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[发烧理念] COPY一篇东西大家读读:无处不在的失真

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发表于 2023-9-14 23:45:08 来自手机 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 小白 于 2023-9-14 23:58 编辑

朋友圈读到一篇东西,转载主要内容大家看看,有营养。作者是钰龙的老板和设计者小龙同志。这位也是在HI-FI设计里面浸淫了十几年的老司机了。(文章的配图选了少数贴上。)



关于失真这个话题随着时间的沉淀,见识和经历的增长。越来越有更深刻的看法和理解,我们来详细地聊一聊关于失真的一些话题。

先举例说明一些平时在工作中常遇到的问题:

1、更换不同的电源线、信号线听感变化巨大,测量整机音频输出SINAD和各项音频性能无区别。

2、更换100ppm和1ppm晶振,听感变化巨大,测量整机音频输出SINAD和各项音频性能无区别。

3、更换相同容量的耦合电容和滤波电容听感变化巨大,测量整机音频输出SINAD和各项音频性能无区别

4、状态良好的古董电子管和复刻电子管在电路中,声音区别天壤之别,测量整机音频输出SINAD和各项音频性能无区别。

5、运放芯片封装:听感上SON-8不如SOP8,SOP8不如DIP8,DIP8不如金封,在设计合理的情况下,分别用不同封装的芯片测量整机音频输出SINAD和各项音频性能无区别。

6、放大电路:小范围的调整静态电流,听感发生巨大变化,音频带外的性能实际上也在发生很大的变化但是测量整机音频输出SINAD和各项音频性能仍然无区别。

还有很多更改声音变化很大但测量没有变化的实例,在此不一一列举。

注:(以上所提无区别可以定义为SINAD变化范围小于1dB)

我们该反思的是:这么多影响声音的变量使用现有音频测量手段都测不到区别,这说明什么呢?

以上的举例仅仅是局限测量失真变化范围并不大的情况下的失真,接下来的试验要惊掉下巴,以下测量是电子管MM唱放本身的失真。(测量上更好的晶体管MM唱放可达70dB但不如电子管的好听)

mmexport1694707055703.jpg

这套测量SINAD 29dB的系统,实际听起来是很好听,非常接近真实声乐的不失真的声音!

在系统搭配合适的情况下,影响黑胶系统最大的因素和SINAD毫无关系,而是稳定性,转盘的重量,避震效果,驱动稳定性,唱臂唱头寻迹的稳定性,听感影响巨大,例如同样是33转恒定转速下,入门级的机型声音飘忽不定,高端黑胶转盘直驱的声音快准狠,空气悬浮轮驱转盘的声音弥漫黏糯、乐感丰富。这些很容易在听感上感受到的区别,使用音频分析仪也测量不到明显变化。反倒是测量SINAD更差一些的升压牛+电子管唱放比更加科学测量性能更好的晶体管唱放明显的要好听得多。

测量上如此之大的失真度,但实际听感却是更接近原始声音的,更不失真的,这是我们需要反思的地方。

音响系统搭配的稳定性,例如更换电源线和信号线,最先影响的是接触内阻造成的供电影响,其次是材质传输特性和避震结构对整个系统能量传输造成的听感影响,器材避震可降低因震动造成的时钟误差、瞬态接触电阻变化、读碟系统精度等等的对稳定性的影响。在整个音响系统中,可见一些周边细节对听感上的失真会起到很关键的改善作用,这却是入门烧友最忽视的地方。往往在交了很多的学费之后,才开始注意这些细节。
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 楼主| 发表于 2023-9-14 23:47:16 来自手机 | 显示全部楼层
建议:电乃声之母,能量来源于供电,系统应从供电源头开始弄起,简单的方法就是先更换美标墙插,更换接插性能更好的美标电源线,使用合适的器材架进行避震处理,线材搭配调整合适自已的听音需求。

在模拟音频电路中,一样是追求稳定性,设计经验和对声音的理解,保持稳定连续的能量密度分布,才是在听感上不失真的关键部分。大功率线性电源,大水塘供电、甲类放大电路是屡试不爽。但问题是成本高体积巨大,还有个严重的缺点是效率低噪声大(这种噪声仅仅是不能跑高分SINAD),一些传统厂家各旗舰产品都有单独的分体电源来提升音质的方案。

解码电路中的基准电源和供电,除了要求极低的噪声和精准的电压,同样需要功率储备来维持其稳定性。这也是钰龙韵产品中一直坚持使用电流达800mA,价格高昂的ADM7150做基准和解码供电的原因。线路输出则需要足够低内阻的输出,来保证搭配不同器材时声音的稳定性。在许多品牌的高端机型中很多使用中功率管来扩展输出驱动力的做法。

数字回放电路系统的失真比模拟电路更加复杂,有时域的不稳定、频域的噪声调制、数据误码、射频干扰等等,通俗一点讲,这就是参考时钟频率不干净、不稳定,相当于一个主时钟和多个小幅度的时钟一起在工作。其它的种种干扰都和这种失真类似,例如线材阻抗不匹配,带宽不够,造成的信号振铃,信号之间的射频干扰。

时域上的不稳定就是时钟的精度,也是声音的参考源,较为低端的设备,都是从音源中获取分配时钟,例如直接从电脑或其它上一级的音频设备传输过来的信号中恢复出来时钟信号,这种工作模式时钟的稳定性较差,声音没有保证,更好一些的设备都是使用本地的低噪声高稳定性时钟进行参考,同步锁定信号来解码。频率上的误差对声音听感的失真影响是非常大的,很可惜在现有音频测量方式中,测不到小幅度频率误差对音频性能带来的变化。
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 楼主| 发表于 2023-9-14 23:48:19 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 小白 于 2023-9-14 23:54 编辑

频域上不稳定,影响因素更多,以下详细解释一下这些现象是如何影响理理论上只有0和1存在的数字信号,是如何受到其它影响造成失真的。

1.Setup和Hold解释:(如图)

Setup时间(Setup time)是指在时钟的上升沿或者下降沿到来之前,数据信号必须稳定在指定的最小值。如果数据信号没有在规定时间内达到稳定状态,可能会导致不可预测的结果。

Hold时间(Hold time)是指在时钟的上升沿或者下降沿到来之后,数据信号必须保持在指定的最小值。如果数据信号在规定的时间内无法保持在稳定状态,可能会导致不可预测的结果。   

mmexport6c15312cd72e5bec7f6759b38d517698_1694706682380.png


2. 信号毛刺和调制噪声

数字信号从发射端到接收端使用很长的电线进行传输,这中间会受到各种外界电磁电场的干扰,这种干扰其本质就是影响信号传输的电平变化,使其产生更大的信号噪声和信号毛刺。信号毛刺本质就是信号噪声的一种,但和普通信号噪声相比,信号毛刺的电平变化幅度非常大,这种干扰会直接使接收端的接收寄存器数据信号产生不可预测的结果,时钟毛刺还会使寄存器产生误触发,对于像I2S这种串行信号来说,结果就是接收端的串行计数器发生错误,而对于SDPIF信号结果就是数据 上的错误,调制噪声本身也是一种模拟信号存在于电路中,它会随着信号进入到后端的解码里面造成干扰影响声音。

3. 线材和PCB布线对Setup和Hold,以及信号毛刺和调制噪声的影响

线材和PCB布线都是有寄生电容和寄生电感,线材材质不同做工不同,线材的寄生电容电感也会随环境的变化而变化,PCB布线也是同理。寄生电容和寄生电感这两种因素对信号的直接 影响就是信号 延时,我们知道时钟或者数据信号抖动其本质 就是延时上的问题,那么线材的寄生电容和寄生电感稳定性就会对信号 的延时产生影响。


举个例子:现在我们有两条线传输信号 ,一条是时钟,另外一条是数据,信号 在发出时Setup Time 和Hold Time完全 达到接收端的电气标准的,这个时候 如果两条传输线所产生的延时不一致,那么信号 到达接收端后 其信号的Setup Time 和Hold Time就会产生变化,结果就是数据无法被接收端正确的接收,PCB设计的阻抗不匹配,EMI性能不规范会导至信号反射噪声,幅射噪声音相互调制干扰整个系统。

在数字电路中,使用FPGA来完成各个功能单元的处理,高度集成化的芯片内部走线,可以很大程度优化各种外部因素的影响,这也是钰龙韵的JICFPGA处理核心不断地在进化,功能越来越多集成越来越广的原因。

我们不难看出,数字信号,它的实际运转和传输过程中,它也是以模拟信号的形式存在,只有当它们够干净、够稳定时声音才更好。

建议:当我们使用各类数字信号线材时,应当注意专线专用,阻抗要匹配,USB线需要符合标准传输协议,而且需要接插头的接触内阻尽可能的低。不然就会造成较大的信号调制噪声,导致数字信号不干净,声音听感上失真。

通俗一点讲:不要使用电商赠送的看起来很夸张又粗又大的线材,不要使用不讲信号传输规范的各种手搓DIY数码线材(AES,同轴,USB线)

我们所追求的好声、靓声,在听感上肯定是还原度更高的(或者更符合人类心理声学),但是现有的测量指标却往往显示它并不那么“高保真”(Highfidelity)。而所谓符合“高保真”各种指标的声音,实际听感有时候并不那么好听。我们应该反思测量上的失真到底和听感有没有直接关系?到底我们应该相信自己的耳朵还是测量机器?或者还有一些影响着人们听音的“潜规则”还没被人们发现?

总结:能做到声音能量密度均匀分布足够稳定,大概率就是好声音了,而我们在不断地接触和精研更多不同的器材与音乐组合,虚心地学习实践,总会找到更能感动您的声音!这也是我们不断进步的动力!
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 楼主| 发表于 2023-9-15 00:01:59 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 小白 于 2023-9-15 00:03 编辑


为了更进一步的理解声音听感上的失真,我们采访雨果易老师给我们讲一讲录音制作与系统回放的失真,以下内容为摘录现场访谈部分内容,视频内容更加丰富,还在制作中,有兴趣可关注我们B站账号:BH7OHL

1:数码音源回放的失真,

很多玩CD的朋友都知道再版不如首版,首版不如直刻母带,流媒体仅仅只能拿来听个大概,但是有很多没有对比经验的烧友认为时代变了,我从网上下载的就是母带音质,理论上比CD更好。这些烧友都深信数码文件和CD碟片没有区别,您对这有什么看法和建议?

易老师:不一样的!肯定是有区别的,只要有对比就知道,同样的音乐,不同的载体声音都是不一样的,同一个文件在电脑里面和用U盘拷贝再播放对比原来的硬盘播放声音的区别都比较明显(代为补充:玩数播的朋友都应该知道不同的存储卡声音有较大区别)。而互联网音乐,中间的不确定因素更大,到终端的声音变量太多,肯定不是原本母带的声音。

2:黑胶和开盘带纯模拟设备的失真

黑胶和开盘带实际测量效果比较差,甚至有明显的可闻噪声,而其音乐回放效果却是迷人又带有感情的,是不是它们的声音就是失真更小的呢?

易老师:失真这个问题题比较复杂,例如不同的电子管失真,晶体管的失真,不同环节里的失真状态不太一样,早期的黑胶和开盘带有一点是相同的:它们都是全模拟的,它的动态范围是保持在人耳的灵敏度最佳的状态情况下录制的。磁带对于失真有一个很有优势的特征,当一个声音突然变得很大时,它不会马上就过载破音,而是有一定的缓冲空间,能允许更大的动态(可以理解为摄影里常说的宽容度),数码录音只要超动态,马就撕裂急剧失真,表现为不耐听和破音。黑胶的宽容度要比磁带差一点点,最早的黑胶,刻录母盘时需要有专门的刻盘工程师,手工调整刻盘大幅度的变化(需要非常懂音乐,在音乐变化较大幅度时凭感觉来调整刻刀)。再后来变成自动的,声音也相对机械了,再往后就变成数码驱动了,也没有早期头版黑胶那么好听了。还有一个重要的因素是人的耳朵灵敏度在全频段的表现是不同的,对声音最敏感的频段一般在60-10000HZ,而黑胶和开盘带突出的内容刚好在这个范围。人耳对幅度的变化非常敏感,例如一把小提琴中频凹陷一点,整个听起来就干瘦没有乐感,所有的谐波都消失了,而人耳对测量上的失真反应相当迟钝,测量上的失真全是静态状态下的,而音乐都是动态的。测量上的失真和听感上的失真有点如同鸡同鸭讲,它们是不太相关的!

3:数码制作的失真。
现在很多数码录音都为了追求夸大的效果,大量添加味精,我觉得这也是很大的一种失真,您对这种行为有什么看法?
易老师:低级别的数码制作,常用压缩器把响度提升,看波型可以看到整个音乐都是满幅度的。这种音乐让你一耳朵听下去感觉很厉害,但长时间听起来会很烦,很顶耳朵。而好的数码制作也是存在有意地添加一定失真达到更丰富的情感表达,例如失真吉它,通过插件调整出很煽情的感觉。

4:声乐演奏现场环境失真。
我对录音接触的并不多,有次观摩郭师兄录音,发现现场独奏在不同的场地环境下声音也有很大区别,录音过程中是不是也有许多因为场地问题造成的失真?

易老师:环境场地混响对失真的影响非常大,雨果唱片现在的录音棚经过几年时间的调整来解决这些失真问题,而现场录音更为复杂,雨果的现场录音都是现场直接合成为2轨录音,需要调整麦克风和演奏者的位置来配搭出一个比较悦耳的声音,而有些现场环境有很大的问题,例如现场女高音合唱,某一段全部都唱一致的频率时,能听到有很大的失真,是因为现场环境对某个频段产生谐振而出现严重失真,这就需要和演唱者去沟通,以免某个单一频率声压过高,

5:录音拾音的失真。

各种不同形式的品牌的麦克风/录音器材声音风格差距都比较大。我们听到的录音中应该也存在录音拾音的失真,消费者应该是比较难辨别吧?

易老师:每个品牌的麦克风都有其独特的声音表现,失真,或者说染色都是存在的,它们和音箱一样有各自的风格,这些都需要在录音制作过程看实际应用去选择,作为消费者我们只需要学会欣赏就行了。

6:回放中还存在器材搭配的问题,普遍的测量效果更差的一些老设备,或者胆机,听起来更加迷人。而测量上失真越来越低的现代设备显得比较平淡,您对此的看法是怎么样的?或者给观众朋友们有什么器材搭配的简单建议

易老师:经典的古董器材,首先我要敬佩他们的制作者,能作为一代名器流传到现在,肯定有很多优点,首先不管是喇叭还是扩音机,它们在材料选择、线路设计制作上都是一丝不苟的,非常地讲究,出来的声音就有一种很精致的哲学味,古董器材大多数是以录音棚和剧院回放为主,这些器材的设计应用环境,都需要有很高的欣赏品味去感受它们的不同,它们是真正追求在听感上和现场还原比较接近的声音。这些古董器材的能量密度分布也正好是在人耳最敏感的频段,而现代器材太过去追求更高的频宽,声音的解析力越来越高,如同相机镜头一样,分辨率越来越高,却没有古董镜头舒服的厚重感、色彩表现和氛围感了,这主要是品味的问题,这些器材都能体现那个时代的美学精神和艺术表达能力,所以我很尊敬他们,我越听我越尊敬他们,为什么我要买那么多的器材回来感受他们,这给我们做母带后期带来很大的帮助,因为中它们当中,可以找到很多各种不同的美学感觉。作为消费者一定弄清楚这些设备原本是用来做什么用的,了解这些器材的状态,打理好,搭配好。有机会要多学习,多听,多积累经验,才能更懂欣赏它们。

7:对观众建议:如何学习听不失真的音乐?

易老师:不失真的音乐??如何感受那些失真吧!失真是多样性的,是一直存在的,没有不失真的音乐,我们要学会去如何去欣赏。有一些不好听的失真,首先要找出失真的原因,例如环境放音的失真,音源的或者扩音机的失真,系统搭配的失真,需要有一个判别能力,知道是在哪个环节出了问题,即便调整很好的系统,也很容易在一个被忽视的环节里卡住咽喉而发挥不出正确的声音。有很多的朋友买一件器材随便听一下,感觉不好听马上就卖掉了,实际上器材都需要反复搭配调整才能发出它所能表达的声音。要有足够的耐心和听力去判断和调整,不要那么快就下定论。我们应该多和发烧友交流、多接触不同系统,了解和感受不同的声音。多虚心学习,提升自自已的经验和欣赏辨别能力。
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发表于 2023-9-15 06:30:01 | 显示全部楼层
Playback老板Koch说,有好的jitter, 其实好听就是奇次谐波失真和偶次谐波失真的某种特定比例关系,也是一线品牌厂家不对外传的调声秘笈

点评

难怪 Playback的机器都是用低频抖动巨大的MEMS晶振 1HZ的香皂不到-10dbc  详情 回复 发表于 2023-9-15 12:20
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发表于 2023-9-15 06:46:54 来自手机 | 显示全部楼层
我在之前的帖子就说过,音响中并没有数字信号这个东西,都是模拟信号,只是电路如何定义和处理这个信号。现在总算有支持这个观点的了。
供电对音响来说极为重要,特别是我给光猫,无线路由器和交换机都配了高级的线电和电源线后,发现串流数播的声音有了巨大的提升,远远超出我的预测。
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发表于 2023-9-15 12:20:14 | 显示全部楼层
zenzenzen 发表于 2023-9-15 06:30
Playback老板Koch说,有好的jitter, 其实好听就是奇次谐波失真和偶次谐波失真的某种特定比例关系,也是一线 ...

难怪
Playback的机器都是用低频抖动巨大的MEMS晶振
1HZ的香皂不到-10dbc

点评

然而MEMS也有自己的优势,比如说温漂、对震动不敏感、更高的频率等等,这些都不会在器材常规的技术参数中反应出来,却同样会对声音产生影响,这些对于只会看数值瞎起哄的人来说是不会理解的。  详情 回复 发表于 2023-9-18 04:50
机内晶振就那样,就算再好温度一个不达标,二个也不可能在短稳周期达到理想工作指标,所以便宜的贵的都看其他设计和宣传。  详情 回复 发表于 2023-9-15 12:46
哈哈,这个牌子在国内也是厉害了。。。  详情 回复 发表于 2023-9-15 12:28
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发表于 2023-9-15 12:28:57 来自手机 | 显示全部楼层
leter15 发表于 2023-9-15 12:20
难怪
Playback的机器都是用低频抖动巨大的MEMS晶振
1HZ的香皂不到-10dbc

哈哈,这个牌子在国内也是厉害了。。。
CD: ESOTERIC P1X+D1X+G1X
LP: ACOUSTIC SIGNATURE MONTANA+TA5000+MCX3
PRE+AMP: RIVIERA APL01SE+AMF100SE
SPK: ROCKPORT ORION
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发表于 2023-9-15 12:46:10 来自手机 | 显示全部楼层
leter15 发表于 2023-9-15 12:20
难怪
Playback的机器都是用低频抖动巨大的MEMS晶振
1HZ的香皂不到-10dbc

机内晶振就那样,就算再好温度一个不达标,二个也不可能在短稳周期达到理想工作指标,所以便宜的贵的都看其他设计和宣传。
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 楼主| 发表于 2023-9-15 18:28:06 来自手机 | 显示全部楼层
阳光枫林 发表于 2023-9-15 06:46
我在之前的帖子就说过,音响中并没有数字信号这个东西,都是模拟信号,只是电路如何定义和处理这个信号。现 ...


业内人士都会支持你啊。这个世界的本质就是模拟的(连续变化的)。数字信号放大了看都是带有模拟特性的。
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发表于 2023-9-16 17:51:29 | 显示全部楼层
就像世人只想要快乐不要痛苦,只想保真不要失真的想法是完全错误的。
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发表于 2023-9-18 02:26:12 来自手机 | 显示全部楼层
其实应该讨论下,低失真的声音有时候不一定符合大部分人审美倾向,
人耳的诉求是什么。
譬如现场乐器是硬和
刺的,失真下,柔和了符合人耳需求了
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发表于 2023-9-18 04:50:44 来自手机 | 显示全部楼层
leter15 发表于 2023-9-15 12:20
难怪
Playback的机器都是用低频抖动巨大的MEMS晶振
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然而MEMS也有自己的优势,比如说温漂、对震动不敏感、更高的频率等等,这些都不会在器材常规的技术参数中反应出来,却同样会对声音产生影响,这些对于只会看数值瞎起哄的人来说是不会理解的。
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发表于 2023-9-18 09:04:56 | 显示全部楼层
相对于仪器,人耳要精密的多,我昨天用超过交换机线电几倍价钱的电源线,听本地播放都能听出非常大的改善,个人感觉是不可思议
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荷兰的alpha audio网站在今年的慕尼黑hiend采访过audioquest的老总,说到usb/同轴线的设计时候,也说过数字到了一定环节,就变成模拟的了,不是一句数字线阻抗平直就完美了可以概括。
个人浅显的认为sinad是频域指标。很多时候听感好是时域指标好先决的。
目前DAC的SINAD已经到头了,没法再玩数字大就是好的宣传了。
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