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1 # Hifiman邊仿
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2 # 小明家人
首先要說清HI-FI的概念,英文直譯是高保真,它是一個系統,從錄音到你聽到聲音中間所有環節的過程對聲音還原度的高低情況,HI-FI是沒有一定的硬性標準的。
首先我們要了解音訊錄製到我們聽到的整個過程。1.取樣 聲音是模擬訊號,但是模擬訊號是無法儲存的,所以我們要把它變成數字訊號,也就是0和1,這就需要對模擬訊號(聲音)進行取樣,刻錄到CD裡面。人的聽覺上限頻率是20kHz,而要想在取樣過程中避免失真,就要以至少2倍的頻率進行取樣,比如CD的取樣頻率為44.1kHz,位寬為16位,位寬是取樣精度。頻率和位寬決定了音質。現在也有44k,96k的頻率和更高的位寬。
2.檔案轉換。透過CD機器或者光碟機把CD裡的0/1識別出來,轉換成2進位制檔案,解碼對應成當時製作的數字音樂。因為這個檔案比較大(現在看其實也不大了)為wav格式,在網路上傳播往往需要壓制一下,就有了有失真壓縮和無失真壓縮,我們常見是MP3是一種有失真壓縮,會對音質有影響,MP3壓縮也分壓縮成度高低,有128kbps,196kbps,320kbps等。kbps表示每秒音訊所佔的儲存空間大小,越小表示損失越多。無損的有flac,ape等格式,與wav格式的區別只是大小的區別。以上為音訊的製作過程。
3.解碼。手機上的音訊檔案解碼轉變成一組數字訊號1、0;
4.對數字訊號進行處理(譬如杜比音效等等);杜比音效,SRS音效這類東西都是製造失真的提升聽感的,追求HIFI的話不能加。但是這裡特別要說一下SRC的問題。
前面製作的時候我們說過,CD的取樣率是16bit、44.1K,還有48k、96K、192K等取樣率,而到了後面的過程往往只能處理一種,比如要麼44.1k,要麼48k。這就需要做一個轉換,這個轉換過程叫SRC,這個過程很容易劣化音質。
5.數字訊號經過模擬轉換變成模擬訊號(透過Codec或者DAC晶片)。
6.模擬訊號放大(功放)因為DAC或者codec出來的訊號比較弱,沒法直接推動耳機出聲,需要放大,放大過程中也很容易失真。功放過程不止一次,手機或mp3播放器裡面只是有最前級的功放。
7.訊號的的電流透過耳機孔傳給耳機或者音箱;這一步看介面和線材的質量,除非差到一定程度,一般不會有大的影響。不是重點。
8.耳機對訊號進行響應,放出聲音。
從整個過程可以看出,HIFI的首要是音源,直接CD有點過時,wav或者無失真壓縮是首選。再就是src,數模轉換,功放。src,數模轉換,最前級功放,這三個過程都是集中在手機裡或播放器裡的。後面就是耳機或者後一級功放和音響。HIFI過程就是木桶原理,所以不要過於追求某一方面的過高要求,量力,均衡而行。
最後普及一下位元率,取樣頻率,位寬,檔案佔用空間大小之間的關係: 檔案大小=位元率*音訊檔案時間長度。位元率=取樣頻率*位寬*聲道。拿一個長度5分鐘取樣頻率為44.1k,位寬16bit的歌曲(cd音質,絕大多數歌曲都是這種)來說,那未經壓縮的檔案(wav格式)的位元率為:44.1*16*2=1411kbps ,大小為:1411kbps*300秒=423360bit=51.68M
人總有慾望,而慾望促使我們追求更高的目標。但是,我們並不都是會追求極限,而只是想用相對的最低代價來達到一個相對滿意的效果。所以有了這個問題,同一個中低端hifi耳機,手機有或沒有hifi晶片產生的聽感明顯嗎
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既然樓主問到HiFi晶片,咱們就說說什麼是HiFi晶片。這要從數字音樂談起。我必須指出,數字音訊是個偽命題。揚聲器,也就是耳機和音箱裡發聲的關鍵器件,都不是數字的。 數字音訊應該理解為,用數字格式儲存的音訊檔案。
數字音樂儲存是從1984年以CD的面目走上歷史舞臺的。之後CD唱機逐漸普及,並在高音質的HIFI行業取代了膠木唱片。但美好終究是短暫的,90年代後期出現的音質低劣但使用方便的mp3播放器徹底摧毀了唱片業,使之從大眾走入小眾,並重創了音響行業,該行業至今仍苟延殘喘。HIFIMAN團隊是開創發燒級便攜音訊產品的團隊。2009至今,有眾多的廠家介入這個市場,但是這個市場並沒有做大,仍然是小眾。
音樂的數字儲存有兩種:多bit(PCM)方式和1 bit方式。PCM是占主導地位的音訊儲存方式,而1bit方式最早是為通訊行業開發的。模擬方式記錄音樂資訊的時候,譬如膠木唱片,我們用放大鏡觀察,可以看彎彎曲曲的線,線上的每個點都代表聲音在這個時間點的電平。多bit方式儲存音樂,是在連續的模擬訊號上每隔一段時間,記下來一個點的電平的絕對值,電平是多少就記錄多少。1 bit方式則是記錄每個點相對前一個點的相對值,如果後一個點比前一個點電平高,則記為1,如果比前一個點電平低,則記為0。這種相對強度的做法,有它固有的問題。譬如說,如果訊號是一條直線,多bit的方式呢,每個點都是一樣的位置,直線就是直線,而1 bit方式就出現問題了,由於是每個點的位置都是相對於前一個點,有或高或低兩個狀態(電平比前面高用1,比前面低為0),那麼水平的直線就變成一條彎曲的波浪,一個點高,下一個點就低,再下一個點又高。因此1bit的儲存方式其實並不是HiFi的。諷刺的是,1位元後來也有好事者應用在了高標準數字儲存上,取了個炫酷的名字叫DSD,並作為噱頭被千百廠家捧上神壇,併為萬人追捧。
正因為數字格式儲存的音樂無法直接驅動揚聲器發出聲音,DAC,也就是數字/模擬轉換器就凸顯出了它的重要性。DAC晶片是一個神奇的黑盒子,數字音訊訊號輸入進去,模擬訊號出來,就可以放大並且驅動耳機或者音箱發聲了。DAC晶片的兩大型別:R2R和Delta-sigma。淺顯的說,R2R方式是按照多bit音訊訊號原原本本的格式進行數模轉換。隨著位元率的提高,電阻越來越多,訊號電平被降低。當電壓降低過多時,信噪比指標就顯著變差, 因此R2R晶片的位元率做不高,18位元左右就是極限了(PCM1704可以接收24bit的訊號)。另外,由於R2R方式需要用鐳射對晶片裡的電阻進行二次修正,成本相對很高。這就是為什麼R2R DAC晶片已經淡出了消費級產品線,僅有工業和軍事用途產品還在使用R2R DAC晶片,而且價格不菲。
Delta-Sigma方式是先把多bit音訊訊號轉化為1bit的訊號(像不像DSD?其實Delta-sigma轉化成的1bit訊號取樣頻率比DSD還要高些),然後再進行數模轉換。這就是為什麼在用方波訊號的時候,現在的絕大多數DAC晶片都很差,方波頂部本該是一條直線的地方變得彎彎曲曲,而本該90度垂直上升的地方,卻變成了圓肩膀。由於1bit的數模轉換不需要用複雜的R2R電阻網路,避免了對電阻值的二次矯正,晶片的製造成本大大降低了,而且在較高位元率的還原上,沒有電阻網路分壓導致電平降低到接近於環境噪音的信噪比問題,因此簡單的信噪比,位元率等一些外行們關注的客觀指標很容易做高,不容易受到周邊線路的缺陷帶來的噪聲影響,做整機產品難度也顯著降低。 這就是為什麼我們看到現在的DAC晶片,即使是非常高的指標,價格也是那麼平易近人,並且統統支援“原生DSD”的原因了:他們骨子裡都是1bit!HiFi行業玩掩耳盜鈴,恰恰忽悠住了一大幫一知半解的發燒友。
既然說都是一樣的,那為什麼各家DAC晶片的主觀聽感和客觀指標都不同呢?先來說說主觀聽感,這主要和濾波/緩衝有關。 Delta-Sigma的DAC晶片裡,除了那個超級簡單的轉換部分,其它的部分其實就是個普普通通的邏輯元件(晶片),裡面燒錄了一些控制程式和演算法指令(其實這就是韌體哦)作為介面控制和軟體濾波。什麼是軟體濾波呢?其實就是去改變頻響曲線達到改變音色的目的。再來說指標。指標這個東西,尤其是晶片或者產品廠家公佈的指標,其實只要超過了一定範圍,比如信噪比超過了100,基本上就和主觀聽感沒啥關係了。有些晶片廠家宣揚的特別特別高的指標,比如ES9018的標稱當年就特別特別高,是必須在原廠推薦的模擬線路下才能達到的。 但是這個線路的主觀聽感不好聽,是專門為了創造紀錄而生。
我親愛的朋友,你終於理解為什麼iphone的音質為啥並沒有比很多所謂HiFi手機明顯的差了吧,因為cirrus已經把它的音訊核心集成了進去,對,就是那個CS後面帶四個數字的晶片。順帶一說,牛逼的wolfson已死(被cirrus收購),Burr-Brown已死(被Ti收購),有事燒紙。另外一家ESS公司,正樂的屁顛屁顛的在人傻錢多的神州大地把它的音訊核心賣給各大中國產手機廠做所謂HiFi呢。
說了那麼多,直接說結論吧。唯芯論要不得,Hifi不是一個晶片,而是一個複雜的體系,手機音質的提升,只談晶片是萬萬不能的。