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如歌的划板

教授级烧友

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重新认识Wadia的CD 数码技术对音质的提升

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发表于 2012-5-5 17:35:12 | 只看该作者 | 倒序看帖 | 打印 | 使用道具

本帖最后由如歌的划板于 2012-5-6 13:03 编辑

客观来说, 之前对于一直喜欢甜美声底的我来说对wadia的声音似乎总没有让人占用的欲望,尤其对早期wadia 的印象, 声音跟坦克似的霸气. 总感觉缺乏美感.

CD机发展了近30年, 似乎2000年后CD数码技术已相当成熟, 对于CD这种古老16 bit PCM格式已很难有实质性的提升. 通过前些日子知.源工作室维修了一位朋友WADIA 近年生产的CD机,让我对WADIA 至今仍孜孜不倦地努力通过数码技术来提升CD机音质的做法而深感敬佩, 特别是最终的声音表现让我彻底改变了对wadia的传统看法. 由于这台CD机是时有时无噪音的软故障, 洞察故障原因需要首先对全机的各个电路做全面的分析与了解, 期间查阅了厂家的许多资料, 并通过与wadia厂家的技术人员沟通, 了解到wadia的数码技术不仅有很多独到之处, 后期模拟处理也采用及其发烧的处理方式, 经过维修更换原厂部件后仔细聆听了几天, 一个简单的声音描述是透且润, 尤其音场的逼真再现及细致度与细节让人一耳朵就能听出不是一般的CD机，虽然CD机的数码技术相比其他数码高科技在技术的复杂度方面属小儿科，但由于CD系统对声音重播需要即时输出的特性，且数码转模拟时也不可能达到理论的数学模型，因此无一HiendCD机能避免去通过各种数码与模拟校声手段来调整最后的声音，例如CD压片都是16比特的数字信号，现很多CD机都对读取到的16比特数据进行扩展到24比特，实际上多出的那8比特并不是原来音乐信号的取样数据，而是无序的01而已，至于采用什么样的添充数据与处理方法，就涉及到各厂家的数码功底与校声水平了，而这个一定少不了大量的时间与人力成本了。当然采取芯片厂家标准的推荐DSP算法除外，而wadia一定不是这样的厂家，下面分别列出这些技术亮点，同时这里也感谢wadia原厂技术专家与我多次的技术沟通，值得花些时间把它们整理出来，也算给wadia宣传一把，同时也与同好分享技术乐趣。

Jitter处理

数码系统的Jitter 导致声音恶化是老生常谈的话题, 但实际上减少jitter其实是考验厂家数码功底的一个重要手段, 相对来说, 美国数码厂商这方面整体比欧洲厂商技术实力要强些, 象以前的Theta/Vimak, 包括现在的mark与DCS等,欧洲个别厂商也有数码功底不错的, 我了解象meridian 这样的厂家, 但多数的欧洲厂家基本都是采用机芯与芯片厂家的标准配置, 主要是通过DA后校声来实现产品的定位. 各厂家减少jitter 的手段包括采用时钟频率锁定方式、专用jitter消除电路、FIFO缓冲读取技术、多时钟关联技术等，这些技术中，例如时钟频率锁定方式为早期方法，核心是通过一个非常稳定的晶振外加锁频电路来减少jitter，但受限于晶振的稳定度到一定程度降低jitter有限；缓冲读取技术的特点是通过将数据流快速读入内存，重新处理数据后与稳定的时钟配合可输出jitter非常低的数据，但数据与时钟从芯片出来后到DAC芯片这段距离仍然会产生jitter，且对数据处理的软件编程人员要求非常高，因为还要熟悉硬件芯片及布线带来影响的考虑，而这个一定需要非常有实际经验的软件编程人员，这些都是潜在的昂贵成本，wadia在早期也采用过这种方案。

实际上Wadia的Jitter处理方案这些年来一直在实践中改进，他家的观点是不管前面采用什么样的jitter消除方法，最终的目的都是希望这些电路与DAC越近越好，这样就会最大限度地减少jitter干扰时钟的机会。因此wadia的时钟关联技术的核心是将主时钟设置在靠近DAC的地方，同时将时钟反向送到机芯、伺服、等电路去，换句话说，串行的数据流到DAC时是没有包括时钟的，也就是到DAC的承载数据与控制的时钟是分离的技术。按照wadia的说法，这样做的好处是从根上避免jitter产生的机会，而不是其他的去恢复已被jitter污染了时钟的方法，同时厂家的实践也证明这种方法是wadia有史来jitter最低的方案，厂家宣称这个方法比市面上超过他家价格近一倍的一体CD机的jitter还要低，下面图示意了此方法：

从上面示意图可看出，时钟返回到机芯伺服控制电路后还要控制光盘的转速，换句话说，这个方案的实现一定要修改机芯的伺服电路与DAC电路，这个又是对厂家数码功底的考验。我想起95年曾玩Theta ProBasic II 的解码器（当年的价位2万多RMB）时，曾用它接过Sony、philips、TEAC等不同机芯的CD机，当时给我的感觉是解码器出来的声底基本就是转盘的声低，似乎接解码器的能力有限，百思不得解，但基本的结论是玩解码，还是原厂配套的最好，当然转盘的素质也有影响，例如与采用philips CDM1摇臂机芯的雅俊CD机与采用CDM9 pro Theta 配套的转盘，接原厂配套转盘的音场宽度把雅俊抛开不只几条街。现在回想起来，光头读取同样唱片的数据信号各个机芯应没有太大的差距（除非这个光头机芯读盘太差），问题在于转盘的主时钟及后天形成的jitter与串行的数码流混合通过输出电路后而导致不同机芯固有的声底，而这个确是后面的DAC无法改变的。而像wadia这样的时钟后移处理方法，其实是降低了不同读取机芯对声音改变的要求，但要修改机芯的伺服电路。当然，wadia这样的数码hiend厂对于在DAC的主时钟也是极尽其能事，看看下面维修时拍的时钟模块就只能竖起大拇指了：

谈到Jitter对声音的影响，最直接的是声音的通透与清晰，及空间自然感。

数码校声处理技术手段

Wadia与其他音响厂一样，同样会采用校声的方法来改变音质，象通过数码滤波器再次高倍取样读取的数据信号做数码滤波而降低D/A后模拟低通滤波器的滤波特性的基本方法，wadia一定是发挥他家的数码优势，不采用标准DSP芯片厂家的标准方案，而是采用重新写软件的方式来解决，当然很多高端厂家都有这个本事，这个在我看来不能算非常核心的技术优势，尽管wadia宣称这个Digimaster技术20多年来一直在改进。

实际上让我比较感兴趣的是wadia对CD片上16比特数据之外多加的8比特的校声处理手段及对DAC芯片非线性问题的校声技术。严格来说，这添加的几比特只是无序的噪声，关键是如何通过算法来保证这些添加的数据不影响原始的16比特数据，并最终对音质有益。

Wadia的算法采用了幅度与频率分发的技术，幅度分发算法简单来说就是使添加的比特平均的幅度多数在0伏或非常小的信号，幅度大的几率非常小，而这些都是wadia自己按校声的方式来定的，说白了有些象听感激励器。频率分发算法其实就是高通或低通滤波，wadia提供了用家可以用遥控器设置来选择不同的方法与听音取向。上述方法是wadia多年来研究模拟音乐信号的特征而采用的叫做“self similar”的数码技术，换句话说16比特的数码信号是没有自然模拟界中”self similar“的特征，而wadia 通过增加的几个比特这样的方法来模拟了音乐信号的特性。

我们了解CD机中的DAC芯片选择，不同厂家有不同的喜好，例如美国厂商喜欢R2R多比特芯片，欧洲厂商似乎更青睐一比特的脉宽调制方案，虽然最终的声音表现是一个系统工程，但芯片的技术特性始终是无法改变的，例如R2R多比特DAC对电源的稳定性要求极高，尽管电源设计采取非常理想的方案，DAC芯片的输出特性也不可能是线性的，因为全世界还没有能造出绝对理论性产品的芯片厂家。讲究的厂家都有些校声技术手段来消除这些芯片的影响，wadia的校声手段采用在取样值附近添加一些高及低的取样信号到DAC，然后通过低通滤波器后取平均值，输出即可与原来理想值更接近，原理见下面示意图，当然，所有的这些方法都是通过软件控制与DAC的配合来实现的。

数码音量控制

传统上数码音量控制是为了方便，而wadia是为了发烧。

Wadia提出数码音量控制的理由是无论模拟音量控制多么完美，无论多么昂贵的前级，信噪比都会受到电源、干扰、布线、模拟电路本身噪声等的限制，总会影响hiend声音的通透，而采用完美的数码音量控制，原理上可以避免对于数码音源状态下前级对声音的影响，所谓simple is the best, （实际来看，很多情况决定于后级增益设计的情况）。

而对于所谓的数码音量设计，多数厂家采用的是通过单片机或CPU控制芯片内部电阻阶梯组合开关的方式来实现对声音的衰减，但这个设计从发烧的角度来看还是有瑕疵：第一，信号到达电阻梯前必须是模拟信号，原则上不能算纯粹的数码控制；第二，芯片内部的电阻阶梯开关控制还是对音质有影响的，毕竟是通过半导体方法来实现的。也有些厂商通过数码来控制机械转动，而音量衰减仍然通过传统的电位器来实现并调声，典型的例子如MBL6010D的MSP音量电位器设计。

严格来说，真正的数码音量设计一定是在DAC之前对数码流进行控制，通过DSP将原始二进制数据码流移位，例如输出电压幅度降一半，即衰减6DB，意味着在数码二进制码流中移1比特，如衰减18DB，意味着要移3比特，换句话说，原来16比特的CD信号音量衰减18DB后比特数变成了13比特！显然这对发烧音响是不能接受的。

Wadia的做法再一次显示了他家的数码NB功底，前面说过，wadia 的DSP算法会将16比特的CD数据添加为24比特，那多出的8比特同样作为数码音量衰减的用图，例如衰减18DB，移出前面的3比特，剩下的比特仍然有21比特，衰减36DB，仍有18比特。就是说原始CD的16比特数据信号在音量衰减相当大的情况下仍然能保持不变。同时，如果用家不希望采用数码音量控制，那么就可把音量放到最大即可，这个时候24比特全部保留，也可以欣赏到wadia添加带来的8比特的校声效果，实践证明，音量放到最大声音最好，也证明了Wadia的“self similar”校声后带来的更自然的声音播放。

模拟电路设计

Wadia的模拟部分设计同样秉承美国hiend厂家惯用的重量多级电源设计，这里重点说说DAC之后的I/V设计，此款CD级采用4片PCM 1704, 每声道用两片，完全平衡设计，作为目前多比特DAC声音最好的1704, 设计上确有一个让使用者必须要考虑的问题，就是1704的输出特性有限流的问题，尽管指标上输出可到几毫安，但解析力已大打折扣，理想的I/V部分吃电流越小越好，wadia 这样的厂家一定不会采用常规的运放设计，而采用独立的分离纯甲类无大环路负反馈的模块，让我惊讶的是在这么小的模块上，一个声道竟然用到4个稳压模块，两声道共用8块。而I/V电路设计更是采用了平衡与非平衡完全独立的JEFT+高电流运放的架构，如图所示：

总结：

如前面所述，Wadia对古老的CD系统仍然采用了非常多的创新音质改进技术，作为发烧友的我们，真的对这样的厂家深深敬佩，在当今世界hifi环境下对古老的16比特CD格式还这样执著的厂家真是难得，从声音表现来看，我觉得已把CD片上的信号发挥到了极限，当然与其他hiend CD机一样，录音越好，越能体现它的优势，而且还非常的润与自然，不象某些同样贵的CD机，声是透明了，但并不自然耐听。