,也凭借回暖的资本成就了一代跑分王Sabre Pro系列。而ESS的DAC产品多为电流输出型,并且由于其独特的DPLL和调制器,ESS的DAC设计难度几乎是最大的,对电源,时钟,模拟输出电路的要求都非常严格,以至于虽然官方理论指标很高,但是在实际生产设计中想要达到理想值是非常困难的。

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而收购了老牌音频芯片厂商Wolfson的CirrusLogic是则是业界龙头Crystal芯片公司的前身,实力雄厚毋庸置疑。CL非常擅长做低功耗芯片,并且兼容性稳定性强,因此IT界龙头苹果公司都愿意一直为其买单。继承自Wolfson的IIR型数字滤波没有预振铃,所以其音色的自然度和独特的余韵在今天仍能俘获很多老烧的耳朵。而独特的FLL技术和ESS家的DPLL类似,但思路却不同,ESS的DPLL是让高质量的时钟和I²S信号变成更干净更高质量的信号,而CL的FLL是让DAC芯片对输入时钟的质量不那么敏感,这也是二者的产品市场定位和客户类型所决定的。

AKM则是日本一家非常非常大的化工企业旭化成下属的半导体公司,也是我们熟知的DAC生产设计企业中唯一一个自己拥有晶圆厂的。得益于其自有的LSI制造工艺,AKM的芯片指标也一直非常优秀,最新一代跑分王AK4499也由多年不变的电压输出改为电流输出,成为了DAC芯片霸榜冠军。AKM的芯片对于周边电路设计要求相对友好,也成为了国产HiFi产品青睐的对象。

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这里给出一些主流DAC的指标集合:

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DAC主要性能指标数据和基础解读

在谈论DAC芯片时,用户们会将它们看做音频系统的”CPU”。期望以量化而直观的角度去审视这个核心部件的性能。这里主要对DAC芯片的两个核心指标进行简单解释:

1. DNR或者SNR

信噪比(Signal-to-NoiseRatio)和动态范围(Dynamic Range)实际上是同一个指标的不同测试方法。作为HiFi产品开发者或者发烧友,追求解析是无可厚非的。那么解析是什么呢?从一个角度上说,可以理解为“回放细节(小信号)”的能力。如果小细节被底噪淹没了,肯定称不上解析高。在嘈杂的大街上对话,声音不够大的话对方很难辨认;而在消音室里,自己的心脏甚至肺泡的声音都清晰可闻,这就是信噪比和解析最直接的关系。根据AES17-2015,SNR是计算最大输出信号与无输出(Dithered Silence)时的噪声信号的功率比值,而DNR是最大输出信号与输出-60dBFS信号时的噪声信号的功率比值,因此一般DNR≥SNR。而对于解码器或者使用数字音量的HiFi整机而言,由于音量调整来源于数字衰减而非模拟负载变化,所以一般DNR=SNR。而为了避免某些电路设计中使用了噪声门或者类似的自动静音识别电路而出现极高的信噪比(比如一部分高通WCD934x方案手机就是这样),在驱动级的测试中,DNR会更加靠谱。

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2. THD+N或者SINAD

如果说一定非要拿某个单一简化参数来体现一个HiFi设备的整体保真水平,那么可能很多工程师都会选择总谐波失真加噪声(TotalHarmonic Distortion+Noise),因为它可以体现设备的整体噪声水平和失真水平。而如果测量带宽相同,那么SINAD和THD互为倒数关系。当以dB表示的时候,二者互为相反数。ASR论坛的前端设备指标天梯图就是用SINAD作为排序依据。当然,在条件允许的情况下,二维的FFT失真图谱当然远比零维的一个数字要更加能说明设备的整体性能,时钟也是如此,近端相噪远比积分过后的Jitter值要重要,这是后话,我们下期会深入浅出的谈一谈。

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有了好的DAC就能做出好的指标?

这也许是数模混合的音频产品和几乎纯数字的计算机类产品最大的区别。而即使是计算机的CPU,我们也知道,同一块处理器在不同的主板上,它的表现也会有区别,供电,散热,甚至BIOS设计更好的主板,往往能让CPU上探到更高的频率,达到超越原厂设定的性能,这也是体现厂商的设计实力和产品诚意地方。而模电成分更多的HiFi产品当然更加受周边电路的影响。

ESS的DAC芯片就是一个最好的例子,我们仔细巡视一下市面上的HiFi产品就会发现,真正能接近ESS DAC官方标称指标的整机用凤毛麟角来形容都不为过。反而是设计上要求更加友善的AKM或者CS芯片更加容易接近DAC的理论指标。如上所述,厂商对于板材的选择,电路板工艺,各类原件的选择,以及供电,隔离,屏蔽,走线甚至散热的设计,数字信号与时钟信号的处理水平等等,都无所不在影响着产品的最终整体性能。像台式解码器中,大家也会看到很多单片(ES9038Pro, AK4497)设计的产品反而比双片产品的指标更加优异。甚至如优异的Merging NADAC,凭借深厚的功力将ES9008这块老的次旗舰芯片指标压榨得一干二净,让现在许多使用AK4497甚至ES9038Pro的产品都汗颜。

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有了好的指标就能有好的声音?

而微软员工创立的美国HiFi论坛Audio Science Review已经开始风靡整个西方HiFi圈,并且在向国内辐射,因为其意在通过全面而专业的第三方测试来让HiFi产品的整体性能透明化,公开化,避免让发烧友们被各种宣传文案和不良舆论所引导。该论坛优秀的测试仪器(APX555)以及专业的测量方法,甚至让许多不懂摆弄开发仪器的开发厂商们都汗颜(不要惊讶,还有很多厂商并不知道AP免费提供J-Test套件以进行数字音频时钟抖动测试,也有可能知道了但不会使用,只因为并不明白原理)。

来自 ibasso 的音频指标科普:厂商都在说的 DAC 指标,你真的看懂了吗?

有人问,这么注重指标,那指标好一定代表这声音好吗?这确实不一定,因为每个人的喜好都有个人主观因素,而测试数据不是用来解释单个个体的审美取向的。测试数据结合审听统计反映的是整个行业的进步方向以及市场需求的变化,我们可以看到音频产品,甚至整个电子行业,审美可能一直在往复变化,但“性能”的提升这个趋势却从来没有停止过。在音频行业长时间的发展中,能够青史留名的一定是为推动行业发展做出了贡献的,比如更强的里程碑意义的顶级DAC,而并不是哪一个厂商又有什么独特的声音风格。五花八门的调音取向永远随着时代在变化,但并不会被时代所记住,只有整体行业水平这个主干茁壮成长才能让各种调音开枝散叶。

有一点是肯定的。音频行业归根结底还是一个应用型产业,并不是什么真正高精尖的前沿产业,如果说能和热门前沿挂上钩的,也许只有NLP,以及VR相关的声场模拟类DSP算法才是比较高科技的方向。而HiFi产业所运用的技术,大多是将射频通讯,数字信号处理,高频模电等领域的成熟技术下放(如嵌入式开发中的FIFO,通讯中的高性能PLL,以及电流模放大,误差前馈放大器等等)。留给应用工程师的玄学领域已经太少了,现在开发者们更多的研究工作也是将心理声学和测试指标在多年的研发中更加明确地对应起来,成为一个如现代医学一般严谨系统的学科,而不是像传统中医一样成为一个由文学和臆想主导的经验学科。

因此,我们不要对一个成熟产业的科学性抱有太多怀疑,更不要一提到所谓的“双盲测式”和ABX审听就阴阳怪气。全面了解器材的参数指标,既是必需,也是必然。

我们将在下一篇带你了解如何看懂测试图、时钟。

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全部评论 (8)
我是雷神托尔
0
2019-10-27
真是怕了你了: 国内从来风气就是追求芯片,没办法那些pcb,晶振,电容什么的消费者很难理解,但是芯片因为有简单粗暴的量化指标所以大家比较容易接受。这种营销环境下,外围电路相对不受重视也正常。真是蛋生鸡鸡生蛋的问题。 1
天星殇: 就好像手机先看cpu,系统信号屏幕都靠后 2

不是一回事,他说的是设计。。。一样的芯片,设计的不好,布线不好,电源噪声影响,性能根本达不到芯片指标,尤其是模拟的东西。。[吐血]

贝贝它爸
0
2019-10-27
8风中追风8: 现在出的amd主板音质初烧够不够。。哪个主板的音频芯片听歌更好?貌似华硕参数比微星好 1

为了这个主板上这个噱头买单不如买块声卡

8风中追风8
0
2019-10-27

现在出的amd主板音质初烧够不够。。哪个主板的音频芯片听歌更好?貌似华硕参数比微星好

8风中追风8
0
2019-10-27

xplay5 乐檬x3

天星殇
0
2019-10-26
真是怕了你了: 国内从来风气就是追求芯片,没办法那些pcb,晶振,电容什么的消费者很难理解,但是芯片因为有简单粗暴的量化指标所以大家比较容易接受。这种营销环境下,外围电路相对不受重视也正常。真是蛋生鸡鸡生蛋的问题。 1

就好像手机先看cpu,系统信号屏幕都靠后

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