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享声发布金陵DSP技术方案,首次应用此技术的高端独立解码即将上... [复制链接]

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10月12日晚8:00整,享声在线上发布了研发三年的“金陵DSP”技术方案。首次将一项核心技术方案单独进行发布,可见该技术对于享声的重要意义。整个发布过程持续1.5小时,详细讲述了金陵DSP技术方案的功能、特点及应用。



数字音频处理无处不在

享声技术研发负责人xs_horizon在讲解前,直接定位了金陵DSP方案的的作用---主要是解决数字音频重放中的品质问题,而不是指大家常见的DSP分频、DSP调音等。其实DSP/芯片的数字音频处理用于高保真比较广泛,常见的下述信息都是高保真数字音频处理技术的范围。



数字音频重放过程其实并不完美。从低码率的数字采样率文件,包括现在的无损音乐,离原母带效果都差距很大,更不要说离实际的真实原始声音了。另外,由于产品价格因素,真正的好方案无法使用,这并不是好的DA芯片或单一时钟能够解决的问题,况且现在的西格马旗舰DA芯片仍然是不完美的DA方案。如果要做一个完美的音频方案,从研发来说,来自各方面的陷阱较多,还存在一些历史遗留的协议标准问题。事实上,我们的数字音频重放都不完美。



金陵DSP主要用于提升高保真数字音频重放的声音品质



此次发布的金陵DSP方案主要是为提升高保真音频重放的质量问题。现在一些HI-END DSP或芯片在高保真上的音频处理,其实大多是在解决时钟质量、SPDIF(同轴、光纤、AES的协议)转IIS的抖动、sigma-delta DA数字滤波的加强等问题来对现有DA芯片进行改善提升。又或者是通过自有技术来实现sigma-delta的功能,比如PrimSound等解码器产品自主开发了锁相环电路、字时钟同步技术等。

金陵DSP方案其实是基于现有DSP技术深度二次开发的一种Hi-END DSP方案,专门解决数字音频重放的质量问题,包括对低码率、低精度的音频文件流进行无损的32BIT升频和去噪滤波,对质量较差的IIS/DSD/SPIDF音频标准协议进行去抖、恢复高性能的时钟提升质量,对现有西格马DA不足的地方进行补足,同时让重放更真实的NOS以及1bit DSD的解码方案更加完美。





金陵DSP的解决方案

金陵DSP技术方案的研发并非一帆风顺。早在8年前D300REF的研发时就开始接触。因为这个DSP芯片原厂并非真正专注HIFI的公司,哪怕他们提供的基础功能,对于hi-end要求来说,都存在问题。因此当时在D300REF上无法使用,后来我们也与原厂进行了无数次沟通,然而并没有得到改进。直到2018年后,我们发现有独立的方案可以跳过原厂方案,同时能从底层禁用这个路径,才开始长达三年的深度开发。但是后面的开发过程也并不顺利。我们发现原厂的很多基础功能在组合后又存在较多问题,甚至原厂都从来没涉及过。于是,公司从头开始,长达几个月地做类似芯片级的功能测试才得出正确结果,这些均为享声独有。最终在2022年8月份完成了所有功能开发,并且达到了预期指标。





我们不仅具有原厂的DSP基础功能,同时又开发了以下主要技术:

1)更加高端的3+1时钟技术。2个本地主时钟,一个DPLL时钟,同时还支持远程字时钟同频的时钟解决方案;

2)5ps技术。这个是为了解决SPDIF转IIS的性能问题,目前行业最顶尖的SPDIF(同轴、光纤、AES的协议) 转IIS为50ps RMS左右,大多数解码器的SPDIF转IIS都在100PS以上,从而限制了内部DA的性能发挥。众所周知SPDIF接收的性能一直是顶尖hi-end厂家的核心技术,也是专业音频厂家的命脉。这次金陵DSP不仅掌握了这一核心技术,而且在对D300REF的实际测试中, HDMI IIS直供解码和AES通过金陵DSP转IIS 给解码后,声音达到了同一水平几乎无区别的惊人水平。

3)DSD转PCM,PCM转DSD,如果要完美,在精度,性能,还有滤波器的水平上有着极高的要求,同时还要兼顾电平区别和转换噪声问题。而金陵DSP拥有行业最高的32BIT精度,<-170db的仪器都难以测试的无损级转换性能以及参考级的滤波器,加上成熟的二次开发与处理,使得整个转换完全无损,无感,电平也几乎一致,没有杂音。

金陵DSP在此基础上开发出了六种解决方案,来应对各种数字音频重放的问题。



目前常见的三种DA方案现状及金陵DSP的特点

在解释上述六种解决方案如何提升音频重放质量之前,先聊一下我们行业目前三种DA的现状。



Sigma-delta DA方案经过了几十年的发展,确实已经比较成熟,但是如果从Hi-END角度来要求,仍然存在一些问题,比如瞬态信号失真较大、一致单调性问题等等。这其实对听感造成的影响要比静态指标严重得多。包括现在最新的旗舰DA芯片也不例外。



查看上图时,一定要注意图中横坐标是不一致的(左边50us/格,右边500us/格)。左边为NOS对瞬态信号的还原,右边为旗舰Sigma-delta DA。你会发现,当DA需要还原一个从0~1V的瞬态变化信号时,NOS需要的时长为40us左右,而Sigma-Delta为650us左右,相差十多倍,同时幅值的偏移范围也相差10倍。所以NOS在还原信号的变化时优势非常明显。但是,因为NOS难以滤波,如果独立使用则会带来噪声大的问题,所以并没有广泛应用。



1bit DSD与PCM采样编码不同,它对声音的变化描述更为着重。如果是低精度的16BIT,可以通过高性能的SRC转为DSD后,再用1bit DSD DA解码,声音会更顺滑一些,同时1bit DSD的解码比较简单,所以瞬态性能也是优于一般的Sigma-delta方式(如右图)。但是,也必须说明,低码率的DSD64在pure DSD时,失真比较一般,主要是20khz以后会有较多的噪声,需要模拟滤波进行一定的压制方能接受。

正因为三种不同的DA方式,各自都有明显的优缺点。简单、方便、仪器静态测量指标最为优秀的Sigma-Delta DA最为广泛使用。但是金陵DSP方案开发了六种解决方案,可以使整个数字音频重放更优,也让NOS以及1bit DSD DA过程更加完美。



对于低码率低精度的音乐文件,比如CD格式等,可以对其进行高性能升频并滤波后再进行DA,比如进入NOS,获得更自然的听感。或者直接转为DSD256或DSD512,再进行1bit DSD解码,从而获得更为自然、顺滑的还原效果。



而低质量的IIS/DSD协议,金陵DSP方案可以进行本地时钟再生成的FIFO数据缓存+ASRC方案,明显提高IIS/DSD的质量,加上可以为特定的DA模式进行额外的高性能滤波,无损级的升频技术,从而可以获得非常明显的解码声音提升。



对于高品质的IIS/DSD协议输入,金陵DSP方案可以对DA减少负担并且优化成最为理想的DA方式,比如可以提前进行SRC同步升频与滤波,保留原IIS/DSD的高性能时钟进行升频,采用高性能的滤波,再进行NOS 解码。这样可以获得NOS解码的优秀特性,同时没有nos严重的噪声问题,又完全利用高质量IIS/DSD的时钟信息,从而获得更加完美的还原效果。



对于分体解码器的提升,金陵DSP采用3+1时钟技术以及5ps技术相结合,充分利用本地高性能的三时钟技术,同时支持外部字时钟同步功能,5ps核心技术直接让SPDIF转IIS达到5ps级的抖动,加上金陵DSP可以为更为优秀性能的NOS以及1bit DSD进行预处理,所以能获得更为完美的重放效果与自然模拟的声音。



从上图中金陵DSP方案与其它DSP或SRC芯片的一些对比可以看出,无论基础功能还是整体解决方案及具体指标,都是金陵DSP方案明显胜出。


“金陵DSP”的应用

金陵DSP因为多时钟、多供电、较多的周边电路,还有多年的研发成本分担,所以只能用于享声偏高端的产品当中。下面几类产品中可能会应用,但是根据市场情况,可能不是所有产品都会推出。




最近,将会有首款采用金陵DSP核心技术的享声产品推出,定位于高端的参考级纯解码器,欢迎关注!





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