【xs_horizon分享②】——《浅谈音响研发所引发的思考》

soundaware · 发表于 2015-11-25 13:13:58

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本帖最后由 soundaware 于 2015-11-26 09:29 编辑

上期的分享文章得到了大家的广泛关注和讨论哦~在这里享声音响非常感谢各位烧友们的支持！本次我们如约为大家带来第二周的分享文章：《浅谈音响研发所引发的思考》。在这个浮躁的年代，作为一家HIFI企业究竟应该如何做呢？

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微博原文地址：http://weibo.com/p/1001603912386150071647

这是第二篇分享, 上一篇为<<HIFI级高保(母带）真高清数字音乐播放器的起源与发展>>，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：207427991。昨天很多用户给我建言，有时间在群内分享，为何不能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。

音响器材的研发这是一个很大的话题, 加上享声音响技术细节的保密性，以及只适及到电子音频部分，所以只能点到为止，在此只能浅谈，希望大家有更多的讨论。HI-FI音响器材，分得细一些，就是转盘，解码, 前级，后级，音箱，也可能一个器材把所有的都集成在一起 (如一体机，有源音箱等），但是研发的工作内容是一样的，只不过越分体，越需要极致, 与一体化追求的不太一样。耳机系统也是类似，只不过把前后级换成了耳放+耳机罢了。

耳机与HIFI音箱系统

现在业界Hi-END的公司，往往有1~2方面拥有独门绝技，这种绝技能让其达到某个HIFI系统部分的顶峰，同时其它方面，一般也不会太差, 但可能并不是专长，通常年龄稍大点的烧友，都有一个共识，就是一套系统尽量不要用同一厂家的，通常只用其最出名的部分。这都是因为，要达到某一方面的顶尖水平，付出的精力与时间足够一个公司团队或骨干要达数十年的积累才有可能，顶级的音频不仅仅是顶级的精密仪器，而且要有艺术理解。音响从来都不是玄学，其实就是科学+艺术，只不过有些科学部分类似于老中医的经验学，并不对外公开罢了。

作为浅谈，享声音响的主要积累是在数字音频重放系统，并没有涉及到喇叭材料的研究，所以我也只能从数字播放这个案例来聊聊音响器材的研发。

享声音响作为HIFI的研发也只有5年时间，但是确从事着可能要求很高的方向---播放器系统+自主研发高保真架构+FPGA芯片 (这需要FPGA芯片，嵌入式软件，硬件，音频等综合的团队，各个方面都需要极强的研发能力）。同时也要说明一点，不是有FPGA就是高大上，有用FPGA切时钟的，有用FPGA作控制的，但复杂的是用FPGA算音频算法处理，如同轴，AES接收与输出，时钟噪声处理，各种音频协议生成，还有充当部分DA的功能等等，享声的FPGA 除了上述功能，还自行研发了与CPU通讯的高性能，近实时的超高速专有协议，这种FPGA研发投入，比如CHORD用FPGA实现整个DAC的功能，这均不是为了完成某些功能或省费用，而是追求更好的性能与品质。

在2011年研发完公认的高保真架构后，我们重点投入了产品的优化上了，所以对于享声来说，两方面的能力至关重要。

1.架构的数字输出品质，毕竟数字音频重放在模拟放大非常成熟的今天，能够有所突破的就是数字输出的质量，这个为何坚信这个想法，大家有空可以听听prismsound 8xr，解码部分极度简单，甚致公版的DAC模块，但是凭借着顶级的数字处理能力，让8xr的HI-FI性能达到了业界的顶级水平。

2. 作为数字重放系统，它的易用性，整合能力，一体化要求的是简单，好声，易用，所以这些是我们重点投入，如何能够简单好声，方便的使用，能够方便与与其它音响器材融合，这是我们认为关键的。网播无疑是唯一正确的方向，但是网络也有两个方向，一种是闭环的APP+网播，如Linn，这就存在一个问题，如果要支持音乐服务怎么办？那就要集成，站在全球的角度，全世界有多少音乐服务，光中国就有虾米，QQ，如果还要FM的话，那就要集成FM，并且至少要三个平台，iphone,ipad, 安卓，如果能PC那最好，所以如果做APP，Sonos的方向是一个可以学习与参考的方向。但还有一个方向，就是标准的通用协议，支持标准的DLNA，AIRPLAY，蓝牙，甚致XMOS USB接口，比如DLNA各种平台有很成熟的APP，我们烧友喜欢的foobar也会有andriod以及ios版本，这都对DLNA支持非常好，可以完成对播放器各种控制，如本地控制一样， Airplay与蓝牙是一个业界最为方便的方案，据我们从获得数据所知，国内蓝牙/Airplay音箱数量是wifi APP智能音箱的100倍左右。

介于软件上的功能与体验大家都有共识，也相对较好理解，这里不作为重点。现在行业内有不少厂家研发相对浮躁，看到768khz就上768khz，看到DSD256就上DSD256，声音其实需要回归根本，如果能发挥出24bit 96khz，SACD格式的极限效果，那其实都已经超过了音响器材以及耳朵的极限了，目前所有的DAC的失真与动态均远未达到24bit的理论值。我个人对内部一直在强调，如果要发挥母带，SACD的效果，CD格式首先就要做好，这是一个基本，因为现在烧友的音源 95%以上都是CD格式。曾经一位香港的HI-FI公司找我要D100的OEM 数字板时，提到他们的DAC用双PCM1795芯片，而且这个组合是他们最好的解码器（当时说零售是近5W)，我当时就问了一句，为何要用1795? 回答是这个单通道的双PCM1795芯片他们研发了四年多，声音很成熟，如果换更好的1794芯片，一年都做不出这个声音。所以这里我重点讲讲享声不为人知硬件方面，完全相同的数字架构下的全平衡网络数字播放器A100，A200，A280，如何进化。

A100 作为享声音响第一代全平衡对称放大，并自带全分立耳放的网络播放器，支持NAS，硬盘，SD卡播放。全工业化设计的六层CPU板，四层沉金的FPGA数字版，以及独立的全平衡对称AD1852解码版以及全分立的耳放, 为何用AD1852，原因很简单，我们之前这个DAC内部做了很多年，而且AD1852的声底我们比较认可(类似CS4398），所以无论DAC指标还是听感都达到了当时认为很好的水平，而且因为数字输出优秀，整体效果仍然出色。A100 产品在2012年下半年推出，那时是唯一的FPGA双晶振网络数字音乐播放器，虽然相对于2011年的纯FPGA版本声音有些下降，但是凭着架构的优秀以及成熟的DA设计，相对于中低端的CDP，即使CD格式仍有其优势，母带重放效果自然超出CDP更多。因为全新的产品以及品牌，原来定价4k的播放器被经销商建议2998元，扣除经销利润，加上整个团队的固定成本，利润微薄，虽然在2012,2013年出货量仅在国内就达到大几千台，后来因为人力以及材料成本越来越高，已经无力支撑其价格，最后只能2013年底内部被迫停产，直到2015年A280C推出之前，并没有相应的产品替代。

A100 24bit 44.1khz下的失真以及动态，噪声等信息(THD+N <0.0013, 动态与信噪比均在105db左右)

A100 16bit 44.1khz下仍然属于优秀级别 (THD+N <0.002%, 动态比也是接近CD格式的极限）

模拟输出的开机噪声仍然在较低的水平（22~25uv)

随着D100 PRO在数字输出质量上的明显提升，所以基于A100的模拟板，更优的电源，更好的数字输出，更为优秀的全分立的耳放电路，于是就有了A200 （具体改进细节，出于技术细节，只能略讲）

对于D100 PRO的数字输出提升，其实归纳起来就是以下几点，详细请参考D100 PRO白皮书：

1) 电源质量的提升：六层CPU板原来是工业级的DC-DC电路，后经重新设计，改为全线性的CPU板，功能完全相同。

A100 的CPU PCB板，采用DC-DC，LC滤波

A200的CPU板，采用重新设计的全线性低噪声CPU

2）通过固件的优化，使得CPU板，液晶屏，EMI大幅度优化，减少CPU负载，精减功能，开发出最佳音质模式。

3）对PCB布线更加合理，精细化，D100 PRO对每一路CPU与FPGA的连线都进行了噪声处理，同时严格控制回流路径，大幅度减少PCB噪声，做到CPU，FPGA完全的电源与噪声隔离。

4）采用了顶级的电源系统，D100 PRO采用了业界顶级的电源系统以及豪华材料，无论LDO，变压器同功率下均是之前D100的数十倍，甚致几十倍之多。

5）2014版本优化FPGA算法，对时序，时钟进行优化，优化时钟的杂散噪声以及电源分区隔离等等。

6）优化SPDIF的驱动电路，大幅提升spidf的驱动能力以及减少在传输过程当中的Jitter.

虽然来说A200的数字部分不能与D100 PRO豪华的数字输出质量对比，但是除了变压器外，基本上继承了D100 PRO的绝大部分优化。所以即使采用A100的全平衡模拟放大，采用比A100更好的电源，A200也能相对于A100有质的提升，这就是A200的声音上提升原因。

对于A200来说，最大的短板就是无法模拟输出支持原生1bit DSD，所以才在A200研发完成后，公司就进行了A280系列的研发，但我们也清楚，一个围纯DA芯片的成熟非一日之功，采用全新的芯片意味着要从指标，声音都要过关，这需要一个很长的时间，A200s 已经在A200的情况下，二个工程师以及音乐老师，录音师等光效音过程就长达半年之多，光效音版本就有十几个。所以我们在2014年研发完后，在广州音响展进行试听，其实DSD确实达到了极高的效果，但是当时PCM仍然稍弱于A200S，不是指标，而最大的区别就是音乐性上的灵动感。

1bit DSD旗舰样机在2014音响展上对比

所以我们并没有急于推出舰旗的版本，而是先推出A280C, 采用几乎A200的内部材料，砍掉了全平衡对称放大，但以更低的价格推出。然而随着时间的推移，二年多的原生DSD重放已经成熟，A280，无论指标，声音均超出了AD1852方案，才决定推出真正全平衡A280系列。

A280最佳音质模式暂停时的XLR模拟输出底噪(<-145db，2.5uv底噪）

A280 模拟输出XLR非最佳音质下开屏的底噪（<-140db)

A280 16bit 44.1khz下的THD+N 为0.00140%，信噪比，动态比均达到CD格式的极限。

A280 24bit 44.1khz 下THD+N 为0.00062%。(底噪<-138db)

这些进步其实是采用了我们全新的一些PCB优化以及CPU技术，主要以下方面：

1) 第三次全新设计的CPU板，把网卡芯片以及LCD控制功能全部集成到CPU板上，通过六层沉金布线优化，大幅度减少CPU板的EMI辐射与CPU屏线，内部网线的干扰，噪声大幅度下降。

2) A280 对CPU与底板，CPU与FPGA，FPGA与DA，DA与模拟放大，五个独立地平面以及全部独立线性供电与更豪华电源的设计, 四层/六层拥有完整地平面的沉金设计，开机后的模拟输出噪声-150db, 2uv，甚致超过了无播放功能的独立顶级解码器。

A280 的CPU板

我们认为，达到设计参考指标，是正常的要求，比如16bit下的指标, THD+N <=0.002%, 动态比，信噪比都接近或超过98db (有些DA芯片内部经过了ASRC，进行了升频插值，所以指标有可能超过16bit的极限），即为优秀指标，我个人建议烧友多看一下16bit下的指标，而不是24bit下的指标，更多的是跟DA芯片相关，有时候跟厂商的设计其实并没有关系 (比如ESS9018）, 如果24bit，建议查看一下官方的芯片指标与实际的差距. 现在能支持192khz下的各个厂商旗舰DA芯片在听感素质范围内性能其实差不多，主要区别只是24bit，但达到动态110db左右，失真+噪声在0.001%左右，其实瓶颈并不在音源，而是在耳放，功放，喇叭等方面。

事实上我们更认为，HIFI产品的设计更要强调效音的成熟性，HIFI指标是基础，没有这个基础，效音就没有根基，顶级好声音的器材，指标都比较好，但是DIY可能某些方面声音好的器材，指标很差，这就是研发的不严谨性。

A280不仅反应到指标上，听感上的效音我们更加的自信与成熟，经历过D100 PRO，A200S后，对于中高级的产品效果更加得心应手，也更从容，A280C虽然定位入烧友的第一台播放器，虽然声音并非顶级全能全面，到目前为止没有经销商反应退货的记录也让我们震惊！

HIFI 产品的研发，是需要厂商关键工程师或创始人至少是热爱这个行业，并且需要一些匠心精神，音响产品在方向与架构下没有问题的情况下，更多的是一个持续优化的过程，这么多年的音频发展史，无不证明这一点, 音频的研发往往如同发烧友一样，不合常理，比如享声的CPU板，功能与芯片完全一样，A100的版本就已经达到工业级的极高要求, 但后续硬生生的就优化改进了近20个PCB版本，其实只为了一件事情：音质。这也是享声在新的产品当中不太愿意介绍用了什么芯片等怎样，其实如果单独拿出来讲会有误导作用, 比如有些烧友认为，ESS9018S这么贵，应当要比CS4398好吧，事实上并非这样，况且享声还有一个比ESS9018S贵不少的FPGA与CS4398配合, 对于所有HI-FI公司来说，DA芯片成本占比非常低, 甚致还没有一个电源座贵, A200S 机内的Jensen机内线成本就100多，而且也没有门槛，厂家选择某些芯片更多是熟练以及满足其效音理念罢了。建议烧友更需要关心的是练就自身的耳朵，来判断这家HI-FI公司的产品实际成果,对待研发的态度, 以及公认可以比较的部分（厂商如果没有形成共识的部分，其实是一些厂商重点宣传的重点，就要靠自身的耳朵了，比如0 jitter，因为不可能0 jitter）。

因为中国互联网行业的浮噪冲击以及这种匠心精神度的把握，有时导致厂商的资金困难，这也是造成厂商（特别是中国厂商）不敢轻易推参考级贵价产品的原因，更愿推销量最大的中档以及入门产品。如众所周知的SATX静电耳机，曾经因为研发舰旗产品而接近倒闭几次，最后被收购。享声音响并不是不想推出参考级的产品，事实上早在2013年，我个人就为近10位烧友做过1.5W的D100 PRO 定制版本，一个A200S 就耗尽公司二位模电工程师半年时间效音，加上前期PCB长达近一年时间，还有一次性要全部买断定制材料等原因，我们也一直在探寻参考级产品如何不亏损的模式，欢迎大家一起讨论。对于音频行业一些商业宣传上的技术理解，可以转发并@xs_horizon询问，我尽可能回答。