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音响数字时代你必需知道的事 : DAC的介质跟传输模式

你需要DAC吗?DAC的好处是什么?

DAC是数字模拟转换器,如果还不了解DAC在音响中扮演的角色可看小编之前的文章,如果你用电脑当音源,电脑主机内置的声卡通常用料等级不高加上周围环境电磁波的干扰,都会损害音乐的音质,还可能会有电流底躁的问题,一旦你电脑喇叭等级到一定水准,这些缺点你会很容易发现,动态低频不好,细节被底躁盖住听不见了,如果你对音质更为讲究,最快可以解决这些问题,不是升级USB声卡就是外接DAC了!外接式DAC可以让数字、模拟转换的步骤在外接式DAC中处理,避免信号在电脑里面受到干扰,造成信号衰减或是产生杂音。

DAC数字输入介质种类

外接式DAC无论在解码晶片、模拟放大、电源供应等方面,制作和设计都比一般内置声卡更加讲究,是提升电脑音乐播放的利器。而电脑或者CD还是其他媒体拨放器跟DAC之间的连结,需透过「数字传输介质」输入信号,常见的有以下几种:S/PDIF、USB、Firewire、AES / EBU、HDMI等,而S/PDIF及USB最为普遍,下面简介一下各个输入介质,会对于你选购DAC有帮助!

  1. S/PDIF : Sony/Philips Digital Interface Format:是一种数字传输介质,可使用光纤或同轴电缆输出,把音源输出至解码器上,能保持高保真度的输出结。S/PDIF是Sony和Philips两大制造业巨头在80年代为家用器材所制定出来的数字信号传输介质,主要应用于CD播放器。但后来因为个人化电脑跟笔电的普及,逐渐被USB超越取代。
  2. USB:主要因为电脑、笔电、手机的普及化,取代传统CD播放器,以USB作为传输介质的「USB DAC」就趁势崛起。
  3. Firewire:IEEE1394,别名火线(FireWire)介质,是由苹果公司领导的开发联盟开发的一种高速传送介质,和USB差不多时间出来的数字介质,规格上比USB还要好一些,专业录音领域多偏好Firewire,可是因为安装设定便利性不及USB,慢慢地就演变为USB独大的局面。
  4. AES/EBU:AES/EBU是美国音频工程协会与欧洲广播联盟使用之传输方式,也是平衡传输的方式之一,一般使用BNC接头的数字输出,理论上研究结果,光纤输出之时基误差(Jitter)比同轴输出来得大,又AES/EBU使用平衡插座连接,使数字信号的干扰降低,听起来比同轴传输声音纯净,常用于高阶DAC机种。

芯片间的I²S传输协定

Audiolab 的经典M-DAC+

英国知名大厂Audiolab 的经典M-DAC+ 的输出入介质非常的完整

上述如S/PDIF或USB等信号在传送给DAC芯片还需要转换成DAC芯片看的懂的I²S信号,而接收S/PDIF跟USB信号的为接收芯片,接收芯片在转化成I²S信号,才有办法再进行后续的数字模拟转换,I²S (inter-IC Sound)是IC间传输数字音源资料的一种介质标准,意指在晶片间传递音源的传输协定(Protocol),相对于S/PDIF或USB与接收芯片间的长距离传输,I²S是种短距离的信号传输。

同步跟非同步

传送的音源数字格式都必须拥有两大要素,数据(Data)跟频率(Clock),而不论长距离跟短距离的音源数据传输,发送端与接收端都必须要协调彼此间的步伐,接送与发送步调需要保持一致性,才能如实的传递资料,而「同步模式」就是指发送端把数据(Data)跟频率(Clock)同时传给接收端,S/PDIF会将Clock编码进Data里一起传送,I²S则可同时分别传送Clock与Data,这两种方式都算是同步模式。

而USB介质当初设计时只能单独传输Data,无法同步传输Clock,因此发送端与接收端须有各自的Clock,两端各依照自己的Clock工作,称为「非同步模式」。USB本身是一个复杂的协定,发送端(电脑)跟接收端(USB DAC)两边要如何在各自的Clock工作是很有挑战性的,下面来谈谈USB DAC的三种传输工作模式。

USB DAC 的三种传输模式 :

这边小编用灌溉农田的水车理论来说明,希望让大家比要好了解不会太烧脑?,如下图,假设传递信号(水) 就像是水源(发送端Source,电脑)与水车(接收端Sink,USB DAC),水源跟水车为了让蓄水池(DAC信号暂存区) 维持一定的水位,水源的水流量跟水车的转速的节奏默契很重要,保持一定的水位,如果水位忽上忽下,这样会让音乐信号接收断断续续,音质就变差了,因此USB Audio 与电脑间协定出三种传输管理模式: 同步模式(Synchronous)、 自适应模式(Self Adaptive)与异步传输模式(Asynchronous) 。

USB DAC 的三种传输模式:农田灌溉

  1. 同步模式(Synchronous):水源水的流量跟水车的转速双方都维持各自间的节奏投球机,依照「默契」传递水(信号),就可以保持一定的水位,使信号缓冲区稳定,这种是最简单的传输模式,但如果自来水的水压不稳定,虽然水龙头开口固定,导致水量忽大忽小,或者是水车转速控制不好,就可能发生蓄水池溢位或干掉的现象,造成漏收信号的问题,影响音质,这种模式通常会用在比较低阶的USB电脑喇叭,音质不那么要求。
  2. 自适应模式(Self Adaptive):跟同步模式不同的是,万一水源水压发生不稳定,但是水车可以调整自身的转速来维持蓄水池水位,改良了同步模式的缺点,但也有可能发生水车无法预测好水量的变化导致转速调整错误反而使蓄水池水位更不稳定。
  3. 异步传输模式(Asynchronous):如果水龙头在固定开口大小的状况下,水车把自己的转速节奏让自来水公司知道,去修正他们该控制怎样的水压,这样就可以很正确的控制水位,不会发生信号漏收的问题,理论上这是最好的控制方式,水车还可以加上好的振荡器、甚至是原子钟,就会更正确的Clock资讯,有更低失真的信号传输。

USB DAC的优缺点

因为现在每台电脑、笔电都会有USB介质,USB DAC自然成为时下最常见的数字模拟转换器,但因为USB界面是针对电脑设计的,不是针对音响设计的,而现代人使用电脑时,常「多工」处理很多事情,一边播放高解析度音乐,一边上网用社群软体,一边玩线上游戏,所以听音乐同时又会有聊天提示声,但只有一个声道出声,这时候就要对这些不同取样率的音源进行「混音」的工作,就必须对不同的音源做取样率转换(SRC, sampling rate conversion)处理,非常的复杂就会影响音质,但有别于其他传输介质,USB的高频宽传输可轻松传输高规格高解析音源档案,且携带式的USBDAC不需额外接电源供应器,由电脑主机直接供电,体积小便利携带,可满足大部分音响发烧友的需求。


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