DAC相關用詞及基礎知識

jackt · 發表於 2013-11-27 17:43

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本帖最後由 jackt 於 2013-11-28 11:16 編輯

為了使更多入門使用者，了解關於DAC的相關用詞及知識，小弟整理些少相關詞彙及心得以供各位參考，如有錯漏，請不用客氣指出錯處，感謝！

輸入介面：標準有 S/PDIF (Coaxial, Toslink)、AES (BNC, XLR)，其他有 iLink (FW400, FW800)、Fiber Optic (ST)、I2S (RJ-45, HDMI)、USB (Type B：USB 1.0, 2.0, 3.0) 等。

S/PDIF：Sony / Philips Digital Interconnect Format (或 Sony Philips Digital Interface) 屬於最常見的一種數碼傳輸方式，常稱為 (數碼)同軸線，一般以RCA做插頭，使用75-ohm同軸接線，採用AES3轉輸協定，頻寬一般最大為兩聲道24/192，可以 Bitstream 型式傳5.1/7.1多聲道 Dolby/DTS 壓縮音效，Data及Clock訊號整合一起傳輸，線長最多10米，適合一般家用產品。

TOSLINK：TOShiba LINK 屬於S/PDIF的變種，常稱為光纖線，一般以TOSLINK做插頭，也有使用3.5mm立體聲插頭的 Mini TOSLINK 格式 (Apple 產品多用)，使用光纖接線，平價多以塑料作光纖的材料，高價產品則以玻璃作材料，採用AES3轉輸協定，頻寬一般最大為兩聲道24/96，可以 Bitstream 型式傳5.1/7.1多聲道 Dolby/DTS 壓縮音效，Data及Clock訊號整合一起傳輸，線長最多10米，適合一般家用產品。

AES：或稱AES/EBU，是 Audio Engineering Society 和 European Broadcasting Union 機構的名稱，正式為AES3轉輸協定，有 Balanced (XLR) 和 Unbalanced (BNC) 兩種，頻寬一般最大為兩聲道24/384，Data及Clock訊號整合一起傳輸，一般多用XLR插頭，使用110-ohm差動式接線，線長最多1000米，也有使用BNC插頭，使用75-ohm同軸接線，線長最多100米，兩者多為錄音室使用，亦有一種使用雙AES接線，每一條線傳一聲道，可以加大頻寬，但較少產品使用。

I2S：或稱IIS, Integrated Interchip Sound 是晶片與晶片之間的傳輸協定，一般會用作內部傳輸，所以傳輸距離很短，現在有不少廠家將它改成外部傳輸，用RJ-45或HDMI接頭，使用低電壓差動式或雙絞線，頻寬很大 (約八聲道32/768)，Data及Clock訊號有獨立線路傳輸，Jitter較低，最近有很多高級機種增設這種介面，但會有不兼容情況出現，由於傳輸距離短，只適合家用產品。

USB：Universal Serial Bus 常用於電腦產品，最近流行CAS多以USB作介面，初時只作低速電腦周邊產品傳輸使用，USB 1.0 最高頻寬為 12Mbps，用於音效方面最高只能傳兩聲道24/96 PCM格式，當使用 USB 2.0 時最高頻寬為 480Mbps，音效方面最高可傳約八聲道32/768 PCM格式，由於電腦內部只用PCM作聲音處理，所以並不支援DSD格式，但最近業界人士將DSD嵌入PCM內，或稱DoP DSD-over-PCM，所以現時能支援DSD播放。

PCM：Pulse Code Modulation 是一種數位訊號儲存方式，類似座標的作法，X軸為電壓，用不同高度 (bits) 轉成數字儲存，Y軸為時間，用不同頻率 (sample) 代替數字儲存，大部分錄音、製作和產品均使用PCM編碼。

DSD：Direct Stream Digital 由 SONY / Philips 所制定，屬於 Pulse-density Modulation 的一種，是最接近 Analog 的儲存方式，可以直接經過電路出 Analog 訊號。現時很多DAC標榜可解DSD訊號，提升產品的賣點，不過只有少量錄音使用全DSD模式進行。

Sample Format：可接受的輸入格式，以PCM為例，是 bit rate 和 sample rate 的組合，CD格式為 16 bit 44.1kHz，可寫成16/44.1，一般舊款解碼最高可接受24/192格式。

Sample Rate：主要由兩種頻率開始演化，分別是CD格式的44.1kHz，與及電腦／錄音室用的48kHz，然後再引伸至各自的倍頻，如44.1kHz的88.2、176.4或以上，48kHz的96、192或以上，而DSD64即是用44.1kHz的64倍倍頻，DSD128即128倍。

Bit Rate：有多bit或1 bit，通常PCM會用多bit數，DSD會用1 bit。PCM的bit數表示電壓高低，一般PCM有16 bit (CD)、20 bit (HDCD)、24 bit、32 bit 等，也可當作解像度，越高越理想。而DSD只有1 bit，表示電壓上升或下降，這是最接近 Analog 的做法。也有些會使用其他bit數，例如dCS的 Ring DAC 用5 bit。

Up-sample：升頻即是將低的 sample rate (如CD的16/44.1) 升做高的 sample rate (如24/192)，通過此方法提升質素。

Re-sample：可以由不同的頻率轉成其他頻率，即是 Up-sample 或者 Down-sample 處理。

Over-sample：較舊的數字式處理，通過此方法提升質素，一般可以是8倍、16倍或以上，用此方法可減低做 Filtering 所需的成本。

NOS：Non Over Sample 所指是不使用任何升頻或倍頻，這是最早的產物。現時有些人主張要做到聲音自然，就不需要用任何升頻或倍頻，它會做成人工化的聲音。

Filtering：分 Digital Filter 和 Analog Filter 兩種，本來 Filter 用來減低某些訊號輸出，但後來發現 Filter 有助提升聽感，以後的產品更可讓用戶選擇，用不同的 Filter 做出不同的效果。現時也有些爭論關於使用或不使用 Filter 的優劣，有些人會覺得質素改善，有些人覺得人工化了。

DSP：Digital Signal Processing 一般將輸入重新整理，以制成所需的訊號。通過DSP可用來作升頻、Digital Filter 等。同時亦需要很高 Programming 的技巧，現時高級DAC差不多全部使用DSP。

Jitter：訊號在數碼傳輸時或電路內所造成的不穩定影響，以 second 做單位，100 pS 以上有明顯的失真，當然做到越低越好，所以有產品做到幾十飛秒。

Clock：造成 Jitter 的主要因素在於不準確和不穩定的時鍾。時鐘在一般DAC內有兩個，支援44.1k或48k的頻率，也有的只用一個，成本和質素會有所下降。又有內置和外置之分，內置成本比較低，適合單一產品，外置時鐘可提供多件數碼器材同步參考，減低傳輸時的 jitter 產生。

PLL：Phase Lock Loop 簡單的訊號鎖定技術，被動式設計，簡單方法減少 Jitter。

Buffering：DAC內有RAM做資料儲存，用這方法可降低 Jitter。

Async USB：非同步傳輸作用和 buffering 差不多，可減少 Jitter 產生。

FPGA：Field-Programmable Gate Array 可編程電路，無需用電子零件作電路，需要很高的編程知識，現在高階機流行的製作都會使用。

R2R：或稱 Resistor Ladder，是一種由電阻建成的簡單數位轉換電路，只能解PCM編碼，亦是最早期所使用的解碼方式，一般會用解碼晶片作為解碼的核心，也有用一組電阻建構而成，或稱 Discrete R2R。這種方法比較直接和快速，低bit數時會很有效，但高bit數時效果會變差，因為電阻阻値誤差大，現在比較少DAC會採用。為了解決誤差問題，有些廠會用高精度電阻 (誤差 0.1~0.01%) 建構 Discrete R2R，效果很好但極之昂貴，只有極小數廠商使用，因為多1 bit 時要用多一倍電阻，24 bit 時會用上超多電阻。

Delta Sigma：現代常見的晶片都使用 Delta Sigma 技術，解碼方式有如 DSD 那樣，先將數碼流轉成 1 bit 後才解碼，好處是價格較低，而且加上 digital filter 後效果亦不錯，另一好處是可解PCM和DSD，所以比較多廠商使用。有些人不喜歡用 Delta Sigma 方式，因為一定要用 digital filter 才能產生 Analog 訊號，他們覺得這樣會增加人為色彩。