发烧论坛

注册

 

发新话题 回复该主题

一文读懂数字音频器材 Master Clock 主时钟的重要性(上) [复制链接]

1#

用通俗一点的话来介绍MasterClock主时钟,它就是数字音频器材里不可或缺的部(组)件,作用是主导和控制数字音频各部分线路在统一的时准同步工作,才可以精确处理数字音频信号。如果音源系统由多台数字音频器材组成时,Master Clock的存在可最大程度地避免数字信号传输误差。

Word Clock字时钟究竟是什么?

所有的数字音频设备,它们本身都有一组内部时钟,以及一个成功连接传输的数字音频界面。在这两链级之间取样时准是必须连接正确的。这个共通的分用时准通称Word Clock字时钟。数字录音的过程和数字音响器材的音乐重播也是相同的道理,对数据取样的时准有严格的要求,Word Clock字时钟是否正确是很重要的。除了计算时间外,时钟还要确认每一个数码取样的开始与停止。

Word Clock的作用是单一却明确的,但当很多相关数字音频设备连接在一套系统时,每台数字音频设备之间的Word Clock字时钟就可能会出现不够精确的偏差了。比如某数码设备的取样时准是44.1kHz,然而实际上它可能是44.190kHz,而另一数码设备的取样时准可能是44.088kHz,如果出现这种情况在传输上可能会产生取样不匹配,也即大家熟知的一个名词:Jitter时基误差。因此,假如只取其中一台的频率为准则,另一台设备则可自动升高或降低本身的取样频率以达到匹配。

这时候,就非常有必要由一台Master Clock主时钟来告知每一台数字音频设备何时开始、何时停止,所以Master Clock主时钟的概念对于更高要求的数字音频制作与重播而言作用是极其重要的。作为24Bit高格式数字音频领域的先驱,英国dCS在推出家用高级音响产品的同时,也将专业录音领域的Master Clock主时钟理念一并应用,由此开启了全球高端数字音频播放系统的先河。音频领域最早出现Master Clock主时钟概念的场合是专业录音室,由于需要使用多台各种功能的设备,比如A/D模拟数字转换器、D/D数字音频处理器(升频或效果处理)、D/A数字模拟转换器,以及数字录音机、数字调音台等设备,因此早在1988年以来已陆续推出多款专业领域经典之作的英国dCS,尤为深谙Master Clock作用的重要性。

认识数码音频器材里的“时钟”

其实早在模拟音视频**,已经使用了时间码(Time Code,即TC码)的同步方式,即在一个音频系统中,确定一个统一的时间码,所有的设备都以这个时间码为基准,从相同的时间点开始进行重放或录制。在整个过程中,所有设备上显示的时间码刻度是完全一致的。这种同步方式至今也运用在数字音频系统之中。

每台数字音频器材里都会有一个产生Clock时间基准频率的元件,就是一般所谓的内部时钟(石英晶体振荡器),这个元件会产生一个固定频率的脉冲信号。若只有一台数字音频器材时,这个产生Clock时钟信号的元件所输出的时间基准,就是该器材其他相关数字音频线路统一工作时准的Master Clock。

为了应对高清音乐**所带来的挑战,满足高格式音乐的制作,在采用了全数字化录音系统的录音与重播系统中,Word Clock字时钟同步方式的基本理论已成为好声音的必备条件。dCS设计的Word Clock字时钟同步技术,能够将不同采样频率的数字音频信号进行精确的协调后在同一系统中进行传输。

不可或缺的Master Clock主时钟

要实现数字音频系统的Word Clock字时钟同步状态,必须要在系统中设置一个( 也是唯一的一个) Master Clock主时钟信号发生源。实际上,dCS的SACD/CD转盘、DAC数字模拟转换器、Upsampler升频器等数字音频设备内部都可以自行产生字时钟信号,因此在使用时第一步就应该选择其中一台设备将其设置为这个系统中的Word Clock字时钟信号发生源,即同步主机。同步主机中产生的字时钟信号被称为这个音频系统的Master Clock主时钟。

相对比机器内部的Clock,通常外置的独立Master Clock的设计和技术要求更为极致。原因是上述的内部时钟元件其实对温度、震动和供电稳定性等外部条件非常敏感。对于音频应用而言,时钟元件对工作条件稳定性的要求,远比绝对的精确度更为重要。简单说,假设机内时钟与外置主时钟的精度是一致的,但由于外置主时钟采用了独立的机箱、独立的供电,而且能够在最大程度上,屏蔽了CD转盘或者DAC解码器的内部线路产生的热量及震动对内置时钟稳定性造成的影响。另外,外置Master Clock主时钟还有更佳的标准化连接界面,能够带来更佳的时钟稳定性,对于降低Jitter时基误差有积极的意义。

毫无疑问,一台好的独立Master Clock主时钟是极其昂贵的,动则数千美金都很正常。因为它不但代表精准性,还带来了好音质。而如何精确地获取相应频率的时钟信号,以及精确输出脉冲信号等核心技术方面,一直是dCS的商业机密。

设置dCS系统的字时钟同步状态

在数字音频系统中,时钟信号可以通过两种方式传输:1、使用BNC接头的同轴线材直接将外置Master Clock主时钟或者同步主机中的字时钟信号传输到其它设备。其中又包括星形结构和菊花链结构;2、从系统中传输的数字音频信号中读取字时钟信号,包括数字同轴、AES、USB等等。

事实上,dCS的数字音频系统设计较为复杂,它既要应对系统中一部分设备从字时钟信号专用输入接口的同轴电缆中直接接收字时钟信号,也要从另一部分设备传输的数字音频信号中读取字时钟信号的情况。无论何种情况,只要确保每个设备所使用的字时钟信号都来源于系统的主时钟,系统就能够维持同步状态。

在实际工作中有两种方式,通常最佳选择是加入专用的一台外置Master Clock主时钟,系统中的所有设备都连接上Master Clock主时钟,以星形结构工作在相同的时间基准下;另一种方式则是通过设置最前端的器材(比如SACD/CD转盘)为主时钟,输出时钟信号逐级串接至DAC数字模拟转换器或者Upsamplers升频器等设备,让其它器材以菊花链结构根据主机时钟的基准来运行。毫无疑问,第一种方式的效果能够带来最佳的效果。

分享 转发
TOP
发新话题 回复该主题