自认懂行的人说说模电的神奇之处，CD机与电脑的区别

mayao11

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近几年来大多数人对电脑都有了比较多的了解，对新奇的数码产品也是见怪不怪了。当我们懂得一些电脑、电子相关的知识，见到很多电子产品，包括CD机、解码器等等都不会有任何神秘感。特别是由于多媒体电脑的出现，我们喜欢把所有东西都归结为“程序控制的”。

       前些天有哥们和我争论一个问题，他说的大意是：知道了solo耳放的电路图，按原样制成电路版，选高档材料装好，声音当然是和solo一样的，甚至更好；老外就凭“调音”上的水平定高价，纯粹是骗钱；你一个工科学生搞玄学不觉得可耻吗。

       我当时比较震惊，一时间没有整理好反驳的思路。后来发现这哥们果然是学计算机的。

       我自认对电脑、模拟电路、数字电路都有比较明白的了解(虽然不深入)，今天有点兴致，就尽我所知讲一讲。

[ 本帖最后由 mayao11 于 2009-4-1 00:36 编辑 ]

mayao11

现在搞电路专业的同学不少，水平高的也不少。当今是信息社会，顶尖高手们都去研究大规模集成芯片、CPU之类的了，还有开发嵌入式系统，搞热门的生物芯片、传感器等等。还有更神奇的微波、高频电路等等。说起基本放大电路大都是不屑一顾，说起40KHz以内的放大电路更是不屑一顾了。当然也有很多真正的牛人很注重基本功——但所谓基本功，最基本的莫过于运放（运算放大器，比如DIY耳放一般都要用一个的那种）的使用了，很少有深入到运放以下层次的必要。

       而耳放系统要求是什么呢？恰恰是最没有价值、没有用途的简单放大电路。频率要求低——40khz以内；增益小——大了耳机也受不了；功能简单——只放大信号。会用运放设计耳放的师傅肯定不少，但是能用三极管等分立元件搭出好声音的恐怕数量至少减半……说到三极管这种层次，恐怕就开始进入了“玄学”的范畴，元件配对、稳定工作点是基本要求；电路中电阻、电容的小变化，也许对电路指标没有可见的影响、对波形的影响小到忽略不计，但是用耳朵这个无敌仪器，仍然可能感受到听感的不同。这种不同有好几个层次——最基本的是频响，这个初烧也知道；然后是音色，这个考验设计师的审美；再高一层，就是解析力、结象、声场密度、活生感等等等等音响要素。一个耳放想要通过这一系列难关，是对技术和耐心的双重考验，非时间、精力、智慧之结晶无法做到。

      国内研究耳放的人才不多，，技术起点比较低，又没有良好的氛围、不成气候，一些重要的电路技术没有得到交流传播。在此情况下，好的耳放无一不是历经时间考验的精华。还有其他的问题：模拟电路复制并不简单，大规模制造品质难以保证。所以好的电路还要有很好的稳定性（比如对温度、电阻、材料等等的不敏感）。可以看看国内评价很高的老叶，他几天能做一个耳放？还有让我很崇拜的海豚大大等DIY强人，也是很低调的（sorry）。吴刚做了几年品控上也出问题，可能和电子管的品质不能保证有关系。

       大家可以自行比较咱们和国外这方面的差距……

mayao11

说完了模拟电路，再说说数字电路和电脑。

       大多人看到CD机和一些数字播放器，一般都把它们和电脑联系起来。把电子产品都和电脑、软件、CPU关联起来，是一种化繁为简的思路——但恐怕这样不对。台式CD机与电脑的区别，实际可能要大于台式CD机与磁带随身听的区别。台式CD机和磁带随身听更像是一类东西。

       原因是什么呢？电脑系统，无论是买菜用的计算器还是台式电脑，都是由一套由CPU主管的通用系统来完成的。它的优点在于什么都能做，它的缺点在于什么都做不精（这也是软件相比专用硬件的缺点）。举个简单的例子，现在CPU由单核变双核，双核变四核，但玩大型3D游戏依然远远不能胜任。还是得靠专用的3D加速卡。

       由于一般来说声卡担负了很多的功能，所以它必然要和主机系统产生密切的通信：包括信息交换和控制。这一过程在AC97等集成声卡上表现的最为突出（在我看来AC97的出现确实是个天才之举，它用最少的代价，将电脑的多媒体潜能发挥了出来）。问题产生了：声卡的工作要受到主机系统的影响和控制，甚至必须要得到主机的辅助（至少有驱动程序和播放软件），在这种情况下，声音信号的发源和处理是很不舒服的，就像一群专业演奏家必须接受一个音盲的指挥。联想到一些音源改进技术，比如大名鼎鼎的kernel stream，就是在试图尽全力简化声卡与主机数据传输之间的问题——这个过程越简化，音质的劣化应该会越小。

       除了电脑本身的架构问题，来想像一下这个情景：在电脑电源的大功率供电环境中，电线在机箱内环绕，显卡、硬盘、光驱、主版芯片等等组件无时不刻得散发着电磁波，在这样的条件下产生的声音信号，效果如何？

mayao11

CD系统怎样呢？专用CD系统与磁带机一样，当它们开始工作的时候，其各部件的工作就如同套着齿轮的马达一般简单——一切都是按照牛顿定律和电路的走向按部就班的完成的。马达带动齿轮，将唱片旋转，光头一直盯着唱片，把凹和凸忠实反映给控制电路，控制电路将初步翻译的0、1信号交给解码器，解码的过程基本是纯硬件处理，解出什么就是什么，另外，转盘与解码的各自工作与协调，都要完全依赖时钟。理想的来看，在这个过程中没有不相关的物品的参与和控制。（当然，前面所述是理想情况，实际上现代CD机还是有很多反馈措施的，比如转盘会纠错、解码器会加上一些DSP措施，但这些措施大多是硬件层面上的，虽然无可避免造成音质劣化，但和电脑系统差距甚远）。

      有人要问，我所谓的这些“硬件处理”如何解释？这要说到数字电路了。传统数字电路与以CPU为核心的电脑系统，最明显的两个代表——可编程逻辑芯片（FPGA、CPLD）和单片机。有趣的是很多大学生做了半年实验，一直以为这两种东西都是用来编程的，区别在于语法不同……有兴趣的人可以自行查查这二者是什么东西。简单说来，可编程逻辑芯片就是直接的、按照基本数字电路的原理接受0、1的输入产生0、1的输出；而单片机则是按照指令周期，一步一步计算的，属于计算机。

       补充一句，现在很多CD机或者磁带随身听里，也是有单片机的，但这个单片机的用处很单纯——控制前进后退，播放暂停，配合遥控器等等。和播放音乐的工作是完全没有关系的。
      
      现在和将来（？）比较火的硬盘播放器，除了在读取硬盘（或闪存）信号时可能会有较复杂的工作过程，其他方面还是很像CD机的。所以兼有PC系统方便的优点和专用CD系统音质优良的特点。可以预测——未来的播放器如果想要进一步提升音质，其基本工作机制需要继续改进。

                       （完）

[ 本帖最后由 mayao11 于 2009-4-1 00:42 编辑 ]

渔歌

耳听为实

靠YY 0101010是没有用的

mayao11

原帖由 渔歌 于 2009-4-1 00:49 发表
耳听为实

靠YY 0101010是没有用的

然也，最近对PC-HIFI绝望，有感而发

渔歌

PCHIFI搞搞也不少钱啊

AES16+DAC1U+好电源+电源线+隔离牛。。。还有机器

省了买 CD的钱

ricepig

我一直很疑惑的是，在数字部分，除了jitter，电脑里的干扰怎么会对数字信号产生严重而持久的劣化的~~~

FPGA是介于DSP和单片之间的，我是这么理解的，其实这年头概念越来越模糊了，因为中间产物越来越多

mayao11

原帖由 渔歌 于 2009-4-1 00:54 发表
PCHIFI搞搞也不少钱啊

AES16+DAC1U+好电源+电源线+隔离牛。。。还有机器

省了买 CD的钱

如果把机器+AES16变成专门的数字播放器，更便宜效果更好:D

mayao11

原帖由 ricepig 于 2009-4-1 04:05 发表
我一直很疑惑的是，在数字部分，除了jitter，电脑里的干扰怎么会对数字信号产生严重而持久的劣化的~~~

FPGA是介于DSP和单片之间的，我是这么理解的，其实这年头概念越来越模糊了，因为中间产物越来越多

1、玩CD的人都知道电源的重要性，电源在很多时候比信号线重要。电磁屏蔽也很重要。解决这类问题是制作hi end转盘的厂家的存在的意义
2、FPGA本身和单片机差别是很大的，现在由于功能太强大，有时甚至烧一个CPU进去……这个问题比较专业，但可以肯定的是CD机在这方面不会做得太过分的。

banike

所以我一直支持pchifi的
但肯定有一个玻璃顶现在没看见
当回归原点之后
真实还原之外就是喜好了

小白

电脑的问题一是供电薄弱,二是内部与音频部分无关的部分过多,干扰严重. 当然一和二的问题如何影响音质的,最终还是通过数字信号的jitter体现出来,也就是说电脑输出的数字信号jitter是非常严重的. 当然,如果DA是在电脑内部实现的,那这个DA的质量一般也是很差的. 即使用了高精度的芯片,但前述一和二这两点严重影响了工作的精度.

而CD机内部,一是供电情况要好的多,特别是高级制品,二是内部没有与音频部分无关的电路,而且屏蔽普遍做得比较好.

顺便说一下那个仿SOLO的问题. 这里面有个基础的内容,就是HI-FI音响的本质是一个"声音的设计",并不是"功能的设计"或者"技术性能的设计". 这是本质完全不同的工作. 象电脑,一代比一代性能好,功能多,一代比一代指标高,这项工作的本质就是功能的设计,以及技术性能的设计.  而HI-FI制品传统上只追求音质,要求设计师通过合理的电路设计,元件的选择,工作点的调整,去制造出一个好的声音品质. 这项工作的本质是声音的品质,而不是功能,也不单纯是技术指标.

所以任何一个成功的HI-FI产品,并不是说你把元件换更高级,芯片换更高级,就一定出来好的效果. 每个音响元件有本身固有的特征(sound signature),没有这种特征的元件是不存在的. 所以你使用与原设计不同的元件时,等于引入了新的声音特征,会改变原来的声音特点. 所以举例来说你可以把SOLO的元件都换成更贵的,芯片换成技术指标更好的,但很有可能出来的声音就怪掉了. 如果要声音品质提高而保持声音不怪掉,需要精心的调整和选择,不是可以一蹴而就的. 不象电脑,你增加内存条,换用更好的芯片,只要技术上兼容,总是可以取得更好的效果.

让我重复一遍HI-FI和电脑的一个本质不同: HI-FI的设计工作本质是"声音的设计",而电脑则是功能,性能的设计.  声音的设计,成功与否,工作质量,归根到底只能主要通过人耳,人脑去鉴赏和判断. 电脑的性能,功能,则可以很方便地观测数字,运行软件,靠数字来衡量高下.

[ 本帖最后由 小白 于 2009-4-1 11:35 编辑 ]

kell

原帖由 wbjia 于 2009-4-1 11:34 发表
用音响听音乐是很庄严的。

007玩得怎样了？

小白

老实说现阶段我的想法是,如果要达到HI-FI的层次,靠家用PC机,靠普通笔记本电脑,即使搞好了供电,加了隔离牛,用了外置的高级解码器(如DAC1USB,DA11,MINI-DAC那种),也是不能指望出一流效果的. 普通电脑除非彻底改装,否则乱七八糟的东西太多了,本身不是一个For Audio的东西,是一个较"脏"的东西.

我把希望寄托在环境更干净,没有乱七八糟东西干扰的硬盘式,或闪存式独立播放器上.  注意是独立式的播放器,不管它的存储介质是固体硬盘,是闪存,是微硬盘,都无所谓,关键是它必须是独立的,For Audio的播放器. 这个东西加上高品质的DAC,才能达到一流的效果.