本帖最后由 soundaware 于 2017-9-28 10:49 编辑
超越传统，才可能超越经典 ---A300，D300REF 研发背景
——by xs_horizon
写这个主题，也是因为享声这几年，加上个人在199X~2010年的一些发烧经历所感想。经典就是在那个时代最具代表性的产品，LP有LP的辉煌，CD有CD 时代的经典，经过这段经历的烧友均能侃侃而谈，两眼放光。作为即是一个深度音乐爱好者，也是一个音响公司的研发主力人员，其实感触更是各种辛酸，无奈与悲愤。
正好这两个产品需要一些深度介绍，其中一个产品D300 REF有可能是享声在转盘参考级别的绝版之作，个中滋味也想敞开聊聊，趁机动笔写写一些可以分享的事情与个人感悟，大家有什么问题，或者评论或者建议，可以跟帖，本人亲自回复。
传统HI-FI因为要遵重用户的感情，不敢突破，而传统材料厂商的关闭，传统的原材料各种爆涨，所以造成现在传统的HI-FI产品价格各种爆涨，已经成为了奢侈品，成为行业的一种无奈之举. 个人也作为工作阶层，时常也因为碰到想买的太贵，买得起的，有可能音质还达不到之前传统经典水平等各种尴尬的情况。
超越经典，我们就不能在经典的那些传统的思维中转，随着传统台式HI-FI对应的材料在最近十年几乎没有明显进展，而且众多原来非常高档的材料厂家均已在几年前就停产或者已经成为了HI-FI材料中的侈奢品，如果仍然以传统的方法来超越经典，这本身就是一个错误的方法！ 前几年不敢说，甚致都不敢做，主要是照顾到用户，烧友的感情，但现在就不管了～！
目录：
- 1.行业背景。
- 2.A300，D300REF 研发背景。
- 3.A300，D300REF的一些研发进展与技术分享。
- 4.A300，D300REF的一些实测展示与成果。
- 5.常见Q&A与整理。
一、行业背景：
作为享声早期的创始人之一，享声SOUNDAWARE从2010开始由行业的几位资深工程师(架构师/项目经理/研究员等）组建成立一个兴趣工作室，2011年受南大声学所音频处理实验室老师的鼓励与帮助，当年正式注册创立. 一直专注于数字音频的高保真重放的基础性研究与开发,基于FPGA自主开发数字音频的常见各种功能与优化. 于2012年拿到高保真母带重放的专利架构，这在行业是唯一的一家。之后在消费家用HI-FI发烧市场推出HI-FI入门级产品A100，D100，2013推出当时的中档产品2013款D100 PRO豪华，并为部分烧友定制1.5W万的D100 PRO豪华定制版本，2014年推出A200，2014款D100 PRO豪华，2015年推出烧友定制版A200S, 中档产品A280, 入门级的A280C, 2016年推出 D100PRO飞秒以及A200S飞秒版更高一级的产品。期间享声不仅仅推出上述产品，也与众多的芯片厂商建立的深度的合作关系，为一些知名厂商提供高保真的重放解决方案以及提供效音以及优化服务, 同时针对这些芯片提出了自身的一些理解与建议。
作为这7年的享声的研发见证者，也是一名深度音乐爱者，享声SOUNDAWARE 一直专注于高保真的数字音频重放领域，针对数字重放，如果要以极致高保真要求，无论标准本身还是设计上都存在非常大的挑战。比如：
1.数字输出标准：
IIS/DSD/SPDIF 这三个协议是连接数字输出与解码芯片的官方标准，然而一个高端DAC的发挥完全取决于这些标准的输出质量，这些标准的共同特点就是，包括数据与数据对应的时钟信息，以及数据与时钟的同步信息。为此，要让后端DA 充分发挥，必要对上述协议有极高的要求。主要要求如下：
1）信号的噪声要低，特别是低频区。 DA芯片的LPF或数字滤波器主要从事高频的滤波，如果上述标准输出低频区噪声较大，会严重影响输出的声音品质，甚致指标。特别是现在最新的DA芯片，1khz下的失真越来越低，要达到官方芯片指标，对上述的输出指标以及主时钟的噪声要求极高。这些都是对电源以及时钟以及芯片本身有极大的挑战。其中时钟有一个情况，同样材质的时钟，频率越高，低频区的噪声越大，所以对支持的音乐格式是否需要更高的频率，也是非常慎重的。
2） 时钟的输出精度要高。精度越高，抖动越小，声音稳定性越好，密度会越大，信息量也会相应提升。早期D100 PRO需要预热后声音更好，就是因为D100 PRO有对晶振进行加热使得晶振工作在一个相对“恒温”的环境当中，从而使得短期输出时钟更稳定。这里强调的稳定，更多的是短期内稳定，对于长期一定的漂移，假如一个22.5792000MHZ，经过5年以后，频率漂移到了22.5792050MHZ,这个是正常的，正如一个声音快一点点罢了，人对极细微稳定的快一丁点点是感受不到或根本不同显的，但对短期的时钟抖动往往更加的敏感。
3）时钟与数据需要高度的同步。时钟再好，如果数据跟不上或延时较大，仍然存在的问题跟时钟不精准一样的道理，所以为何IIS转成SPDIF，不如原始时钟与数据直接在高性能芯片中合成,那是一样的道理。USB DAC的为何优化延时或用低延时专机会明显提升声音的结像,清晰度，控制力等，这不是时钟的问题，而是当一个时钟到来时，数据经过系统中断需要一定的时间才会到来，这样明显会让DA收取数据的稳定性与精度变得很差，跟时钟精度一样，明显影响声音的稳定性，结像，密度等等各个方面。
2.模拟解码以及弱信号放大的问题：
模拟DA以及技术本身在十年前已经非常的成熟，但是最近十多年技术，芯片的大幅度进度，出现了ESS9038PRO，AKM4497等更强功能，更高性能的DA芯片，而且电源，时钟，放大芯片，材料技术的巨大进步，使得超越传统的高保真成为理所当然。然而现实并非如此，即使中档产品同价位的，因为烧友的一些倾向性的传统选择，还有厂商的部分迎合，使得很多新的技术，在中国厂商的产品当中并没有很多的出现。所以采用传统思路设计的产品，想要超过传统档次中的经典，本身就是一个错误！ 单声道DA，LPF，弱信号放大，这每一步都需要扎实的继承与创新才可能超越历史的经典。以几个方面为例：
1）单声道模式：在PCM时代，如果要实现平衡输出单声道，只需要两片DA，让其工作在单声道模式即可，然而在DSD时代，这种做法就行不通，除非把DSD在DA转换时设置成转换成PCM才可以，否则无法工作在单声音模式。所以这必需要在数字输入时就进行把左右声道进行切分，这需要二次开发，没有现有的解决方案。
2）LPF(模拟低通滤波）以及电容：现代DA芯片因为极强的数字滤波器，把模拟LPF的要求降到了最低的水平，但是仍然需要模拟滤波器进行高频的杂散信号滤除。这其中高性能R，C成为了主力，一个100KHZ内的复杂信号经过都会导致各种失真与信息损失，现在高端DA芯片的本底失真已经跟一个mcap 百元顶级电容的失真差不多了，况且LPF的电容本身要求比较紧凑（弱信号，易失真，易干扰），所以只能最新的高精度，高性能材料才能满足这种非常苛刻的要求。
3）耦合：这是是恒久远的话题，一般高端的专业解码器（5W及以上），是不采用信号的耦合电容的，通常采用非常昂贵的仪器级缓冲与放大电路进行去直，配对，从而控制输出的直流在20mv以内的优秀水平。传统的运放，双片DA本身的巨大差别，使得出来的直流上百mv是非常正常的事情，所以必需要耦合电容或者人为的调直电路才能解决直流的问题。然而上面说LPF的要求高，一般LPF是旁路较多，而耦合电容是串联为主，加上对10~100khz的频响，失真都有更高的要求，容量较大，无疑要求远高于LPF的波波电容。所以高级的前级中的耦合电容现在单个几百上千都很正常，即便如此，高级的前级串入，都很难做到完全的透明，事实上透明度或信息量有可能会略有下降。一个普通的电解电容作耦合，带来的相位，信号，信息量的损失无法估量, 加上现在HIFI材料的选择严重馈乏，使用耦合电容其实是一种自残与无奈之举。
4）弱信号放大：无论自搭三极管电路还是使用现成的运放方案，电路都是相当成熟，最大的变化就是电源以及集成电路的突飞猛进。以前无法想象的问题最近几年都得到了很好的解决，仪表级的集成芯片不那么昂贵了，功能更强，指标更强。电源电容材料的突飞猛进，原来一个AVX的高频低阻的钽电容，原来可以超过一个比它大好多倍的铝电解等等。这都是传统材料厂商，因为社会需求的进步，对于传统HIFI大体积的材料均停止了研发与投入，而专注于新需求，十多年的投入的巨大成果。
3.电源系统：
传统HIFI的电源系统绝大部分集中在线性电源上面。交流滤波，低频线性变压器（根据磁芯结构不同有不同的类别）整流，滤波，稳定等部分。 线性电源有高频噪声少的优势（这样线性电源就不太有很多的高频干扰，所以不会那么的刺激感），然而也存在着很严重的问题，比如线性变压器：
1）低频噪声大。
2）电->磁->电转换速率一般，要电的时候跟不上。
3）体积较大，因为体积限制，自身储能能力有限，每次急需供电，结果因为电磁转换速率的原因，导致输出内阻较高，供电瞬态很慢。
4）交流转直流后对电容容量要求较高，体积要求较大，否则波纹很大。
5）市电的高频噪声还是能够通过辐射到次级输出，而且部分结构的变压器辐射较大。
6）因为用电器件较多，市电失真较大，甚至个别达到了10%的失真。
7） 变压器的电源只能能过较高的电压转低压，压差全靠散热解决，需要的体积较大，而且支持的国际电压范围较窄。
像传统的线性LDO(线性稳压器）也因为交流电压波动范围较宽，对散热要求较高，占用了大量的体积，挤压了其它空间。加上传统的大电流，高电压LDO(线性稳压器），最近十年几乎已经无芯片厂家在此投入，仍然还停留在十年前的芯片，如 1084，317 等等，即使优化过的串联，并联稳压电路的波纹以及噪声仍然达不到现代高性能，高指标的要求。
在一个良好架构与电路的系统当中，更高一级的电源系统，会有明显更好的透明度，分析力与细节，而且失真更低，控制力更好，更鲜活与真实，这是任何HIFI系统好声音的基础，也是HIFI产品设计时的重点！ 然而，线性电源的行业投入，在十多年前就已经停止了，只余下传统HI-FI在苦苦支撑。
4.音源的巨大变化：
早期主要是LP，CD为主，现在随着CD市场的没落，网络音乐的崛起，如果想听最新的无损音乐，只能购买音乐APP的会员，如果想要听国外的最新的唱片，那更多是能过网络购买并下载，这明显的改变了传统的听音习惯。
在线音乐，音乐文件成为了现在新音源的主要贡献者，这决定了新的系统需要对此无缝的进行支持与兼容，好声音的同时，方便也是非常重要的。
二、A300，D300REF 研发背景：
说起这两个产品，毫无疑问将是享声旗舰的一体机和数字转盘系统，享声作为最早从事数字转盘的企业之一，最早推出中国高端的数字转盘系统D100 PRO。在数字转盘这个领域，摸爬捆打也是最多的。
说起数字转盘，首先要理解，数字转盘是什么个东西。其实这个名字有很强的误导性，误导性在于它的名字。真正的名字应该是----高清流媒体音乐数字输出接口设备（streaming audio digital output device), 它的来源就是高清流媒体音乐，无论在线还是本地文件，输出为标准的数字音频接口。这种音频接口在音频上无非就是适合于中长短传输的SPDIF (光纤，同轴，BNC，AES等）以及源生的IIS&DSD协议。为何叫做转盘，个人认为受到CD转盘的影响。CD转盘是在CD顶盛时期，为了追求极致的效果，让CD机械部分和数字部分与数模转盘分立开来，一部为可以隔离振动，二是有更大的空间（CD机芯空间占用很大，使得即使有430尺寸的空间仍然明显不足（也有原因当时优秀材料体积较大，技术限制），三是可以隔离电源以及一些磁辐射。 所以数字部分仅余下CD转盘部分了，直接输出数字的AES，同轴，光纤了，这是中文的CD转盘的由来 （转是CD转盘的关键含义）。所以在数字音频重放时代，数字部分自然而然在中文里面被叫成为了 数字转盘了。
玩过CD转盘的烧友，理解数字转盘并不困难，原来Cd转盘是CD机，现在数字转盘无非是一些流媒体文件或在线的流媒体罢了，如果只能支持离线的文件，只能叫做数字转盘，如果不仅支持数字离线文件，还能支持NAS，网络音乐文件，那就是网播数字系统了。
但是如果对CD转盘不清楚的烧友可能一定听过数字界面，就是一个USB插入电脑，输出标准音频协议的盒子/机器. 常见输出有AES，光纤，同轴，BNC，IIS&DSD等等。在PC-HIFI时很流行，因为那时的传统解码器USB输出普遍没有或者性能比较差，所以独立出来的界面就能够达到提升音质或把电脑中的音乐与网络功能，通过一个界面来实现对标准的数字音频输出。
其实从功能上理解，数字转盘系统就是一台电脑+一个高性能的界面的功能，但是实现上网络数字转盘系统确各有千秋了。
有用单片机+数字主时钟发生芯片实现各种音频输出的单片机数字转盘，有用移动电脑CPU+XMOS的网络转盘系统，也有如享声专利的ARM CPU +FPGA 的网络转盘系统 等等几种方案。
随着数字转盘的方案崛起，加上解码器慢慢也在集成高性能的界面功能，数字界面也慢慢成为了不是音频厂家主推的方向了，只余下数字转盘系统来撑当。现在数字转盘系统最大的竟争对手无外乎集成了高性能数字界面的解码器+电脑。众所周知，电脑没有经过深度优化以及处理，系统中断的延时都是很大的（简单的说需要数据时不能及时响应），同时电脑的电源很“脏”，达不到HIFI的要求。所以从USB输出口，需要USB 解码器，要对USB中的电源线以及地线，甚致信号线首先要进行“去脏”，“提纯”的工作，这类似于在脏水做出能够的净化过程。虽然也有一些方案，把电源电源进行深度改造，比如采用水冷，全部线性化等，但那是非常规方案，代价非常高。一般来说顶级的USB解码器，在USB端的处理投入也是惊人（参考顶级的USB界面），除了USB隔离，USB滤波，信号重整，顶级时钟，多次高性能锁相环等，均是为了得到“干净”的数据以及与高性能时钟高度同步，然后输入到DA解码。同时这种解码如果要发挥更好，还是要对电脑进行优化，驱动以及专业的播放软件的配合是必需的，USB 线也是必需的，最好电脑要反应快一些，各种杂的软件不要装太多，电脑最好不要幅射太严重，优选的当然是苹果主机。
数字转盘系统的功能相当于电脑+界面，一般高级的数字转盘系统都是全部线电化以及系统定制化（专为音频优化），比如享声的方案是ARM+FPGA，ARM是一个打过实时补丁的linux系统，拥有专业音频优化，延时可控的深度优化的系统作为输入与显示的界面控制，FPGA 实现时钟，数据的合成，去噪，以及各种音频协议的高性能生成。简单来说，这就是一种高度优化过的PC+高端界面的数字转盘系统，因为系统是高度定制化的，无需像电脑办公一样的开机，关机，打开软件，选择过程。从源头上获得“泉水“，并且深度优化与定制的系统，更适合于专注欣赏音乐的这种场景，同时FPGA相对于XMOS的类单片机的处理，性能稳定性以及输出管脚的延时与抖动要高很多，FPGA也是最适合于高保真音频的定制化方案。这才是享声独立的数字转盘系统的意义所在。
同样，要做好一个数字转盘系统，体积也是需要的，如果把这些功能集成到解码器当中，因为体积的限制，当然电源无法深度隔离，辐射也无法深度隔离与屏蔽，电子振动还是会相互影响的，毕竟一边是高速信号，对于DAC来说是一个低频信号为主。这也是如果要追求极致系统，需要数字转盘系统的原因。
所以数字转盘的意义，最核心的两点就是，提供于高于同等电脑+高级界面系统价值的性能，同时操作简单化，真正脱离听个音乐必需开电脑这种可能会造成影响听音享受的体验。
现在另一种方向，就是线性化的音频电脑，如Aurender，这种是基于ARM或PC芯片构建优化的linux 系统电脑，简单的说就是类似于mac mini主机的电源线性化（当然CPU 比mac mini差很多）的一台电脑，这也是一种方式，把电脑优化成一个音频电脑，但是严格来说，他还是一台电脑，并不具体真正的音频标准输出的能力，USB输出只是数字传输口。 这个方案，用户其实也可以购买mac mini，采用线性供电，安装特定的软件即可以操作，也可以购买类似凌动的线性化方案，安装软件，达到类似目的。它的目的就是输出 USB数据尽可能的延时低，还就是电源上尽量干净一些，但时钟是否准确，数据与时钟是否同步，音频输出的质量到底高不高，跟这个电脑主机毫无关系。
享声所做的数字转盘系统，简单来说就是一台纯线性，超低延时控制接口系统+FPGA高性能稳定的数字时钟处理系统，从而提供一个纯净，稳定的标准音频输出接口，接连解码器。
但现在又不得不承认，作为年轻的新用户，深度爱好者，不太愿意接触复杂的系统，转盘系统光音源就需要转盘系统+解码器+高级数字线，人为的给用户带来了一定的搭配上的负担。所以独立的数字转盘系统，需要烧友已经有一定的搭配经验的前提下，再去购买搭配才会获得明显的提升。
说起数字转盘系驻，享声从2012年就购入了一台DS3用于研究 数字输出的质量，也在数字转盘系统上进行了各种尝试与研究，电源系统，PCB布线以及噪声优化，恒温方案，晶振方案，FPGA去噪，锁相环功能，数据与时钟同步自动异常检测以及效正，深度FPGA时序优化，CPU EMI幅射优化，SPDIF噪声分布以及对音色的影响研究，SPDIF生成与发射等等。 可以说，享声在数字转盘里面的二年一个深度周期，通过三到四个周期，现在来说，把数字转盘系统各个方面都达到较深的程度。
不可否认，即使享声的D100 PRO飞秒的转盘系统，我们并不认为它是一个参考级的转盘系统，而是市场的一个中高级的数字转盘系统，平衡的声音，良好的音乐性，不错的素质都成为停产前一直热销的型号，相比D100 PRO豪华有质的提升。然而，众所周知，在研发出D100 PRO时，2012年底，享声还研发了一台电源更为高级的方案，后来在2013年专门手工制作了十台，由发烧友以及渠道购买，单价1.5W一台。D100 PRO飞秒电源上的一些优化也是来源于此机，但与此机仍然差距甚大。享声在推出D100 PRO之前，也是迫于当时的无奈，考虑到项目 止损，一直到D100 PRO飞秒推出，仍然感觉到推出此等级别的产品仍然存在可能不获利的可能性（A200S 定制型号就是享声的一个尝试）。
众所周知，国人对于音频产品有严重的外国情节，无论外观上还是音频上，这并不可否认，因为高保真音频的技术来源于国外，至今在传统HIFI非常蒌缩的情况下，一个一二级城市都难寻HI-FI产品经销商的情况下，享声去找一些仅存的经销商，基本上连厂家与产品都不问，就是我们只做国外的，我们只做国外产品，这是一种无奈与以及从事这个行业的一种悲哀。如果谈研发人员与实力，享声的近二十名从事研发的人员在整个行业也都是中上的规模，在数字音频重放专利方案上更是全球前三早期投入的，特别是一直只专注于高品质数字音频重放系统，更是业界罕见！ 如果不是爱好，我相信哪个厂家能坚持下来，并且七年一直如此专注是非常罕见的。
当然，享声在数字转盘上的积累远远不止于到2013年，其实从2013年起，仍然一直在寻找着更好的电源系统以及时钟系统，FPGA持续优化，一些PCB以及驱动电路的更优秀的研究。比如我们在升级D100 PRO飞秒时，在那个PCB板以及电路，在这个时钟下，这个体积下已经到头了，言外之意就是把新一代产品的部分能用的优化全部用在了D100 PRO上，但是D100 PRO仍然有很多天生的限制，所以很多优化是应用不上的。但是即使如此，众多D100 PRO飞秒的用户反馈表示，这是享声在D100 PRO上的最大的提升。 现在可以公开的说，D100 PRO飞秒的声音，还是明显达不到2013年定制版的D100 PRO水平，更不要说享声在数字转盘的最深储备。
关于A300，D300的体积，首先说一下原来CD系统为何基本上都是430标准尺寸的，一个主要原因，Cd转盘模块就占据了1/3, 电源又占了1/4~1/3,控制以及DA模块的空间就不是很大了，如果不是430尺寸，加上Cd转盘的机械震动，屏蔽要处理等，其实PCB板的空间比A280要小很多。 然而数字转盘的出现，电源功率要求更低，也只是需要主控以及FPGA，加上现在多层PCB成本的大幅下降，体积要求大幅下降，比如享声的MR1，一个如此小体积的全功能产品，声音素质可以与A200s 飞秒对比，这就是一个技术上以及数字重放的特点，空间可以小很多。
但是如果作为大部分需求，A280的尺寸其实足够用了，更大好像没有必要，但是从极致上来说，其实有其无可代替的意义。正如上述说的机内干扰，其实线性电源的辐射相对比较大的，还有就是PCB以及变压器本身的震动（电子震动频率较高，变压器主要是低频）尽量不串扰，还有最重要的原因，就是电源系统，这一块如果要极致，对空间要求是极高的。如果简单的更换高性能的电容，体积就要增加，如果是更换更高档的电源方案，那电源相关的体积可能要翻倍，那A280的空间肯定是不够的，这也是D300 REF，A300需要更大空间的根本需求---》电源与辐射隔离。
待续......
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狗仔卡
发表于 2017-9-25 13:42
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