DA芯片是解码的全部？浅谈DAC(解码器)

“这是第三篇分享, 以前的分享详见本人长微博(http://weibo.com/xshorizon)，我不得不说一下为何发WEIBO作为固定分享的原因，这几年我分享了很多关于数字音频技术的内容，有些随着产品介绍，而大部分是在享声群内：939899959。第一篇分享前很多用户给我建言，有时间在群内分享，为何不能整理出来分享给更多的烧友朋友？？其实之前也有朋友建议我形成分享系列，但是个人时间实在有限，都是随性而发，加上中文水平实在有限，外企的近十年，连中文打字的五笔字根都忘了，这次在群友的强烈批评下，于是下定决定，非节假日以及特别情况(出差，生病等)尽量每周随手一篇关于音响，数字音频相关的分 享，xs_horizon的帐号发出，欢迎大家批评与指导。任何转发，必需要引用本人信息。”

首先说一下浅谈，因为是写给音乐发烧友看的，他们不是专家，太深的技术并不关心，所以也没有必要讲得太细，如布线怎么布可以少2db等，再一个原因是我之前想预告分享DA芯片，结果惹来很多嘴仗(http://www.erji.net/read.php?tid=1869875)。其实音乐发烧友只是需要对DAC这个东西有一个内部功能上基本的了解，以及DAC这一个行业目前的发展状况，当然还有希望知道些选择DAC的方法等，这就是这个浅谈的目的。

说一下解码芯片与解码器的关系，解码器必需要有解码芯片，简单的来说解码芯片是解码器中必不可少的一部分，但是解码芯片只是解码器中的一个部分。

以下为最简单解码器的内部功能图（以电压型DA芯片为例，电流型需要一个电流电压转换工作，部分DA芯片，包括了spdif接收芯片功能，如ESS9018），当然部分解码器还有很多其它功能，如耳放，前级等等。

这里面说明一下，DA 芯片的指标与Mclock(主时钟）很有关系，有些Mclock是独立的时钟，如ESS9018，有些DA芯片MClcok是由接 收芯片送到DA芯片，如DIR9001，WM8805，CS8416等。 所以对于DA芯片来说，无论一体机还是解码器，基本上都是IIS通用的音频标 准，一体化播放器DA芯片的IIS和主时钟尽量要与播放转盘是一致的，但是独立的解码器如上是通过同轴，光纤，AES接收后，主时钟并不同步，需要从 SPDIF信号中还原时钟信息的，所以SPDIF接收功能的性能也成为了DAC性能发挥的关键。

IIS 包括三根线，一根为左右声道标致，一根为位时钟线，一根为数据线，质量的高与低，主要看时钟与数据是否对齐，输出的时钟是否非常稳定，同时IIS 噪声要好一些，关键是要稳定，极低的抖动，实时的频率不要一起漂移，毕竟DA是 一个被动的转换过程，如果本身一直抖动，实时频率一直飘移，会造成声音的 稳定度，解析，声场，密度，透明度都有影响。 这有一个很好的例子，视频是由照片 以一个稳定的速度放出来的，假如照片放的速度一快一慢，这是什么感受。 虽然人耳的听音分辩是毫秒级，但是人对声音的反应，10%是靠听，90%是靠一定时间综合分析，这跟图像一样，虽然24帧足够满足眼睛的需要了，但是60 帧的感受却完全不同，这就是脑子的长时间的综合分析能力，这是科学上的“脑放”。

这篇分享，确实可能会存在很多争议，所有有些态度必需表明，原因如下：

1. 写哪个DA芯片好，哪个DA芯片不好，抱歉，实在很不方便说，不要再为难我了。 但我需要说明一个事实，现在业界的高级DAC芯片使用千齐百怪，从来没有见什么统一过，包括新出的高级DAC，说明了什么？ 说明其实到了现在DA芯片其 实已经不是决定DAC声音的好坏最关键因素了，关键在于设计，材料与经验。

2. 写一些DA芯片的实现，抱歉，很多DA芯片内部的算法是不公开，即使如ESS一样，我们有很多资料，也有参加过小型开发技术交流大会等，其实内部实现细节仍然不知, 谈DA芯片的外围与特点，大家看芯片手册吧，百度一搜完事。

3. 我也不能写现在争吵的string da (R-2R是其中一种)与delta-sigma da哪个好，抱歉，我要说一句公道话，现在世界上99%的 DAC是用delta-sigma，声音却是百花齐放，什么LP味的，什么数码味的都有，在我们的设计当中，DA的本底声音对整体声音除个别太过极端的外 其实影响极小，甚至可以忽略，具体可以参考享声Esther M1青春版与Esther M1模拟版。

4. 再说说DAC相关的晶振(用于DA芯片的Mclcok 即主时钟)，好像业内有一个共识，特别是如ESS9018解码芯片以及MSB，低频区(1～100khz)噪声是要求很高的(MSB要求更高，1～100khz RMS jitter 达到了难以置信的100fs以下)。因为 ESS9018的转换精度(转换精度就是在输入不管多高位数有效数字数据，实际只能发挥出最大位数)超过了20bit, MSB最新的解码器达到了 28.5bit(如下图)，ESS9018动态比要超过135db, MSB可能要超过150db，所以要在1khz下的指标达到要求，这个时钟的低频 区噪声是必需有严格要求的。但是如果只需要满足20bit精度，动态比，信噪比都在120db以下的，那基本上绝大多数音频晶振都没有任何问题，甚致主时钟如从cs8416等锁相环出来的主时钟就完全可以达到芯片的设计指标。所以有些解码器号称使用低噪声飞秒时钟对抖动完全消除，并且输入只要数据没有错，效果是一样的，俺只能告诉你，是指标没有影响, 声音其实还是哪个转盘输入出哪个声。做到一定指标后，听感上的声音好坏跟更好的指标关系不是太大， 我一直怀疑失真110db，与THD 是120db同等情况下耳朵怎么听得出来，动态比超过120db后，如果动态变成了150后，是神马个感觉，抱歉 我现在发现目前几个hi-end顶级的功放，动态比好像没有超过120db的，而且失真都达不到100db。LP的动态才不到80db，我从来没有感觉到动态有什么问题呢？ 所以指标与声音的感受现在还是真的没有对上号来，纯指标党真要醒醒。况且家庭听音环境噪声能有低于10分贝的吗？意味着家庭里最 真实的信噪比，动态比，这才是最大的问题。所以MSB做出了这个转换精度为28.5位后，官方宣传使用了“We believe humans are aware of sound outside of out”Threshold of hearing”这种严重非专业而且无法科学证明的用语。

虽然我只是表达了我个人的观点和事实，但我也非常赞成ESS9018，MSB等先驱，达到了更高的位数，作为独立的DA来说，更高的有效转换精度，其实就是一种能力，对于专攻DA来说，这种追求更高能力的方法非常值得肯定，否则行业就没有发展了，跟模拟电路一样，快二年了，就没看见什么进步。其实作为DAC，还有另一种作法，就是类似于prism sound的独有的多重锁相环功能，让稍差的同轴输入也能达到更好的数字输出质量，解码器只是一个非常 普通的AK4395(几乎是官方开发板电路),听过后对其声场，解析，密度，透明度很是震惊，我综合听过很多hi-end解码器，都是百万级的系统，印 象平平，但是 prism sound 8xr接上一个不到20W的专业系统后的效果，同样的音乐反而让我震惊，这也是让我们觉得，问题并不出在DA过 程，而且DA接收 的高品质数字输入质量，即IIS+Mclock质量。

享声音响在2012年研发D100 PRO时就发现，享声当时的低噪声时钟实测指标已经不错(如下图)，完全满足几乎所有DAC的要求(当时也做了一台 解 码器与D100 PRO相连)，但是发现播放要热一个多时小时后声音才能更好(这在D100 PRO大量的评测中都提到热机与非热机巨大差别)，后来我们到南京某军工托朋友关系，私自做了一颗超低噪声，超高精度的OCXO，才发现，低频噪声其实影响只跟DAC指标相关(只要达到DAC要求即可)，达到指标后，跟声音关系并不非常大，最后我们在D100 PRO上加上了一个小的加热装置，使得D100 PRO在非极端情况下，一般30分钟就能达到稳 定状态，这在后面的A系列当中都有一些应用。

最近享声的高精度与飞秒级的时钟，精度达到了非常高的水平，同时噪声也很接近超级低噪声时钟，噪声完全满足ESS9018的指标，效果确完全不同，因为对温度的精度在同等情况下提升了接近30倍，整个指标甚至好于一些国产消费级OCXO.我 们的要求因为较高，导致现在工厂无法量产，只能以做样的方式每个 检测才到达指标。这个首款应用是在Esther M1pro上的效果，同样的电路，就是不同的FPGA算法与新的时钟，即使是一个简单电路的便携播放器, 第一次听到我们都感觉到震惊，连ESS CTO Peter(下图右,中为本人)一耳朵听下来认为more details, separation and transparency total differently, 跟他介绍完实现区别后，他认为这就是数字输入以及clock质量不同导致声音非常大区别的典型案例。

所以关于DA部分的分享，DAC的好声与否个人认为关键在于经验与设计水平，是一个系统工程，当然首先要做到芯片应该有的指标，这是必要的(不要犯错是基础)，但是不同的DA芯片其实来看DAC来说是没有太多的可比性的，看看16bit下的所有指标即可，接近16bit下的极限都是优秀的指标.因为任 何一个厂商来说，单个DA芯片所占的成本比例，很难超过1%,享声是远低于0.5%，因为我们主要是FPGA完成了大部分关键工作，除了用两片外作单声 道模式外，性能上已经没有太多意义，更多的并只是音色上的满足，其实因为芯片延时不同，并太多反而可能会有点影响解析。 对于DA过程来说，IIS质量对DA至关重要，然后整个电源的设计也是非常关键，如数模供电处理等。同时LPF，模拟放大也是设计的重头大戏，其实芯片指标，跟LPF关系最大。最后 要说一句就是PCB设计，特别像高指标的芯片，布线水平直接影响指标。 当然对于音色以及音乐性的控制，那就方法太多了，电源，数字滤波器，LPF，放 大电路，耦合，避震，甚至一个接地点都有影响，所以这都需要厂商设计要注意细节。

对于用户来说，其实耳听为实，多听听顶级的音箱或耳机系统，而且要多对比，几年后自然而然会有一种体验，会有所获。现在互联网行业比较浮噪，包括部 分 HI-FI厂商也是如此，比如追求768khz，追求真正32bit (实在很抱歉的告诉你，ESS9018真实的转换精度都没有超过24bit)，如果连16bit都没有做好，其实谈更高频率，更高比特是没有意义，到了16bit 44.1khz无损后，理论声音效果已经达到了顶级的水平，家电论坛曾经听过张春一老师拿的CD格式文件(下图为当时试听的环境)，我也听过24bit的版本，在A200S下已经把几万的CD机用CD碟片还要好不少。现场反映，音源保证的情况下，其实根本不在于高码或CD格式，而在于如何真正做好每一个bit的精准还原，稳定还原，16bit的效果做好了已经可 以惊为天人， 不信的话，请大家听听一些hi-end cd的效果，有条件的朋友，也可以试一下真正录音室的源16bit,44.1khz在A200S 或 D100 PRO与传统CDP对比。

有些问题不方便讲细，或者不适合拿来分享，任何问题，可以跟帖或跟楼，我会尽量回答。也欢迎大家多提提主题与意见。

困扰骚友的DAC，再谈DA芯片的那些事 ～～

最近我们行业又开始普及新DA芯片高指标的工作，作为有着近十年专注高保真数字播放器厂家，也作为DA芯片的使用厂家，也来谈谈享声对DA的态度。

如果你是老烧，基本都可以不要看了，你们肯定知道现在烧友家用有多少带着古董DA芯片的Hi-end产品，你们机器的指标对于现在ess9038pro,akm4497,cs43198来说是多么的LOW，多么的烂，声音可能是多么的好。如果你还要关注，我相信你也关注这些新芯片，我个人建议你们如果已经有了老DA芯片的hi-end产品，这类新型片的产品，如果想买，时间才是最重要的经验（请理解我的处境），希望大家能明白这个意思。

如果你是初烧，我几年前写过一个DA的浅谈（比较感性），你们先看一下吧：浅谈DAC(解码器)关注享声 ，在享声的文章下阅读。

如果看不懂，那我就讲点白话吧，这个可能浅显易懂。

DA芯片是什么个东西呢，其实就是把满足音频标准的数字信号转成为非常微弱的模拟信号。音频数据是什么呢，其实就是来源于各位同学的音频文件了。

决定最后各种模拟输出的性能是什么呢，就是各位的音频文件的位数以及采样率了（有损压缩除外），位数以及采样率是什么？请看下图：

看到左边的16bit,44.1KHZ了吗？它代表的指标是这样的，这个文件放出来的信噪比不会超过98db,失真是在0.001%及以上，动态比也不会超过98db，频宽不会超过22.5khz。那大家肯定发现有些CD机指标超过这个的，我想告诉你，这CD机带USB或其它输入功能的，因为这些接口支持24bit，所以为了好看，绝对是拿24bit 测的。这些话，如果涉及到的厂商，在此先表示歉意，这些如果能讲还是要讲的，毕竟信息相对透明才是长远之道。

好了，说了这些，那位数（如16bit，大家也见过24bit)以及采样率是(如32khz,44.1khz,48khz,96khz,192khz我来说说两个代表吧：

16bit的指标：动态比，信噪比，失真不可能超过98db!!

24bit的指标：动态比，信噪比，失真不可能超过144db!!

32bit的指标：就不说了吧，说了现在的DA也实现不了。

再说一下失真百分比与db的简单转换关系，100db即0.001%，自行推导。

关于采样率，那就好理解了，就是音乐文件最大能重放出来的频率宽度，最大的理论频率宽度=采样率/2. 所以CD格式最大频宽=44.1khz/2=22.5khz,192khz最大频宽为192khz/2=96khz,人耳的极限是20khz了，高于20khz靠感觉！

但是要重要说明的是，有两个指标是跟音乐文件无关的，一个是底部噪声，一个是分离度。 大家如果注意观察10年前的纯CD机指标，哪怕上面的失真只有97db(0.001x%)，分离度是可以高于100db以上，底噪更是达到了-140db! 底噪是什么个东西？ 就是机器的本底噪声，在你没听歌，或者暂停/停止时的负载底噪。在便携播放器上，底噪就是跟这个相关的！跟信噪比等并无关系，CD格式信噪比才98db不到，难道你在CD格式停止时能听到底噪，而24bit停止时听不到吗？

现在把音乐的理论极限指标说完了，再说这个DA了。我们现在的所谓的AP，DS3的音频测试仪就是测试这些DA+必要配合电路（LPF+放大+电源等）出来的指标，说直接一些，只要音频数字输出不至于太差（数据不要错，时钟不至于太烂），像现在非常有限的几个模拟指标相差不会很大。那反过来说，是不是数字输出就不重要了呢，只要你耳朵正常，好的数字输出是一耳朵对设计良好DA解码器有提升的，那为什么指标不会相差很大呢？因为啊，现在反应出声音的指标公开的实在太少了，简单来说并不能真正反应声音的好坏！但是如果指标太差，还是会严重影响声音的。

这里有一个比喻，就是音频指标如同评价美女一般：一个身高180cm, 体重 65kg, 腰围2尺，年龄22岁, 就说明这个是美女吗？但是如果一个身高160cm,体重 80kg，你相信她还是身材高挑的美女吗？ 音频指标与好声音的关系也是如此，因为公示的指标实在太少了。

其实我的那篇《浅谈DAC解码器》当中谈了现在DA的现状，作为数字音频重放当中数模转换的一环，我更想说的是DA指标其实是作为一种功能来说，不想说成一种能力，不是CPU i5,i7极限速度的区别，因为人耳是有极限的，说能力会有误解性。播放16bit,44.1khz时，全球现在在产DA出来的指标都是“一般黑”，因为受音源理论限制了嘛，在这种情况下，大家都是指标非常“糟糕”的。如果到了24bit (32bit我就不谈了，那是噱头），情况就不一样的，ESS9038pro的功能性就出来了，因为它理论可能真正的转换精度可以超过20bit，达到了122db,达到了成品DA的最高水平，但是24bit离理论144db是不是还差不少呢~~。至于其它DA芯片，肯定内部的转换精度都在20bit左右了，指标都能看出来。

但上面的可能并不是重要的，我想说一下很可怕的事情，就是研发妥协，可能烧友不太了解的，也是决定最后价格的，就是如何对芯片进行充分发挥！！比如同样的TI 1972芯片解码器，从2000RMB到50万RMB的都有，都是这个芯片的解码器啊？ 难道这不到100块人民币的芯片最后做成解码器要这么难吗？当然难，音频无真正的END，说明要达到极致是无极限的，付出多少成本都是难以企及的，所以妥协就是省成本，只是看厂家妥协的在哪里了，这些肯定不会公布出来的，但到声音上，就看厂家的良心了，厂家是专业的，至少会听吧，怎么个妥协法其实才是最大的艺术！这些信息对烧友来说是永远不可能对称的，只有靠品牌对声音的底线与产品的定位了。

说享声一个真实的故事吧，也就是MR1研发结束时，我跟AKM上海负责人谈合作，项目是基于AKM4497做一款2000多元的便携USB DAC+平衡耳放，因为定价比较低，所以要严格核算成本。大家都知道AKM4497是一款旗舰DA芯片，价格自然不太便宜，对于一个2000出头的产品来说，这就是一个最大的成本了，所以在预估这个产品至少每年1万台量的情况下，只能要求AKM出售价打折。当然最后谈了几轮没成的原因，是AKM日本方最终认为akm4497是新出的旗舰，这么低卖有点影响芯片的定位而放弃。如果这款产品出来，说说我对这款产品的声音定位，即HIFI入门级，指标跟开发板也接近，跟A300的内置解码是完全不可比的。如果我不用AKM4497等旗舰DA芯片，其实选择的非常多，同样的价格声音以享声的能力可以做到还原度更高，成本可能还低的USB便携解码耳放。因为我们把省下的近200元芯片成本，用FPGA做多次锁相环去抖+10多元的DA芯片，这是常见超过2W高档解码器用的技术，得到的信息密度与还原能力会明显更好！但我们相信，这个销量没有akm4497高，这就是市场与现实。

可能你会觉得我是自说自话，但是如果你有头脑，反过来想一下，对于一个旗舰产品，一个解码芯片占整机价格是多少？ 旗舰解码芯片购买与厂家技术支持是不是有门槛？同样的芯片，甚至就这几个指标几乎一样的情况下，一个是旗舰产品，一个是入门产品，声音能一样吗？为何一个高档DA芯片要几年后，甚至5年以后才会有让烧友公认的顶级解码器的产品出现？

所以，只拿DA芯片说事的烧友或一些宣传，该歇歇了~~~

不拿DA说事，拿指标说事，又如何？

比如机器模拟输出的信噪比，动态比，最低失真？ 刚你不是说过，指标太差就有问题了，你这机器信噪比才120db不到，我这9038pro的机器都做到了130db+, 那你这个机器不行啊？

这话问出来，其实在认知上是有一些偏差的，这个指标其实就是芯片造成的指标差别！AKM4495芯片人家的正常信噪比只有120db啊（正常供电），机器做得再牛，也只能接近啊，所以117,118db的信噪比这是非常优秀的了，因为换一个DA芯片，可能这个机器指标还比你的更好呢？请大家不要忽略一个关键事实 ，一个ESS9038pro的指标才做到123db,而一个akm4495的产品做到了118db,如果看妥协程度比 来说，ess9038pro芯片的这台机器妥协度是((140-123)/140db)=12%,而采用akm4495的播放器的妥协度才((120-118)/120)=2%, 你觉得谁的妥协大？ 谁在发挥芯片性能？在全晶体管下（胆管谐波大，失真大，这是公知的），大家都看的公开基本指标都开始妥协，可想而知其它声音的方面了。因为这种妥协不仅仅是24bit格式上, 16bit很大概率也会对等妥协的，这才是真正可怕的。

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