HQPlayer 3.25; Filtering, Dithering and DSD Conversion.

snlfsnef · 发表于 2019-8-10 17:38:54

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本帖最后由 snlfsnef 于 2019-8-11 20:22 编辑

原帖地址：
http://archimago.blogspot.com/20 ... t-hqplayer-325.html

年来，毫无疑问，许多计算机音频用户已经听过或者尝试使用Signalyst的HQPlayer Desktop进行音乐播放。虽然有一个用于播放的GUI以及一个复杂的网络传输架构，但它是该节目声名鹊起的上采样和PCM到DSD功能。关于上采样算法的声音质量有很多话题，有些人对程序的声音差异发誓。
虽然我没有密切关注HQPlayer喋喋不休，但我不记得阅读有关特定设置的内容以及他们除了有关音质的意见之外的其他内容。通过这种方式，HQPlayer有点神秘，我知道有些人多年来一直难以运行。它肯定在我的项目列表中进行研究。事实上，早在2017年初我写过关于Roon 1.2的文章时，我提到安装HQPlayer但是从来没有真正写过它。
好吧，经过这么多年，现在我需要一些必要的硬件来进行更全面的评估（相当快的CPU / GPU系统，ADC能够> 192kHz，DAC能够支持DSD512），现在是时候看看了“引擎盖下“它在做什么......
今天的测试是使用最新版本的HQPlayer - 3.25.2作为演示版本完成的（我发现在发布时现在有3.25.3版本可用）。该演示将持续30天，但每次30分钟 - 足够的时间通过音频分析器试用，聆听和运行样本，以了解它正在做什么。对于今天的测试，这里是一般的硬件设置：
英特尔i7-3770K CPU + nVidia GTX 1080 GPU Windows 10计算机 - > 16'通用USB - > Oppo UDP-205作为DAC - >通用6'XLR - > RME ADI-2 Pro FS ADC - >通用USB - > Win 10 i5测量笔记本电脑
请注意，设置与最近的Oppo UDP-205 DSD播放文章相同 - 使用我的Intel i7-3770K计算机，基本速度为3.5GHz，速度高达3.9GHz Turbo，16GB DDR3 RAM Windows 10 PC。请记住，我在上一篇文章中使用了各种离线PCM-to-DSD转换工具和实时JRiver 24，因此可以随意进行比较。

HQPlayer正处于计算机进程饥饿状态，

上面包含了nVidia GTX 1080 GPU，因为这很重要，因为HQPlayer允许人们将大部分DSD转换卸载到我为这些测试激活的GPU。请记住，正如所讨论的那样，没有必要担心GPU和CPU距离DAC很远的“噪音”。为了让您了解处理需求，在进行实时PCM到DSD转换时，这就是CPU / GPU利用率的样子：

这是使用“poly-sinc”过采样和“AMSDM7 512”调制器将24/96 PCM作为DSD512播放时Windows 10任务管理器中的“性能”选项卡。如您所见，大约32％的CPU和25％的GPU被使用。这与需要少得多的处理器的JRiver 24相比，后者只使用了15-25％的CPU而没有GPU辅助！因为HQPlayer有很多不同的设置，所以检查所有可能的组合会很困难和耗时（但我会尝试很好地了解它的功能）。 “设置”选项卡如下所示：

GPU时是必需的（你可以将其保留为灰色的“自动”设置）。请注意，“Vol Max”已经降低到-3.0dB，我建议这样做是为了防止过载，尽管在通过ASIO发送完美位时我甚至没有注意到任何问题。左下角是PCM设置，包括抖动类型。
对于DSD实时播放，关键参数位于“SDM默认值”下的右下方，以选择要使用的“过采样”算法，以及用于将PCM转换为DSD / SDM的“调制器”。当然，您可以指定“比特率”，在本例中为“44.1k x512” - 也称为DSD512或1比特22.6MHz。
在HQPlayer中，可以选择使用44.1或48kHz“base”和通常的倍数，如64/128/256/512/1024和其他一些非典型选择（如32kHz基频）。根据您的DAC，并非所有这些选项都有意义或适用。

I.数字滤波器选项
“过采样”设置允许您尝试各种上采样过滤器。 PCM和DSD有很多选择：

相当压倒性的。让我们跳进去看看上面列表中可以选择的一些选项的脉冲响应：

我认为这是对其中8个人的一个不错的调查。正如您所看到的，这些是正统线性和最小相位滤波的变体（我在这里使用“正统”这个词作为一件好事！）。有些是比其他更长/更锐利的过滤器。像往常一样，可以显示频域性能以检查噪声和超声波失真。以下是“poly-sinc”，“poly-sinc-xtr-2s”，“sinc-M”（一百万个抽头）和“poly-sinc-mqa-mp”重采样器在从44.1kHz进行上采样时的样子“Vol Max”为0dB。我已经在Juergen Reis启发的“数字滤波器复合材料”（DFC）中展示了这些图片，我多年来一直在这里使用（点击图片放大）：

那些是非常干净的过滤器。由于此时我对重采样器性能而不是DSD调制器感兴趣，因此上述操作是在PCM中将44.1kHz信号上采样到大多数情况下的192kHz。唯一的例外是“poly-sinc-xtr-2s”设置，您可以看到它已转换为DSD512;这是仅在进行DSD转换时可用的重新采样器设置之一。请注意，DSD中的可听频谱中的本底噪声高于PCM，这与先前对Oppo的测量结果一致，我们稍后会详细讨论。值得注意的是，“sinc-M”是一个类似Chord的“megatap”过滤器，是一个坚固的砖墙形状，“poly-sinc-mqa-mp”设置允许稍微更平缓的滚降，同时保持非常好的超声波抑制（用于滤除MQA编码添加的高频噪声）。“Vol Max”被设置为0dB并且我以全音量播放信号这一事实告诉我，HQPlayer可以很好地防止样本间过载，而不会产生任何额外的音量衰减。与其他软件上采样进行比较：

顶行由JRiver 24图表组成，包括和不使用SoX重采样选项。注意存在具有0dBFS宽带噪声的样本间过载。尽管DSP Studio中有“剪辑保护”功能。无论是否使用SoX，JRiver都没有太大区别。
在底行是我之前讨论的piCorePlayer“Goldilocks”和“Extremus”设置，表明我们可以“滚动我们自己的”重新采样并使用Raspberry Pi 3和免费软件取得一些好的结果。请记住，piCorePlayer重新采样建议是针对具有一些预环抑制的中间阶段设置。与最小相位设置一样，这不会显示在DFC FFT图中，但会显示在脉冲响应图中，相位响应会略有改变。

II。 PCM抖动选项
如果你有一个24位DAC，你不必担心抖动;无论如何，最低的几位将在模拟噪声基底之下。但是，仍有16位DAC，就像那些NOS TDA154X器件一样，明智地发送一个抖动的16位流。此外，对于像Schiit Yggdrasil这样的设备，它可能会低至20位。在HQPlayer中轻松完成。这就是将所有内容转换为16 / 88.2 PCM的样子：

如您所见，我们可以选择使用哪种抖动算法。以下是选项：

那些做什么呢？好吧，我们可以在HQPlayer手册中阅读它（搜索手册 - 我看到版本3.20在线）。或者我们可以看看我的Oppo的输出:-)。让我们从基本问题开始吧。

上面的FFT显示了-30dBFS 1kHz 24 / 44.1正弦波，因为它采用上采样，但使用“poly-sinc”滤波器将位深度降低到16 / 88.2。 24位信号的最低8位被截断为16位而没有执行抖动。我将ADC设置为96kHz，因此我们捕获了44.1kHz的全部带宽。在绿色中，我们看到这种24到16位截断的影响。我们看到存在“量化失真”导致非常不均匀的本底噪声。这显然是一个“坏”的东西，虽然说实话，真实的音乐可能听起来并不完全取决于录音的质量 - 许多现代动态压缩的专辑比这更嘈杂，所以有很多现代流行音乐/摇滚，它甚至可能不重要！这是当我们将一些“标准”类型的抖动应用于信号时会发生什么：

这次是绿色，我们播放原始的24位信号，没有任何位深度缩减或抖动。正如我们所知，Oppo UDP-205能够进行高分辨率播放> 16位分辨率，因此具有良好的低噪声基底，并具有一些预期的谐波失真峰值。
如果我们应用“行业标准”TPDF（三角概率密度函数）抖动，它几乎无处不在，噪声基底就变成黄色跟踪。请注意，与上面的16位无抖动图形相比，它是平滑和平坦的。 RPDF（矩形概率密度函数）抖动看起来相似，但噪声水平比三角函数略高。我们还看到“Gauss1”设置的噪音水平比TPDF略低。
顺便说一下，早在2014年，当Meridian / Bob Stuart在AES发布论文试图大量实现“典型音频滤波器”的可听性时，他们使用劣质RPDF抖动而不是TPDF作为测试条件。这是对研究的批评之一，可以在评论中看到。

现在让我们继续讨论噪音形状的抖动选择：

声整形将推动噪声，将噪声水平从较低的可听频谱转移到较高端，而我们的耳朵具有较低的灵敏度。正如您所看到的，NS5和NS9设置非常具有攻击性，并且通过这个上采样到88.2kHz的示例，噪声电平看起来非常低至3-5kHz，之后它的上升速度非常快，甚至高于NS1和NS4。这就是为什么HQPlayer手册建议NS5优化为8x（352.8kHz）和16x速率（705.6kHz），而NS9适用于4x（176.4kHz）采样率。

因此，按照手册的建议，这是在使用这些抖动算法而不是88.2kHz的情况下，使用这些抖动算法与TPDF（我的ADC运行在384kHz）上采样到16 / 352.8kHz（8x）：

不错。在16 / 352.8kHz时，NS9噪声基底保持非常低至~20kHz，而NS5保持低至15kHz的低噪声水平，并且在20kHz左右超过TPDF抖动本底噪声水平。最后，为了完整性，这里是最后一个“形状”抖动设置与TPDF相比（返回“poly-sinc”16 / 88.2上采样）：

是的，总体上较低的噪音水平与“形状”设置，但注意到本底噪声不像TPDF那样平滑，偶尔会出现杂散噪音。

III。 DSD调制器选项
现在我们已经看到了一些可以应用和抖动的不同数字滤波器，让我们考虑DSD转换和可以使用的不同的sigma-delta调制器（SDM）设置。我怀疑这是发烧友最好奇的。有关SDM和调制器的背景信息，请查看此页面。让我们切入追逐，基本上可以选择HQPlayer中的5阶和7阶调制器：

有8个选项可供选择，当我们考虑重采样器设置和我们可以使用的不同样本率时，这是很多组合。让我们试着系统地看看所提供的调制器的主要“系列”。该过程类似于我之前发布的过程，但当然使用HQPlayer进行实时转换。对于以下每个调制器测试，我保持重采样算法相同（“poly-sinc”）。A. DSD5（和v2）调制器：让我们从列表中的第一个设置DSD5开始。正如我之前所做的那样，由于调制器之间的差异大部分都在噪声水平，让我们从24/384测试开始，这样我们就可以将噪声电平捕获到192kHz。我知道没有带超高音扬声器或耳机的扬声器，其频率响应可以达到200kHz左右。此外，我不知道有任何人耳（甚至是动物的耳朵！）对~200kHz的频率敏感，并且相信我已经看到的频率超出我所看到的频率范围： - ）

在数字和图表上，我们看到的与Oppo UDP-205和DSD播放之前发布的内容并没有太大的不同。请注意DSD64和DSD128中噪声整形的影响，DSD64的噪声基底上升至-75dBFS，高达80kHz。不应该是体面的放大器的问题，不应该吹高音扬声器。看起来像是一个密切相关的“DSD5v2”调制器选项。除了“修订版”之外，该手册没有说明差异。为了查看是否存在差异，我在DSD128和DSD512上运行了24/384测试信号：

请注意DSD64和DSD128对高阶调制器对噪声电平的影响。这是一种更“激进”的设置，可以使DSD64的本底噪声相对平坦，大于25kHz（而我们可以看到DSD5，噪声基底在20kHz后会迅速上升）。其中一个副作用是噪声的峰值幅度现在在~85kHz时达到-60dB。我相信这种级别的超声波噪声对于不错的放大器来说应该不是问题。

C. ASDM5调制器：

顾名思义，这也是一个五阶调制器，实际上看起来非常像上面的DSD5。在可听频谱内，噪声水平和失真导致非常多的镜像设置。鉴于这看起来多么不体面，我不确定我能说些什么！D. ASDM7调制器：

第7阶“自适应”SDM。再次注意DSD64和DSD128播放中的超声波噪声形状与DSD5和DSD7调制器的比较。它看起来像是DSD5和DSD7之间的中间体;不像DSD7那样具有侵略性，DSD64的超声波噪声在75kHz时达到-65dB左右。E.高采样率调制器设置（“DSD5v2 256 + fs”，“DSD7 256 + fs”和“AMSDM7 512 + fs”）：然后有这些专门设计用于更高速率DSD的调制器。选择这些时，只有DSD256和DSD512采样率可用...

在数字上，我在可听到的20-20kHz频谱中看不到任何异常或独特的东西。但是，我在噪声图中突出显示了一些异常现象。首先，最明显的是DSD256处的黄色“AMSDM7 512 + fs”跟踪。虽然“AMSDM7 512 + fs”仅适用于DSD512，但在设置中激活它时，它确实允许调制器与DSD256播放一起使用。如果有人这样做，最终的播放噪声基底看起来就像DSD128调制器（即使Oppo验证它正在以DSD256采样率播放）。看起来像应该关闭或修复的设置中的“洞”。在Oppo的DSD256上播放“DSD5v2 256 + fs”调制器时，另一个异常是一些奇怪的噪声伪像。它在上图中是微妙的，所有测试都覆盖了，但这里有2次显示在该频率范围内显示相同的异常（我实际上运行了3次显示相同的事情，但忘记保存其中一次运行的结果）：

考虑到我在DSD256的其他地方没有任何问题，甚至使用DSD512设置也很奇怪。当然，鉴于这都是> 35kHz并且低于-100dBFS，它将无法听见。

F.针对串扰和IMD + N图表在24/96选择的测量结果......
最后，我只是想用一些调制器和DSD采样率将一些24/96测量结果放在一起，这样我就能正确显示串扰和IMD + N扫描。唉，RightMark在以> 96kHz采样率绘制这些图时有错误。

除了我们在DSD64转换中可以看到的超声波噪声和伴随的失真之外，在串扰或IMD + N扫描中没有其他异常。请记住，硬件与上面的每个测试完全相同。变化是由于软件设置的变化。

IV。主观倾听和结论......
虽然我没有测试每一个选项，但我认为上面的结果提供了数字滤波器，抖动设置和HQPlayer提供的DSD调制器性质的充分概述。希望一张图片“胜过千言万语”，上面的讨论会因为过多的选择而神秘化。（当然，无论是硬件还是软件，都没有必要诉诸神秘主义;它只是计算技术！）

在运行测试时，我借机播放了一些音乐，看看我是否能够对不同的调制器设置有一个普遍的“感觉”。我尝试了一些Aerosmith的Greatest Hits，10cc的The Original Soundtrack（SHM-CD 24/88 rip），52nd Street Blues Project的现场Blues＆Grass，以及California Guitar Trio的The First Decade。在大多数情况下，我使用插入Oppo的Sennheiser HD800进行了收听。老实说，在正常的听力水平，各种设置听起来很棒。正如我之前所表达的那样（早在2013年），我有时会发现DSD64与PCM相比改变了声音，并且可以使声音更“平滑”，甚至“空间”更加愉悦，就像在更广泛和更深入的主观声场中一样。

数字滤波器变体听起来对我来说是微妙的，HQPlayer提供了很多高质量选项，如上面的DFC图所示。如上所述，抖动对于16位DAC非常重要，因此它们不太可能与像Oppo这样的现代高分辨率设备一起使用。至于不同的调制器变体，我真的没有偏好，尽管阅读有关人们发誓这个设置或者......当然有明显可测量的客观差异，并且像往常一样，将24位PCM信号转换为DSD结果在不同程度上增加了噪音，而这些噪音在我的听力上并没有打扰。请记住，当我们使用DSD时，在信号中添加噪声是不可避免的，追逐“更好”的声音主要是听取转换过程的“悦耳失真”。这种偏好对特定的听众和DAC来说都是特殊的。 PCM数据中没有添加“新信息”。

我的测试是在内部使用Oppo UDP-205和ESS ES9038Pro DAC芯片。我认为这并不是一个糟糕的选择因为可以说这是目前表现最好的PCM DAC，所以很高兴知道它如何处理DSD。其他DAC芯片可能会显示与ES9038Pro截然不同的结果。像往常一样，虽然我可以测量并显示差异，但这并不意味着差异必然是可听见的。

顺便说一句，HQPlayer可以处理多通道并可以执行卷积DSP;这两个都没用过。

所以......底线......

1. HQPlayer提供了一系列可供选择的重采样数字滤波器。它们在没有过载的情况下工作并且很好地抑制超声波伪影。看起来HQPlayer通过为净空提供一点衰减来做到这一点，这可能就是为什么如果我们比较计算出的RightMark结果，你会发现HQPlayer比JRiver 24 PCM噪音水平更高，动态范围更低-DDD测量约为3dB。
如果您运行可以接受采样率的NOS DAC，这些滤波器将是一个很好的补充，抖动算法为那些仍在使用16位DAC的人提供了许多选项。但是，如果您的DAC已经提供了良好的滤波，并且您对抖动没有特殊需求，那么除非您更愿意使用所提供的调制器将PCM上采样到DSD，否则您不太可能听到任何额外的好处。

2.如果您计划进行实时PCM到DSD / SDM转换，HQPlayer需要相当大的功率;特别是如果你打算瞄准DSD256 +。您的CPU还需要具有64位版本的SSE4.2指令（在过去十年中，任何合理的CPU都应该没问题）。正如我在这篇文章中所做的那样，你可以将一些计算卸载到带有CUDA的nVidia GPU上。需要注意的是，功能强大的计算机和显卡目前并不是无风扇（我不喜欢我的音响室里的电脑迷的声音）。然后，应该将服务器放在另一个房间，并通过高带宽千兆以太网系统流到NAA（网络音频适配器）流。

3.从音质的角度来看，我认为你测试的任何“sinc”重采样器和DSD调制器都不会出错。虽然我仍然不知道哪个DSD / sigma-delta调制器是“最好的”，但我接受人们可以对此有主观意见，因为不同设置之间的失真和噪声水平存在真正的差异。也许某些设置可能导致更多的“悦耳”输出，这取决于一个人的装备。但我相信声音的差异最好是基于我自己的倾听和结果告诉我的内容。

4.再次注意，就像我上次测量Oppo UDP-205 DSD播放时一样，本底噪声水平会随着从DSD128跳到DSD256而增加，并且会在DSD512下降一点。我怀疑对此有一个很好的解释。我此时还没有尝试过测量我的其他DSD256 +装备来比较非ESS DAC的性能。

GUI可以工作，但与许多播放器软件相比，它相当简洁。这就是历史上HQPlayer与Roon等软件一起用于用户界面和库函数的原因。在合并HQPlayer时将此考虑为完整的系统价格。
我遇到的另一个问题是该程序似乎缓冲了整个曲目或至少大部分曲目然后在播放前开始转换。这适用于PCM上采样，但在进行DSD256或DSD512转换时，可能需要几秒钟才能开始播放。即使使用带有GPU辅助功能的超频> 4GHz四核i7处理器，也可能需要> 10秒才能开始播放。我知道有些发烧友认为缓冲到RAM会产生很大的不同......但是当潜伏期严重时，肯定不会这样，对吧？

6.玩得开心，看看它是否符合您的需求。这是一个很好的方式来尝试上采样，尝试不同的过滤器设置，并通过30天试用收听实时PCM到DSD转换。拥有作为发烧友的经验是件好事。

呼！我知道进入HQplayer需要花费一些时间和精力来描述它提供的一些选项。（这可能是我多年来在撰写关于这个项目时拖延的原因。）我知道有关于“数字音频播放器听起来不同吗？（播放16 / 44.1音乐。）”盲目测试以及是否将16 / 44.1输出捕获为24/96传达正在测试的设备的“声音”，过滤器的效果。IMO，24/96当然是足够的，我会谈到为什么这是下次...同时，请继续发送你的结果。非常感谢那些已经这样做过的人！早在十二月，我提到我最终将主计算机从16GB更新为32GB RAM。考虑到家庭使用多年来RAM要求确实没有太大增长，这是一个里程碑。在过去的一周里，我终于打到另一个计算机里程碑并获得了我的第一个1TB SSD：
没什么特别的，只是WD 1TB Blue SSD;我也被三星860 EVO 1TB诱惑了几块钱。当然，值得注意的是价格下降的速度 - 这几天这个TB的价格下降到130美元。我记得十年前在2008年买了我的第一个1TB硬盘（日立Deskstar）。从现在开始的短短几年内，我相信我们将拥有数TB的固态存储空间，数百美元可用于大型无损和高分辨率的音乐收藏。令人兴奋的。
顺便说一句，通过我的10GbE家庭网络，我看到吞吐量> 300MB / s（~3GBbps）Windows从我的楼上工作站到地下室服务器计算机之间通过Samba从SSD到SSD的持续文件复制。不错。期待每天存储设备可以通过低功耗存储设备上的家庭网络以如此高的速度传输数据的那一天，无需硬盘驱动器进入休眠状态或任何启动时间。这就是技术进步的样子。是时候休息一下，享受一些音乐。我喜欢Que Vola的民族/爵士混合？今晚我完成这篇文章。直到下一次，保持理性亲爱的发烧友......