【专题】把数字变成真实的声音 畅谈音频解码器（连载1）
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说到“解码器”，相信影音行业人士以及音响发烧友对它并不陌生，解码器是一种将离散型数字信号还原为连续性模拟信号的器材或部件，被广泛地用于影音设备、通讯设备、电脑等与影像，或声音有关的数码电子产品里面。
在我们的影音行业和发烧友里面，对解码器的定义，通常就是指在两声道立体声音响系统里面数模转换器（DAC、Digital to Analog Converter）和家庭影院系统里面的环绕声处理器(Surround Sound Processor)这两种设备。它们都是我们影音系统中几乎必备的器材设备，也是决定声音品质的最关键设备之一，是优美音乐和震撼音效的源泉。
随着时代和科技的发展，保存数字音乐的存储设备不断变化的情况下，解码器无论从支持数字音频规格、性能、功能、输入/输出接口、操作方式以及体积上都出现了很大的变化。正是因为解码器出现变化，使得数字音乐播放系统的组建变得多样化。与此同时，在发展的道路上也出现过很多优秀的代表作品，让不同时期的发烧友津津乐道。
所以，在本期的专题策划中，我们分别以数模转换器和环绕声处理器来展开话题，畅谈一下它们的设计、发展以及应用，为大家解读它们的过去与未来，目的是让大家了解它们的方方面面。
第一台数码录音机，Denon DN-023R，8通道设计，左边部分就是它的数模转换器
SONY家用级数模转换器PCM-701ES（上），下面为用于存储数码信号的录像机
SONY PCM-1630专业级数码音频处理器，1985年推出，是最早期用于CD母版制作的处理器之一
数模转换器篇
关于数模转换器，不得不提的一些历史
在说数模转换器之前，不得不提到另外一个名字，那就是PCM（Pulse Code Modulation），中文名称“脉冲编码调制”。这个东西在上世纪30年代就提出，早期的PCM在分辨率和采样频率方面都很低，只用于通讯领域上面作为语音传输。直到60年代末期（第一台PCM数码录音机由JapanBroadcasting Corporation推出，为试验机型，量化精度为12bit、采样频率为30kHz），PCM才开始应用在音响设备上面，而80年代初期推出的CD唱片就是PCM的载体之一，规格为16bit/44.1kHz，正因为CD唱片的出现，使得PCM在家用音响设备上的应用得到迅速的发展。
但在CD唱片推出之前，那是通过什么方式来存储、传输和处理PCM信号的呢？答案就是一台录像机和一台PCM处理器，记录媒体就是磁质录像带，而这台PCM处理器担任数模转换的角色，采用这种方式存储和播放PCM数码音乐的设备是由日本人发明出来，而第一个把这种设备做出来的公司就是Denon，型号为DN-023R，量化精度13bit，采样频率为47.25kHz，8通道设计，之后松下、日立、SONY、JVC等日本公司都相继推出自己的PCM数码播放产品。
由于录像机和录像带本身的设计并不是用于存储和回放PCM的设备，所以必须对PCM信号进行“加工”，变成适合录像带能存储，录像机能读取的信号才行。因此，在录制音乐的时候，先把模拟音频信号变成PCM信号，然后再通过一个PCM编码电路将PCM变成视频信号（PAL或NTSC制式），这样就可以记录在录像带里面。回放时就是逆过程，先把视频信号进行解码，还原成PCM信号，最后再做数模转换，最终变成模拟音频信号输出。
不过，这些产品很多都没有进入中国市场，那是因为价格实在太贵了，当年能买得起的都是超级玩家级别！但比较有名的当属SONY公司在80年代初推出的PCM-1610、PCM-1630两款用于制作CD母版的专业级PCM处理器，然后搭配经过改装的SONY广播级录像机（如：DMR-4000、DMR-2000）用于录音，当时它们都被各大唱片公司，以及CD唱片生产厂使用，是最早期录音行业一个公认的标准。而家用机里面则有PCM-F1、PCM-701ES、PCM-501ES、PCM-1等机型。
此外，JVC公司也推出过用于制作CD唱片母版的VP-900系统，竞争对手就是SONY PCM-1630，但在印象当中使用VP-900的唱片公司并不多见，RCA是其中之一，毕竟JVC和RCA公司之间有着密不可分的关系呀！
Pacific Microsonics推出的PMD100 HDCD数码滤波芯片，提供给家用音响产品使用
美国RR公司推出的HDCD碟在声音制作方面十分出众，基本上所推出HDCD唱片都是示范级唱片
Spectral Audio SDR-2000数模转换器是公认的HDCD唱片重播的标杆
Pacific Microsonics专门为制作高质量HDCD而设计的Model 2 专业级ADDA转换器
支持HDCD解码的CD机，或数模转换器都印有HDCD Logo,而且还有HDCD指示灯，一旦播放HDCD时，指示灯就会亮起
昙花一现的HDCD解码器
HDCD解码器，那是90年代初期出现的一种能支持HDCD解码能力的数模转换器。要了解HDCD解码器，我想还是从HDCD本身开始说起。HDCD由美国Pacific Microsonics公司（2000年被微软公司收购）在开发的一种数码唱片制作和回放技术，创始人分别是Keith O·Johnson和Michael W.pflaumer。HDCD唱片的特点在于，在不改变CD唱片规格的情况下提升声音品质。也就是说，HDCD唱片的规格依然是16bit/44.1kHz。HDCD唱片的母带采用20bit/88.2kHz规格进行制作，然后再经过HDCD编码器变成16bit/44.1kHz。
HDCD唱片里面都有2个隐藏码，分别为Peak Extend（峰值扩展码）和Low Level Range Extend（低电平范围扩展码），用于扩展动态范围和优化弱音细节。因此，HDCD需要解码器本身具备HDCD处理能力才能对隐藏码进行处理，将16bit/44.1kHz扩展成20bit/88.2kHz规格的PCM信号，然后再通过一个20bit的DAC芯片进行数模转换，否则只能作为普通CD唱片来播放。为此，Pacific Microsonics先后开发出PMD100和PMD200这两款HDCD数字滤波芯片给音响厂商使用。音响厂商只需要再搭配一只20bit （或更高）的DAC芯片就可以完成HDCD解码器的主体部分。后来，HDCD解码功能直接融入到DAC芯片里面。当中，最有名的当属Burr-Brown公司（现为T.I公司一部分）的PCM 63PK DAC芯片，20bit精度，R-2R结构，16倍超采样，信噪比达到116dB（A计权）！当时被好多高端器材所选用，如：Krell Studio、Reference 64、Linn NUMERIK、THETA G3Pro等型号的解码器。
尽管HDCD在音响史上属于昙花一现的产品，现在年轻一代的发烧友估计知道它的都已经不多了。但有一点可以肯定的是，Pacific Microsonics公司当年为了推广HDCD真的花了很多的心血，不但推出PMD100和PMD200两款HDCD数字滤波芯片，还推出Model One和Model Two这两款录音室级别的AD/DA转换器给唱片公司用于制作高质量的HDCD唱片之用，涵盖了制作源头和后期回放，甚至创始人之一的Keith O·Johnson还是著名Hi-End Spectral Audio的创始人，他设计的CD机和解码器更被誉为HDCD唱片的标杆。
可是在实际上，真正的HDCD片源并不多，其中以RR公司的录音最为有名，以交响乐为主，以强悍的动态和宽广的音场让发烧友们印象深刻，几乎每一张唱片都是示范级的制作。到底听HDCD是一种什么样的感受？笔者曾经有幸收过一台二手的Krell Peference 64旗舰解码器，而且手上也保留着RR公司出品的HDCD唱片。我总觉得HDCD唱片的输出电平比一般的唱片更大一些，弱音细节明显更多丰富，动态明显更强，且透明度更好，加上Krell Peference 64解码器本身就是以动态、音场和低音的权威感而闻名，配上大口径的落地音箱听RR的交响乐，那种君临天下，威风凛凛的感觉实在太爽了。
Pacific Microsonics专门为制作高质量HDCD而设计的Model 2 专业级ADDA转换器
Prismsound DA-2也是使用DAC7的方案，TDA1547部分以4片并联输出，让声音更厚，动态更大
Marantz SA-1 SACD机的数模转换部分就是采用DAC7方案
Emmlabs推出的数模转换器为真正的1bit DSD数模转换器之一
PHILIPS TDA1307配TDA1547是DAC7的其中一个数模转换方案
1 bit杀到！与多bit争天下
关于1bit解码技术，对于稍为资深一点的发烧友都会知道，很多名机都采用这种技术。当中最有名的1bit解码器当属Philips的BitStream技术。Philips公司当初推出BitStream技术的目的是为了降低DAC的制作成本，同时又要保证有良好的性能，毕竟采用R-2R阶梯式电阻网络的多bit DAC芯片，对电阻的精度和温漂系数要求很高，且随着DAC的精度提高而提高，制作成本必然提高，不利于在市场上推广，而1bit解码技术则是采用1bit DAC再通过强劲的数字滤波来实现高性能。
BitStream技术著名的代表作品就是1991年推出的DAC-7 1bit DAC架构，由SAA7350搭配TDA1547构成。其中，SAA7350负责24倍过采样和三阶噪声整形，TDA1547则是一个由开关电容网络构成的DAC芯片。这样做法的目的是将过采样和噪声整形部分与DAC部分独立，减少对相互干扰，可以很好地提升DAC的信噪比。
在工作流程方面，DAC-7会先把PCM信号经过8倍超采样，然后进入SAA7350后再经过24倍超采样和三阶噪声整形之后调变成1bit/8.47MHz，最后经过TDA1547 DAC芯片来还原成模拟音频信号。后来Philips公司将DAC-7架构进行改良，演变成TDA1307配TDA1547的方案，称为DF-7，其信噪比达到142dB，动态范围达到137dB！采用DAC-7架构绝大部分是欧洲机型，像Philips LHH900R、800R、Marantz SA-1 SACD机，还有16bit/44.1kHz神器之称的PrismSound DA-1母带级解码器都是采用DAC-7架构。
1bit解码技术除了Philips公司的BitStream之外，还有Panasonic的MASH以及Delta-Sigma BitStream。MASH基本很少见，而Delta-Sigma BitStream倒是现在非常流行的方式，像现在著名的ESS、AKM、Curric Logic、T.I出品的DAC芯片采用Delta-Sigma架构。此外，有些具备软件算法编写能力的厂商，如，dCS、Chord等厂商就采用自己的算法来实现Delta-Sigma，而且现在的Delta-Sigma DAC芯片也不是纯粹的1bit，而是Delta-Sigma加上特的方式工作，不仅能支持高规格的数字音频信号，还拥有优秀的信噪比和动态范围。
Sharp DX-SX1 SACD机，与同厂的数码功放搭配可使用1bit i-Link接口连接，实现1bit传输
Sharp SM-SX100 1bit数码功放
（未完待续）