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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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发表于 2022-10-13 20:13 |只看楼主
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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