科研级旗舰 在 2005-8-24 18:06:33 发表的内容 harvey老兄你是知道的,CD中是没有20KHZ以上的基音成分的。即使加大系统的频宽是为了保证能够把原音波形状非常接近真实的记录和再生,但由于SACD的频率上限是100K,我想知道从20K~100K这段频率内的信息是什么?注意,和重放无关 |
看来我要再转贴另一篇文章才能解释清楚:
DSD录音 数码放大器的魅力
数位放大?这是什么玩意?难道新数位时代就需要数位放大吗?这么说来,类比时代不是需要类比放大吗?这话说得一点都不错,在类比时代,我们的扩大机都是在放大类比讯号,也就是正弦波。然而,进入CD的数位时代之后,我们的扩大机还是在放大类比讯号,直到近年,才开始有人把数位讯号放大这件事付诸行动,并且成功的制作出优质数位扩大机。
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PCM多位录音方式。把一个类比讯号做垂直切割,将波形的「形状」分成许多小段,这就是取样的工作。把类比讯号做水平切割,将波形的「振幅」大小(声音大小强弱)以一组多位字长来代表,这就是量化的工作。取样与量化,就是PCM多位系统还原类比波形与振幅大小的最重要工作。
并非含有数类转换器的扩大机
在此我要先声明,所谓数位放大并不是把数位类比转换器装在传统扩大机里面,然后再从数位讯源直接传送数位讯号进入扩大机。这种方式最终还是要把数位讯号转换成类比讯号,再以放大过的类比讯号去推动喇叭。我所谓的数位放大并没有经过类比讯号这关,而是从数位讯源开始,就全部以数位的方式把数位讯号放大到能够推动喇叭为止,这才是货真价实的「数位放大」。
到底是谁那么天才呢?能够想出放大数位讯号的方法。其实人类只要能够想出放大类比讯号的方法,也就能够想出放大数位讯号的方法,只不过数位放大所需的关键组件在类比时代根本不存在,必须先把它们生产出来。这就好像我们的类比扩大机必须有真空管或电晶体,才能够把类比讯号放大。而数位扩大机所需的放大组件当然是完全不同的,这也是真正的关键难处。只要能够拥有数位放大组件,我想一般厂商也都能够制造数位扩大机。
Tact与Sharp殊途同归
据我所知,目前全世界只有二家制造数位扩大机的厂家,一家就是我上次报导过、丹麦Dali老板所主持的Tact,其产品为RCS 2.0前级与带有音量控制的Millennium扩大机;另一家就是日本Sharp,其产品为SM-SX1与SM-SX100综合扩大机。此外,我记得以前Genesis喇叭的低音部份也曾采用D类PWM方式放大,不过它所放大的只不过是低频段,这与全频段放大的难度有天壤之别,因此在本文中略过不提。
有趣的是,这二家虽然同为数位放大,但是所放大的数位讯号却有所不同。Tact所放大的是PCM(Pulse Code Modulation)数位讯号,也就是目前CD与DVD所采用的数位讯号(加上升级模组,也可以接受SACD讯号)。而Sharp所放大的却是1bit的比特流(Bit Stream)数位讯号,也就是目前SACD的DSD(Direct Stream Digital)录音方式所录出来的数位讯号。Sharp的数位综合扩大机允许输入类比讯号与PCM数位讯号,在机内转化成1bit数位讯号后再放大。我相信Tact的数位扩大机Millennium以后不需要升级也会有这方面的全配备才对。
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1 bit DSD录音方式。取样工作与PCM方式相同,不过取样的频率很高,达到2.8224MHz。与PCM不同的是,它不以多位字长来代表声音的大小强弱,而是以1或0代表振幅的强度,同时这些振幅强度成水平排列,就像一列车箱长短不同的火车。请注意图上音量愈大时(正弦波往上升时),1就愈多,音量愈小时,0就愈多。
1bit数位放大
其实,若从Tact Millennium数位扩大机的放大原理来看,它的最终放大动作与Sharp的1bit理论应该是一样的,都是以0与1的切换动作来产生不同的电压,用以驱动喇叭。不过,表面上看起来Sharp所使用的数位放大方式比较简单与直接。到底Sharp是怎么做到放大1bit数位讯号的呢?它的讯号输入分为类比讯号输入、PCM数位讯号输入以及1bit数位讯号直接输入三种。假若是类比讯号输入,类比讯号会先进入一个七阶Delta Sigma调变LSI里面(7th Order Delta Sigma Modulation / 1bit Conversion LSI),把类比讯号转为1bit数位讯号。接着就直接把数位讯号传入一个固定电压的高速交换开关线路里。切换什么呢?其实就是做0与1的电压开与关动作。接着再予以放大,放大后的数位讯号兵分二路,一路回授到前端的七阶Delta Sigma调变LSI里,另一路则进入低通滤波网路里,把高于100KHz的讯号滤除。滤除100 KHz以上高频的0与1开关电压则输出去驱动喇叭。
假若输入的是PCM数位讯号,则要先经过一个超取样数位滤波器,然后才能进入七阶Delta Sigma调变LSI。以后的处理程序就与类比讯号相同。至于输入的若是SACD讯号,那就直接进入七阶Delta Sigma调变LSI。从以上观之,我们可以了解Sharp的数位综合扩大机里,最关键的零组件就是一个七阶Delta Sigma调变LSI,一组Power Switching Circuit,以及一组最末端的低通滤波网路。
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如果输入10 KHz方波时,DSD录音方式与44.1KHz / 16 bit系统的方波输出比较。
PWM与Equibit数位放大
接下来,我们来看看Tact的数位放大是怎么动作的。Tact的数位扩大机是直接把数位讯源的PCM(Pulse Code Modulation)讯号先经过一个八倍超取样的数位滤波器,处理过的PCM数位讯号才送入一个叫做Equibit的DSP内,把它转变成PWM(Pulse Width Modulation)的数位讯号,这种PWM数位讯号是一种高度相同、宽度不同的方波讯号,看起来就像声波的疏密结构。事实上,PWM讯号与Bit Stream讯号看起像O一样的,所以也有人把Bit Stream数位讯号称为PWM(有关PWM,文后将再提及)。PWM讯号再经过左右声道Equibit输出模组与类比低通滤波线路(把60 KHz以上频率滤除),最后借着这种PWM数位讯号产生非常高速的强力开与关动作去推动喇叭。
到底这强力的开与关数位动作(等于就是0与1的数位讯号)是怎么推动喇叭发声的呢?就像我们用电池来测试喇叭单体,正接振膜就像前推,反接振膜就像后缩。数位扩大机就是把这个电池(Power)正反的动作以非常高速的状态进行,也就是利用PWM数位讯号去驱动一个高速的切换器(Switcher),藉以控制喇叭单体的发声。到底这个切换器速度有多快呢?一秒切换九千八百万次,也就是说它的速度高达98,000,000 Hz。至于推动喇叭的能源当然要从电源供应器供应。