關於數位音樂再生

[AndyChu]

你被繞路了吧

媽呀~~居然比我快到家...........

[drunkenlife]

DAC這個盒子，內部細部架構的後半段，可以拆成

DAC IC <-- controller <-- buffer（示意圖，不算很精準，不過應該不算錯）

另外還有個clock source，負責通知controller何時該由buffer裡取出資料丟給DAC IC

由這個架構看來，音樂再生時只要buffer裡的資料一直源源不斷的供應，沒掉，沒錯，就行，與大小沒啥大關係

再來的問題會是，那，為何會有我們聽到的那些差異呢？
首先懷疑資料有錯！
其實，以電子硬體的觀點來說，這機率極低啊...看看電腦跑那麼快都沒錯過一個資料就能理解了。
而且，這也無法解釋當所有的軟硬體都相同時，唱硬碟中的檔案與CD上的同一曲音樂卻聽來不同這件事，
我們比過CD上資料與硬碟中的檔案，都相同啊～
軟硬體也都相同，總不會唱檔案就資料正確，唱CD就資料不正確，還每次都是這樣吧？
更不用說那種讀二個不同的檔案但其內容相同的例子了...

因此，還是回到基本狀態，數位資料都正確無誤，這個假設，其實沒啥好挑戰的。
那麼，問題會在？
就數位轉類比這件事，剩下的唯一一項，看來就只剩下jitter了...

以這個應用來說，jitter是指數位音樂資料轉換成類比訊號時忽快忽慢這般變動，
由上面提到的架構看來，那個clock source顯然會影響jitter的量，
這clock source的jitter越高，則DAC IC輸出的類比訊號就越不正確

那，怎麼搞定這個clock source？
我們集中討論自己內部有clock source的async USB吧，通常，這是一顆石英震盪子，
拿到一個不錯的石英震盪子，要怎麼讓它輸出jitter很低的clock呢？
這就該問問chen3058了，他是業界人士～
之前他曾提過，電壓很重要，溫度也很重要，二者都必須很穩定，
不過，我想溫度這點以這個應用而言，應該還好，無需太在意，畢竟溫度不會以秒為單位變動個不停，通常只是緩緩變動。

電壓，那就是另一回事了，電路上總是有雜訊哪...尤其是數位電路。
想想看，PC由RAM、硬碟、CD上讀資料，這三者的耗電量差異如何？
CD一定最慘，硬碟次之，RAM好的多，耗電量越大，就會導致電源比較髒，
對PC這種數位產品而言，電源並不需要太乾淨，只要不嚴重到導致0/1誤判就行了，
因此PC的電源一定髒（一個三百瓦才幾百元而已哪...）
但是對音樂再生呢？
人耳可是敏感到-60dB以下的差異都聽的出來勒...
PC那髒兮兮的電源，透過電路，當然會傳到DAC盒子裡，
結果可想而知...

電源只是其中一項，其他雜七雜八還有好幾項哪...

[chen3058]

但就clock本身而言，簡單來說他是一個小盒子裡面有個blank
經由電流的通過來產生一定頻率的物理震動
光這樣看就會知道電對牠的影響，電流大小、穩定度、電壓、這些都是肯定的
至於溫度，主要有兩個變異數
1.shift：主是是元件本身會老化，所以頻率會飄移
2.angle：設計時大多都是攝氏25度當工作溫度，那肯定不是標準家用時機器內的溫度，所以他會有頻率上不同，舉例來說，鍍金的產品在25度和100度變化會小於鍍銀產品，其他設計也會影響

我會說元件本身進步不大是因為這是個物理現象，本身有極限的
產品幾個比較大的進步過去曾有過
但後面要有跳躍式進步需要有人先想出solution才可能
不然目前已知的架構下，其實有進步也不大的

既然這元件本身特性這樣，那整體電路設計當然很有得玩
電流經過時前面有穩壓跟沒有，差距在測試機器看得很明顯的
當然還很多可以補強他，這就是各家能力了

[psycho]

[恕刪]
我會說元件本身進步不大是因為這是個物理現象，本身有極限的
產品幾個比較大的進步過去曾有過
但後面要有跳躍式進步需要有人先想出solution才可能
不然目前已知的架構下，其實有進步也不大的[恕刪]

chen3058 真的是專家！學到知識了......

我想再一次把這些討論整理成以下兩個不同觀點，方便進行日後可能的映證....:)

數位錄音，從類比聲音變成數位訊號，本身就己經有jitter，這應該是音響系統再強都永遠無法消除的。但是從數位母帶檔，轉變成任何數位儲存，就都有可能發生『隨機jitter』的污染。因此在理想上，進行d/a時如果可以把資料使用最好的時脈重新整理，那就可以剔除掉所有數位帶之後的jitter污染，只留下錄音時唯一無法消除的jitter誤差。

我認為 010101 應該絕不會有錯，所以一切都是 jitter的問題。但是偏偏錄音時的jitter永遠無法消除的，所以驗證我的理論，必需是原始錄音極端完美無缺才能成功驗證。否則如果原始錄音就己經jitter嚴重，那麼播放時使用再怎麼高級的銣時鐘來修正都無效。一但播放時沒有最正確的時脈可以參考，那麼什麼叫『正確』就一定會各說各話。

例如 philips或decca這種有問題的數位錄音，本身jitter嚴重到爆。所以進行前幾頁我所謂的『錯覺頻率』讓聽感變得舒適就得非常重要！因此這種原始不良的錄音，rip差異一定很明顯，wav一定>>m4a或ape，因為這些數位轉換過程，越乾淨，其實就是越突顯『錯覺頻率』的心理調適，也就是『加料』。

那這麼多高手難道都聽不出來是加料嗎？因為原始錄音本身就是加料大王了，就算我的黃金雙耳也永遠聽不出來被加料啊！...

相反的，原始錄音越佳、越正確、越滅少jitter，那就會突顯出播放端『把資料使用最好的時脈重新整理』的功能越重要。我正是預測在這種情況下，rip的優勢將會減弱，甚至只要在播放m4a與ape之前先還原成wav，那麼播放這些010101完全相同的聲音檔將會差異大幅降低。

以上功能都是 jplay程式正在做的事....:)

而小葉比較傾向認為，可能不是010101，而是0.8 1.1 0.9 1.05....那就會得到rip差異很重要的結論了！.....

什麼時候大夥兒找個機會來驗證一下這些觀點？.....:o :o

[drunkenlife]

以數位音樂再生而言，
jitter只發生在數位轉類比時，
數位資料傳過來傳過去，存成檔，讀出來，都不需要轉換成類比，也就沒有jitter這回事
只有最後要轉成類比時，一個個sample送進去DAC IC時，這每次送的時間差不穩定，就成了jitter

有些人有經驗說用不同的軟體rip出來的檔案聲音不同，而且還比較過rip所得的檔案內容都相同，
我也有類似的經驗（ http://records2ear.blogspot.com/2011/04/cd.html ），
以一張燒錄片每一個track都燒同一曲，比較第一曲與最後一曲的聲音，第一曲最好，最後一曲最差，中間的介於其中，
再比較第一曲與最後一曲的資料都相同。
那，為何有不同的聲音？
在這例子上，很明顯是電源，CD讀外圈時，搖搖晃晃，讀取頭必須時時往復修正，這動作耗掉大量電，導致嚴重的電源雜訊。
這電源雜訊就會讓DAC IC工作的jitter拉高。

再回來談用不同的軟體rip出來的檔案聲音不同，而且還比較過rip所得的檔案內容都相同這件事，
若將這rip出來的檔案，複製個10份，隨意寫在幾個硬碟、隨身碟上，再拿來唱，
聲音相同嗎？
許多人會說，就經驗而言，應該會不同，
好啦，這不就可以推測出，問題實在不是資料被改變了，而是，其他因素，
到目前為止，我們只知道jitter這東西有可能...

就軟硬體的技術觀點，倘若資料在傳輸、存檔過程中可能會被修改（或者說錯誤），
而且不是類似Windows XP的Kmixer這種形式，而是純粹隨機的誤差，那16bits的sample的任一bit都可能會錯誤，
最小bit由0轉成1，不可能聽的出來，但，最大bit由0轉成1呢？這等於由xxxxx變成-(xxxxx+1)，
音樂中突然不連續，那就會產生爆音啦！
我們在聆聽數位音樂再生時，有聽到這種爆音嗎？沒有吧...

[LSP000]

以數位音樂再生而言，
jitter只發生在數位轉類比時，
數位資料傳過來傳過去，存成檔，讀出來，都不需要轉換成類比，也就沒有jitter這回事
只有最後要轉成類比時，一個個sample送進去DAC IC時，這每次送的時間差不穩定，就成了jitter

......

drunkenlife 兄,
隔了這麼段時間的沈澱, 我想可以繼續和您一起討論一些我心中的疑惑與想法了. 請不吝賜教.

我也曾是相信您上述判斷的同路人, 但個人覺得這個說法不能夠解釋下列現象.

如果電腦上的音樂播放軟體, 在避開了KMIXER干擾的情況下, 真的只是單純地將數位音樂檔案(如 WAV檔), 忠實地以0101形式, 透過SPDIF/USB/.....連接, 傳送給DAC的 buffer, 再如兄所言的程序在DAC中進行數位轉類比的動作. 那麼為什麼
- psycho兄會斷言 JPLAY>>>Foobar?
- 音樂播放軟體中調EQ, 加noise shapping, 會對聲音產生影響?
- 我的電腦音效卡介面不支援88.2kHz, Foobar 為什麼就無法送出 88.2kHz 的音樂檔給 Lavry DA10 唱歌?

個人認為有一種可能, 就是音樂播放軟體在送資料給SPDIF/USB/.....介面前, 就已對數位音樂檔案(如 WAV檔) 默默地做了某種轉換, 且這轉換不只會參考電腦上的音效介面, 而且又極可能涉及了(我們最不希望發生的)在電腦上進行 "數位轉類比再轉數位" 的動作. 也因此電腦中的各種髒東西才會對聲音產生偌大的影響, 讓各位金耳朵可以輕易地聽出不同. 不知道是不是這樣?

這方面我不是專家, 還請 drunkenlife 兄解惑, 不勝感激.

[kevintran]

另外資料在電路中傳輸其實要算是類比型態, 只是是用所謂"高"與"低"來做編碼而已, 任何電路在impluse之間都不可能斷得乾乾淨淨......

所謂的"數位"應該是很複雜的東西......

做過數位電路的人就知道，如果只是0與1，數位電路就簡單多了；要是只是0與1，電路板的layout就不用花那麼多工夫，隨便放不就好了？管它什麼ground plane，管它什麼transmission line的問題:|:|？為什麼有些電路板要好幾層？為什麼要算timing？

不要只從電腦使用者或是軟體的觀點去看。

[kevintran]

電傳遞的形式是類比的, 事實上物理現象中到底有哪些是數位的?? 被傳遞的訊號的內容在接收端DAC則被視為數位的, 任何的雜訊都會影響到DAC的工作, 甚至在訊號被轉換成類比之後對其產生引響......

所以晶片大家用的都差不多, 但是電路layout不一樣聲音就不一樣, 資料正確性只是其中的一環, red book沒有CRC的規範, 但是這些都已經被許多技術給克服了, 現在把轉盤作成一顆DAC裡的一個DIE (ROM?) 資料要進到DAC裡的這段路程還是充滿變數......

數位不是只有0與1那麼簡單, 不然單單一條數位線位什麼會聽起來會不同, 這個問題也爭論很久了, 不信者還是不信.....

只是想提醒一下，red book的CD也是有用error－correction code （Cross-interleaved Reed–Solomon coding see http://en.wikipedia.org/wiki/Cross-i...n_coding）。

除此之外，我完全同意您的看法。

[kevintran]

[恕刪］
如果電腦上的音樂播放軟體, 在避開了KMIXER干擾的情況下, 真的只是單純地將數位音樂檔案(如 WAV檔), 忠實地以0101形式, 透過SPDIF/USB/.....連接, 傳送給DAC的 buffer,
［恕刪］

這個過程，除非您的communication protocol有放Error－correction code或是有acknowledge的功能，您是沒法保證buffer裡的資料和電腦裡的一樣的。

數位的傳送還是得用類比的處理。只用數位的觀點去看，是不行的。數位傳輸的完美是築基於在傳送的過程中不斷的再生:o 如果再生的過程不完美？

[233233]

應該 寫信 叫 jplay 作者

作一個 h 模式下的 "rip 程式"