对电脑USB界面Weiss INT204 DSD的原理解读的一点浅谈

qiaoqi

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Weiss INT204发布有一段时间，可惜未见有相应的讨论。今天刚刚收到这款产品，在此略微解读INT204的一些原理和大家分享，希望能有更多烧友能了解到这款产品，也欢迎大家一起讨论。

近年来USB DOP方式连接界面和解码器玩PCHIFI的方式很火，很多人人云亦云地觉得dsd over pcm（DOP）,把DSD信号传输进解码进行DSD”硬解“才好，实际上所有的dop源码进入解码都要转换成PCM，而解码器内部做DSD转PCM转换，用的都是通用算法，线性失真无法保证；而且解码器内部DSP运行在几十兆甚至像ESS9018 会达到几百兆的频率，这样会产生很大的辐射干扰，会严重影响到时钟的精度。

简单说INT204优势在于：
一个是干净的环境，204因为专门用于DSD-PCM或PCM-PCM信号转换，内部环境肯定会比解码器干净很多，解码器内部的dsp都运行在很高的频率，会对时钟等有辐射干扰，影响转换精度。

最重要的第二点：dsd转pcm其实是有公开算法的，软件转换和解码芯片内部转换都是用的同一种算法，公开算法失真度是不够低的，但是INT204写入的是Weiss自家来源于saracon的算法，转换失真低于-150dB,已经低于AES/EBU 传输的理论极限值-144dB，市面上能做到如此低失真算法，仅此一家。

INT204实际在聆听上亦是非常出色，尤其DSD播放，个人觉得即使播放PCM也能和高级转盘媲美。

曾经是九段

摆拍背景亮了。。。。

railman

最好有个和int202的AB对比，看看有无意义。
1个用PCM的24/192，一个用DSD。

绕梁三日

何以见得解码器内部都是DSD转PCM的？不了解就别忽悠！

yeziwong

我想说一下我自己的观点，一直在芯片设计公司工作，也设计过一些audio codec，对各种解码的原理还是有一些了解的。
1） DSD和PCM相比，他的优势在于线性度，线性度是单比特天然的优势，以一个单比特数字量为阈值，把整个模拟输出电压范围分成了两部分，通俗的说，必定可以做出一条直线，通过这个由单比特决定的阈值；而16或者24比特的PCM信号，会有16或者24个阈值，把整个模拟电压的输出范围分成2的16次方甚至2的24次方个部分，很难，或者说基本不可能用一条直接同时覆盖这16或者24个数字量决定的阈值，于是就产生了线性度的问题。以上的分析 全部假设数字量是完美的，不考虑数字域的失真，线性度的问题完全由DAC本身产生；
2） 目前没有一款解码芯片可以支持真正的单比特解码，而是全部在芯片内部进行转换，转换的结果不一定是PCM，但一定是多比特信号，著名的9018用的就是6比特。在这个转换过程中，会牵涉到转换算法，时钟处理（DSD 信号的时钟远远高于多比特信号的时钟），这些因素都会影响转换效果。解码芯片不支持单比特直接解码主要有两个原因。第一，从sigma delta DAC的原理来分析，单比特处理会导致环路增益过高，容易不稳定，出现震荡，这个不具体解释，是由整个DAC的架构决定的；第二，sigma delta DAC的基础是过采样noise shaping，也就是噪声整形，噪声整形的原理很简单，就是把原本平均分布在整个频带内的噪声的能量进行重新分布，把大部分的能量搬移到20KHz之外然后再用数字滤波器 滤除，从采样的角度来说，过采样率越高，量化比特数越低，带外噪声的能量越大，DSD因为运行在2.8M甚至5.6M的码率，过采样率高达64甚至是128倍，这样高的过采样率加上低的量化比特数，导致了直接用单比特解码时，带外噪声的能量极大，可能造成数字滤波器饱和，出现错误的工作状态。
3） 现在很多的解码芯片都具有一个DSD的接口，可以直接接受DSD信号，但是请注意，这个是一个接口，他以2.8M或者5.6M的速率接受了信号以后，并不是直接进行了数模转换，而是首先进行数字域的转换，把单比特转换成多比特以后再进行数字到模拟的转换，当然，如果把芯片本身当做一个黑盒子，你可以看见的是DSD信号进入了芯片，然后出来了模拟量，你也可以认为这是直接解码，但这其实是一种误区，因为用户不明白芯片内部如何运作；
4） 的确有真正的单比特解码器的产品，但是都不是用的现有的解码芯片，目前所有的真正单比特解码器都是基于FPGA编程，都是厂家自己的算法，是不传之秘， 大名鼎鼎的EMM就是这样，PS Audio最近新出的direct stream也是真正单比特的解码；
5）回到刚才的问题，DSD相比较PCM，天生具有线性度的优势，但是由于带外噪声和环路增益的问题，并没有出现单比特的解码芯片，这样的情况下，从单比特到多比特的转换效果就非常关键，因为在解码芯片本身失真的大小确定的情况下，数字信号本身的是真越小，解码后的效果越好。单比特到多比特的转换会产生数字域的失真，从数字频谱上看，就是会有谐波，谐波的大小就表示了失真的大小。

以上个人的一些观点，不喜勿喷，谢谢。

P.S. 我自己不是204的用户，因为这么高大上的东西我买不起，到现在我仍然用着很老的解码器，是prismsound的铁杆粉丝，听DSD的时候也都是用软件直接转，想喷我是枪手的请自重。

mattni

yeziwong 发表于 2014-7-23 18:39
我想说一下我自己的观点，一直在芯片设计公司工作，也设计过一些audio codec，对各种解码的原理还是有一些了 ...

我想说的是，int204快点拿来

zjklsx

同样是saracon算法，所谓软件和硬件转码，一个免费的；一个套装需要2W多，用户都不是傻子

zjklsx

Weiss自己对USB都没有信心，全系列音源产品均使用这一块PCB板，若真如楼主所说那样牛，为何不弃用火线接口只选择USB

阿华田

背景碉堡

nidemm1987

lz的意思就没有dsd的解码，那sacd转盘接解码 在解码里面自己转换还不会好了？一个小界面能做到的，解码早就做到了,也不会做的差，weiss解码民用级一直也没到hi-end.204在技术上无任何优势可言，连码率都支持不全，纯从技术上分析挺坑的货。

gsm232

很多人人云亦云地觉得dsd over pcm（DOP）,把DSD信号传输进解码进行DSD”硬解“才好，实际上所有的dop源码进入解码都要转换成PCM，而解码器内部做DSD转PCM转换，用的都是通用算法，线性失真无法保证；而且解码器内部DSP运行在几十兆甚至像ESS9018 会达到几百兆的频率，这样会产生很大的辐射干扰，会严重影响到时钟的精度。这论据怎么得出来的？

whxbsyy

yeziwong 发表于 2014-7-23 18:39
我想说一下我自己的观点，一直在芯片设计公司工作，也设计过一些audio codec，对各种解码的原理还是有一些 ...

这么好的文章居然没有继续斗下去，可惜了。五楼的人很厉害，想知道发明DSD的索尼有自己的单比特解码算法吗？

yuotube

凡是触碰到HIFI的都变得死贵，虽然HIFI只是个概念
有些专业厂转玩HIFI，出来的东西参数各种牛，平心而论，离音乐还远着呢。

Astralark

yeziwong 发表于 2014-7-23 18:39
我想说一下我自己的观点，一直在芯片设计公司工作，也设计过一些audio codec，对各种解码的原理还是有一些 ...

请教一下，Chord 的 DAVE 也是 FPGA 编程，单比特处理解码，假如用这个当 DAC，是不是理论上就可以不用加一个像 INT204 这样的 DSD - PCM 界面，因为引入的变量多余了自身的转换连接？ 谢谢