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說到“解碼器”，相信影音行業(yè)人士以及音響發(fā)燒友對它并不陌生，解碼器是一種將離散型數(shù)字信號還原為連續(xù)性模擬信號的器材或部件，被廣泛地用于影音設(shè)備、通訊設(shè)備、電腦等與影像，或聲音有關(guān)的數(shù)碼電子產(chǎn)品里面。
在我們的影音行業(yè)和發(fā)燒友里面，對解碼器的定義，通常就是指在兩聲道立體聲音響系統(tǒng)里面數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC、Digital to Analog Converter）和家庭影院系統(tǒng)里面的環(huán)繞聲處理器(Surround Sound Processor)這兩種設(shè)備。它們都是我們影音系統(tǒng)中幾乎必備的器材設(shè)備，也是決定聲音品質(zhì)的最關(guān)鍵設(shè)備之一，是優(yōu)美音樂和震撼音效的源泉。
隨著時代和科技的發(fā)展，保存數(shù)字音樂的存儲設(shè)備不斷變化的情況下，解碼器無論從支持?jǐn)?shù)字音頻規(guī)格、性能、功能、輸入/輸出接口、操作方式以及體積上都出現(xiàn)了很大的變化。正是因?yàn)榻獯a器出現(xiàn)變化，使得數(shù)字音樂播放系統(tǒng)的組建變得多樣化。與此同時，在發(fā)展的道路上也出現(xiàn)過很多優(yōu)秀的代表作品，讓不同時期的發(fā)燒友津津樂道。
所以，在本期的專題策劃中，我們分別以數(shù)模轉(zhuǎn)換器和環(huán)繞聲處理器來展開話題，暢談一下它們的設(shè)計、發(fā)展以及應(yīng)用，為大家解讀它們的過去與未來，目的是讓大家了解它們的方方面面。
第一臺數(shù)碼錄音機(jī)，Denon DN-023R，8通道設(shè)計，左邊部分就是它的數(shù)模轉(zhuǎn)換器
SONY家用級數(shù)模轉(zhuǎn)換器PCM-701ES（上），下面為用于存儲數(shù)碼信號的錄像機(jī)
SONY PCM-1630專業(yè)級數(shù)碼音頻處理器，1985年推出，是最早期用于CD母版制作的處理器之一
數(shù)模轉(zhuǎn)換器篇
關(guān)于數(shù)模轉(zhuǎn)換器，不得不提的一些歷史
在說數(shù)模轉(zhuǎn)換器之前，不得不提到另外一個名字，那就是PCM（Pulse Code Modulation），中文名稱“脈沖編碼調(diào)制”。這個東西在上世紀(jì)30年代就提出，早期的PCM在分辨率和采樣頻率方面都很低，只用于通訊領(lǐng)域上面作為語音傳輸。直到60年代末期（第一臺PCM數(shù)碼錄音機(jī)由JapanBroadcasting Corporation推出，為試驗(yàn)機(jī)型，量化精度為12bit、采樣頻率為30kHz），PCM才開始應(yīng)用在音響設(shè)備上面，而80年代初期推出的CD唱片就是PCM的載體之一，規(guī)格為16bit/44.1kHz，正因?yàn)镃D唱片的出現(xiàn)，使得PCM在家用音響設(shè)備上的應(yīng)用得到迅速的發(fā)展。
但在CD唱片推出之前，那是通過什么方式來存儲、傳輸和處理PCM信號的呢？答案就是一臺錄像機(jī)和一臺PCM處理器，記錄媒體就是磁質(zhì)錄像帶，而這臺PCM處理器擔(dān)任數(shù)模轉(zhuǎn)換的角色，采用這種方式存儲和播放PCM數(shù)碼音樂的設(shè)備是由日本人發(fā)明出來，而第一個把這種設(shè)備做出來的公司就是Denon，型號為DN-023R，量化精度13bit，采樣頻率為47.25kHz，8通道設(shè)計，之后松下、日立、SONY、JVC等日本公司都相繼推出自己的PCM數(shù)碼播放產(chǎn)品。
由于錄像機(jī)和錄像帶本身的設(shè)計并不是用于存儲和回放PCM的設(shè)備，所以必須對PCM信號進(jìn)行“加工”，變成適合錄像帶能存儲，錄像機(jī)能讀取的信號才行。因此，在錄制音樂的時候，先把模擬音頻信號變成PCM信號，然后再通過一個PCM編碼電路將PCM變成視頻信號（PAL或NTSC制式），這樣就可以記錄在錄像帶里面?；胤艜r就是逆過程，先把視頻信號進(jìn)行解碼，還原成PCM信號，最后再做數(shù)模轉(zhuǎn)換，最終變成模擬音頻信號輸出。
不過，這些產(chǎn)品很多都沒有進(jìn)入中國市場，那是因?yàn)閮r格實(shí)在太貴了，當(dāng)年能買得起的都是超級玩家級別！但比較有名的當(dāng)屬SONY公司在80年代初推出的PCM-1610、PCM-1630兩款用于制作CD母版的專業(yè)級PCM處理器，然后搭配經(jīng)過改裝的SONY廣播級錄像機(jī)（如：DMR-4000、DMR-2000）用于錄音，當(dāng)時它們都被各大唱片公司，以及CD唱片生產(chǎn)廠使用，是最早期錄音行業(yè)一個公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。而家用機(jī)里面則有PCM-F1、PCM-701ES、PCM-501ES、PCM-1等機(jī)型。
此外，JVC公司也推出過用于制作CD唱片母版的VP-900系統(tǒng)，競爭對手就是SONY PCM-1630，但在印象當(dāng)中使用VP-900的唱片公司并不多見，RCA是其中之一，畢竟JVC和RCA公司之間有著密不可分的關(guān)系呀！
Pacific Microsonics推出的PMD100 HDCD數(shù)碼濾波芯片，提供給家用音響產(chǎn)品使用
美國RR公司推出的HDCD碟在聲音制作方面十分出眾，基本上所推出HDCD唱片都是示范級唱片
Spectral Audio SDR-2000數(shù)模轉(zhuǎn)換器是公認(rèn)的HDCD唱片重播的標(biāo)桿
Pacific Microsonics專門為制作高質(zhì)量HDCD而設(shè)計的Model 2 專業(yè)級ADDA轉(zhuǎn)換器
支持HDCD解碼的CD機(jī)，或數(shù)模轉(zhuǎn)換器都印有HDCD Logo,而且還有HDCD指示燈，一旦播放HDCD時，指示燈就會亮起
曇花一現(xiàn)的HDCD解碼器
HDCD解碼器，那是90年代初期出現(xiàn)的一種能支持HDCD解碼能力的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。要了解HDCD解碼器，我想還是從HDCD本身開始說起。HDCD由美國Pacific Microsonics公司（2000年被微軟公司收購）在開發(fā)的一種數(shù)碼唱片制作和回放技術(shù)，創(chuàng)始人分別是Keith O·Johnson和Michael W.pflaumer。HDCD唱片的特點(diǎn)在于，在不改變CD唱片規(guī)格的情況下提升聲音品質(zhì)。也就是說，HDCD唱片的規(guī)格依然是16bit/44.1kHz。HDCD唱片的母帶采用20bit/88.2kHz規(guī)格進(jìn)行制作，然后再經(jīng)過HDCD編碼器變成16bit/44.1kHz。
HDCD唱片里面都有2個隱藏碼，分別為Peak Extend（峰值擴(kuò)展碼）和Low Level Range Extend（低電平范圍擴(kuò)展碼），用于擴(kuò)展動態(tài)范圍和優(yōu)化弱音細(xì)節(jié)。因此，HDCD需要解碼器本身具備HDCD處理能力才能對隱藏碼進(jìn)行處理，將16bit/44.1kHz擴(kuò)展成20bit/88.2kHz規(guī)格的PCM信號，然后再通過一個20bit的DAC芯片進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，否則只能作為普通CD唱片來播放。為此，Pacific Microsonics先后開發(fā)出PMD100和PMD200這兩款HDCD數(shù)字濾波芯片給音響廠商使用。音響廠商只需要再搭配一只20bit （或更高）的DAC芯片就可以完成HDCD解碼器的主體部分。后來，HDCD解碼功能直接融入到DAC芯片里面。當(dāng)中，最有名的當(dāng)屬Burr-Brown公司（現(xiàn)為T.I公司一部分）的PCM 63PK DAC芯片，20bit精度，R-2R結(jié)構(gòu)，16倍超采樣，信噪比達(dá)到116dB（A計權(quán)）！當(dāng)時被好多高端器材所選用，如：Krell Studio、Reference 64、Linn NUMERIK、THETA G3Pro等型號的解碼器。
盡管HDCD在音響史上屬于曇花一現(xiàn)的產(chǎn)品，現(xiàn)在年輕一代的發(fā)燒友估計知道它的都已經(jīng)不多了。但有一點(diǎn)可以肯定的是，Pacific Microsonics公司當(dāng)年為了推廣HDCD真的花了很多的心血，不但推出PMD100和PMD200兩款HDCD數(shù)字濾波芯片，還推出Model One和Model Two這兩款錄音室級別的AD/DA轉(zhuǎn)換器給唱片公司用于制作高質(zhì)量的HDCD唱片之用，涵蓋了制作源頭和后期回放，甚至創(chuàng)始人之一的Keith O·Johnson還是著名Hi-End Spectral Audio的創(chuàng)始人，他設(shè)計的CD機(jī)和解碼器更被譽(yù)為HDCD唱片的標(biāo)桿。
可是在實(shí)際上，真正的HDCD片源并不多，其中以RR公司的錄音最為有名，以交響樂為主，以強(qiáng)悍的動態(tài)和寬廣的音場讓發(fā)燒友們印象深刻，幾乎每一張唱片都是示范級的制作。到底聽HDCD是一種什么樣的感受？筆者曾經(jīng)有幸收過一臺二手的Krell Peference 64旗艦解碼器，而且手上也保留著RR公司出品的HDCD唱片。我總覺得HDCD唱片的輸出電平比一般的唱片更大一些，弱音細(xì)節(jié)明顯更多豐富，動態(tài)明顯更強(qiáng)，且透明度更好，加上Krell Peference 64解碼器本身就是以動態(tài)、音場和低音的權(quán)威感而聞名，配上大口徑的落地音箱聽RR的交響樂，那種君臨天下，威風(fēng)凜凜的感覺實(shí)在太爽了。
Pacific Microsonics專門為制作高質(zhì)量HDCD而設(shè)計的Model 2 專業(yè)級ADDA轉(zhuǎn)換器
Prismsound DA-2也是使用DAC7的方案，TDA1547部分以4片并聯(lián)輸出，讓聲音更厚，動態(tài)更大
Marantz SA-1 SACD機(jī)的數(shù)模轉(zhuǎn)換部分就是采用DAC7方案
Emmlabs推出的數(shù)模轉(zhuǎn)換器為真正的1bit DSD數(shù)模轉(zhuǎn)換器之一
PHILIPS TDA1307配TDA1547是DAC7的其中一個數(shù)模轉(zhuǎn)換方案
1 bit殺到！與多bit爭天下
關(guān)于1bit解碼技術(shù)，對于稍為資深一點(diǎn)的發(fā)燒友都會知道，很多名機(jī)都采用這種技術(shù)。當(dāng)中最有名的1bit解碼器當(dāng)屬Philips的BitStream技術(shù)。Philips公司當(dāng)初推出BitStream技術(shù)的目的是為了降低DAC的制作成本，同時又要保證有良好的性能，畢竟采用R-2R階梯式電阻網(wǎng)絡(luò)的多bit DAC芯片，對電阻的精度和溫漂系數(shù)要求很高，且隨著DAC的精度提高而提高，制作成本必然提高，不利于在市場上推廣，而1bit解碼技術(shù)則是采用1bit DAC再通過強(qiáng)勁的數(shù)字濾波來實(shí)現(xiàn)高性能。
BitStream技術(shù)著名的代表作品就是1991年推出的DAC-7 1bit DAC架構(gòu)，由SAA7350搭配TDA1547構(gòu)成。其中，SAA7350負(fù)責(zé)24倍過采樣和三階噪聲整形，TDA1547則是一個由開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的DAC芯片。這樣做法的目的是將過采樣和噪聲整形部分與DAC部分獨(dú)立，減少對相互干擾，可以很好地提升DAC的信噪比。
在工作流程方面，DAC-7會先把PCM信號經(jīng)過8倍超采樣，然后進(jìn)入SAA7350后再經(jīng)過24倍超采樣和三階噪聲整形之后調(diào)變成1bit/8.47MHz，最后經(jīng)過TDA1547 DAC芯片來還原成模擬音頻信號。后來Philips公司將DAC-7架構(gòu)進(jìn)行改良，演變成TDA1307配TDA1547的方案，稱為DF-7，其信噪比達(dá)到142dB，動態(tài)范圍達(dá)到137dB！采用DAC-7架構(gòu)絕大部分是歐洲機(jī)型，像Philips LHH900R、800R、Marantz SA-1 SACD機(jī)，還有16bit/44.1kHz神器之稱的PrismSound DA-1母帶級解碼器都是采用DAC-7架構(gòu)。
1bit解碼技術(shù)除了Philips公司的BitStream之外，還有Panasonic的MASH以及Delta-Sigma BitStream。MASH基本很少見，而Delta-Sigma BitStream倒是現(xiàn)在非常流行的方式，像現(xiàn)在著名的ESS、AKM、Curric Logic、T.I出品的DAC芯片采用Delta-Sigma架構(gòu)。此外，有些具備軟件算法編寫能力的廠商，如，dCS、Chord等廠商就采用自己的算法來實(shí)現(xiàn)Delta-Sigma，而且現(xiàn)在的Delta-Sigma DAC芯片也不是純粹的1bit，而是Delta-Sigma加上特的方式工作，不僅能支持高規(guī)格的數(shù)字音頻信號，還擁有優(yōu)秀的信噪比和動態(tài)范圍。
Sharp DX-SX1 SACD機(jī)，與同廠的數(shù)碼功放搭配可使用1bit i-Link接口連接，實(shí)現(xiàn)1bit傳輸
Sharp SM-SX100 1bit數(shù)碼功放
（未完待續(xù)）
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