基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與DSD技術(shù)的汽車(chē)音樂(lè)主機(jī)

莊躍龍

摘 要：車(chē)主總是感到車(chē)載音響的CD音源不足，MP3效果不佳，希望車(chē)載音樂(lè)一是有大量的節(jié)目可選，二是音質(zhì)好，網(wǎng)絡(luò)上有大量的DSD等格式的無(wú)損音樂(lè)，但一般車(chē)載音響播放不了。分析對(duì)比了來(lái)源于SACD的DSD、對(duì)CD的PCM的音樂(lè)編碼原理差異和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，然后分析和介紹歌航DSD云主機(jī)如何創(chuàng)造性地采用DSD等解碼技術(shù)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，來(lái)滿(mǎn)足車(chē)主們對(duì)豐富、優(yōu)質(zhì)無(wú)損的需求。

關(guān)鍵詞：DSD；PCM；主機(jī)；APP

一、引言

美妙的音樂(lè)總是令人心動(dòng)，在密閉的汽車(chē)車(chē)廂里，讓流射的音符纏繞周遭，是一種沁人心脾的快感。汽車(chē)音響是汽車(chē)的標(biāo)配，提升了汽車(chē)生活的品質(zhì)。然而，車(chē)主們發(fā)現(xiàn)，即使車(chē)載音響再好，開(kāi)車(chē)過(guò)程中，好聽(tīng)的音樂(lè)總是捉襟見(jiàn)肘，要么是沒(méi)有音源，要么是音質(zhì)不好。目前汽車(chē)音響的音源主要來(lái)自CD和MP3。人們經(jīng)常遇到一種情況，聽(tīng)到了一些動(dòng)心的音樂(lè)，想找來(lái)音源以便車(chē)?yán)镄蕾p，然而高品質(zhì)的CD卻遍尋不到，盜版CD的嘈雜令人難以忍受，MP3的音質(zhì)也差強(qiáng)人意。

有一種超級(jí)CD（SACD），由索尼和飛利浦公司研發(fā)，使用DSD編碼技術(shù)，音質(zhì)比CD更優(yōu)，但播放SACD光碟需要昂貴的專(zhuān)用SACD機(jī)，這不是移動(dòng)的汽車(chē)所適宜的。

車(chē)主們總是希望能聽(tīng)到高品質(zhì)的、自己又喜歡的音樂(lè)節(jié)目，這歸結(jié)起來(lái)有兩點(diǎn)，一是有大量的節(jié)目可選，二是音質(zhì)好。福建歌航電子不久前推出的DSD云主機(jī)，在很大程度上滿(mǎn)足車(chē)主的需求。該主機(jī)連接移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了海量的資源，同時(shí)又兼具PCM和DSD解碼技術(shù)，能播放DSD等格式的無(wú)損音樂(lè)，實(shí)現(xiàn)音源的高品質(zhì)。

二、音頻數(shù)字化的PCM與DSD

眾所周知的，目前互聯(lián)網(wǎng)上MP3格式的音樂(lè)節(jié)目資源最多，那么，CD、MP3、PCM、SACD、DSD等是什么意思，有何區(qū)別呢？

CD、MP3、PCM、SACD、DSD等都是數(shù)字音樂(lè)所使用的技術(shù)。CD（Compact Disc，又叫激光唱片），大家知道它是音樂(lè)的物理載體，錄制了用PCM（脈沖編碼調(diào)制）技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化的音樂(lè)。

MP3（Moving Picture Experts Group Audio Layer III，動(dòng)態(tài)影像專(zhuān)家壓縮標(biāo)準(zhǔn)音頻層面3）是音頻壓縮技術(shù)，來(lái)源于PCM音頻。它抽掉PCM（脈沖編碼調(diào)制）音頻數(shù)據(jù)的一些時(shí)隙，以達(dá)到縮小音頻數(shù)據(jù)體積（容量）的目的。因?yàn)镸P3損失了音樂(lè)的時(shí)隙成分，所以它是有損格式，聽(tīng)感上不如原始CD，壓縮率越高，聽(tīng)感越差。

DSD（Direct Stream Digital，直接數(shù)字流）也是一種音頻數(shù)字編碼技術(shù)，SACD用它錄制音樂(lè)，能做到更高的取樣率，因此失真比PCM小。

具體來(lái)說(shuō)，PCM是模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)取樣、量化（如圖1），再將每個(gè)量化值編成n位二進(jìn)制代碼。因此，每個(gè)量化值對(duì)應(yīng)的PCM碼都占用多比特，用于代表原信號(hào)的絕對(duì)值。設(shè)取樣頻率為fs，即取樣間隔為T(mén)s，一秒鐘的模擬信號(hào)編碼后的比特?cái)?shù)為nfs。

DSD的基本原理是增量調(diào)制，簡(jiǎn)單增量調(diào)制是把量化值與前一個(gè)量化值相比較，大則編碼為1，小則編碼為0，不變則編碼為01交替，如圖2。因此，每個(gè)量化值只用1比特代碼，用于表示原信號(hào)的相對(duì)值。一秒鐘的模擬信號(hào)編碼后的比特?cái)?shù)為fs，比PCM少n倍。

由上可見(jiàn)，若是限制于同樣的數(shù)據(jù)容量，DSD可以把取樣間隔縮小很多倍，大大降低了量化的誤差，達(dá)到更高的保真度，而且解碼也更直接更簡(jiǎn)單。

當(dāng)然，實(shí)際的DSD技術(shù)不會(huì)這么簡(jiǎn)單，采用的是在這基礎(chǔ)上完善起來(lái)的△-∑（數(shù)字音節(jié)壓擴(kuò)調(diào)制）技術(shù)，再加密、封裝。

三、數(shù)字音頻的播放

CD機(jī)是大家所熟知的最早的數(shù)字音頻（音樂(lè)）播放器，能讀取、解碼光盤(pán)上的PCM格式的音頻。MP3因存儲(chǔ)、互聯(lián)網(wǎng)傳播而興起，既能硬件解碼，也能軟件解碼，還能網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)播放，因此獲得廣泛流行。DSD音樂(lè)有專(zhuān)利限制，最早錄制在SACD上，不能在網(wǎng)絡(luò)上傳播，需要SACD播放機(jī)才能讀取、解密和解碼，因此雖然音質(zhì)極佳，也未能流行起來(lái)。

隨著DSD被破解，以及索尼對(duì)DSD音樂(lè)的逐步開(kāi)放，讓它也能網(wǎng)絡(luò)傳播，近來(lái)網(wǎng)絡(luò)上DSD格式的音樂(lè)資源多了起來(lái)，陸續(xù)也有一些DSD播放器出現(xiàn)。此類(lèi)播放器的核心是支持DSD解碼的DAC集成電路，DAC的品質(zhì)，決定了播放的效果。目前比較有代表性的DAC如AK4490/95、ES9012/18、等等。

在DSD的軟件播放上，盡管有不少愛(ài)好者不斷的嘗試，但迄今為止，還沒(méi)出現(xiàn)廣為熟知的成熟的DSD播放軟件。另外，一個(gè)常識(shí)是，播放軟件再好，一般也不如硬件播放器的重現(xiàn)效果。

歌航的DSD云主機(jī)，采用AK4490/95解碼芯片，AK4495的主要參數(shù)如下[1]：

128x Over sampling

Sampling Rate： 30kHz ～ 768kHz

32-bit 8x Digital Filter

High Tolerance to Clock Jitter

Low Distortion Differential Output

2.8MHz， 5.6MHz DSD Input Support

Digital De-emphasis for 32， 44.1， 48kHz sampling

Soft Mute Digital Attenuator （255 levels and 0.5dB step）

Mono Mode

External Digital Filter Mode THD+N： -101dB， -105dB （Analog Block Power Supply 7V）

DR， S/N： 120dB， 123dB （Mono mode： 126dB， Analog Block Power Supply 7V）

I/F Format： 24/32bit MSB justified， 16/20/24/32bit LSB justified， I2S， DSD

由上述參數(shù)可見(jiàn)，該芯片具有目前最高的指標(biāo)（32bit等），奠定了該主機(jī)極高的解析力，和廣泛的適應(yīng)性。

AK4495的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。由圖可知，該芯片兼容PCM和DSD輸入，所以，機(jī)器能支持DSD高清音樂(lè)播放和8倍于CD音頻格式的DXD 352.8KHz/24bit高清音樂(lè)播放，以及支持WAV/FLAC/APE/AIFF等無(wú)損壓縮音樂(lè)格式播放，滿(mǎn)足用戶(hù)播放各種格式的節(jié)目的需求。

四、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)在汽車(chē)音樂(lè)的應(yīng)用

目前汽車(chē)音響除了CD以外，大多只能再播放U盤(pán)儲(chǔ)存的MP3音樂(lè)，格式有損、音質(zhì)不佳、容量有限。

DSD云主機(jī)自帶wi-fi，能通過(guò)車(chē)載路由器或手機(jī)連接網(wǎng)絡(luò)，在手機(jī)APP的操作下，播放網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)、U盤(pán)里各種格式的無(wú)損音樂(lè)，資源海量、音質(zhì)保證。這是最令人興奮的。DSD技術(shù)結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，是音樂(lè)領(lǐng)域的一大創(chuàng)新。

主機(jī)如圖4。

手機(jī)APP界面如圖5。通過(guò)APP，可以進(jìn)行音源選擇、下載，還能對(duì)音效進(jìn)行控制。

該主機(jī)還帶遙控器，如圖6，可夾于方向盤(pán)上，配合車(chē)載液晶屏，方便行車(chē)中的控制。

五、DSD云主機(jī)的音響效果

聆聽(tīng)加裝DSD云主機(jī)的車(chē)載音響播放的DSD音樂(lè)，背景純凈，音色豐滿(mǎn)生動(dòng)、有張力，樂(lè)器發(fā)聲纖毫畢現(xiàn)，不似MP3的單調(diào)嘶啞。因?yàn)闆](méi)有相同節(jié)目的原版CD，無(wú)法準(zhǔn)確對(duì)比CD的效果，但聽(tīng)完DSD音樂(lè)后，再聽(tīng)車(chē)載CD，總覺(jué)得車(chē)載CD播放出來(lái)的音樂(lè)，高低音不足，整體不夠通透。

DSD云主機(jī)的加裝，雖然不復(fù)雜，但也一般需要在專(zhuān)業(yè)汽車(chē)音響改裝店進(jìn)行，以達(dá)到與原車(chē)音響的最佳配合，以及避免損傷原車(chē)電氣系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1] Asahi Kasei Microdevices Corporation （“AKM”）. AK4495S/95[Z].2014，04：1-4.