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說(shuō)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字信號還原為連續性模擬信號的器材或部件，被廣泛地用于影音設備、通訊設備、電腦等與影像，或聲音有關(guān)的數碼電子產(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里面數模轉換器（DAC、Digital to Analog Converter）和家庭影院系統里面的環(huán)繞聲處理器(Surround Sound Processor)這兩種設備。它們都是我們影音系統中幾乎必備的器材設備，也是決定聲音品質(zhì)的最關(guān)鍵設備之一，是優(yōu)美音樂(lè )和震撼音效的源泉。
隨著(zhù)時(shí)代和科技的發(fā)展，保存數字音樂(lè )的存儲設備不斷變化的情況下，解碼器無(wú)論從支持數字音頻規格、性能、功能、輸入/輸出接口、操作方式以及體積上都出現了很大的變化。正是因為解碼器出現變化，使得數字音樂(lè )播放系統的組建變得多樣化。與此同時(shí)，在發(fā)展的道路上也出現過(guò)很多優(yōu)秀的代表作品，讓不同時(shí)期的發(fā)燒友津津樂(lè )道。
所以，在本期的專(zhuān)題策劃中，我們分別以數模轉換器和環(huán)繞聲處理器來(lái)展開(kāi)話(huà)題，暢談一下它們的設計、發(fā)展以及應用，為大家解讀它們的過(guò)去與未來(lái)，目的是讓大家了解它們的方方面面。
第一臺數碼錄音機，Denon DN-023R，8通道設計，左邊部分就是它的數模轉換器
SONY家用級數模轉換器PCM-701ES（上），下面為用于存儲數碼信號的錄像機
SONY PCM-1630專(zhuān)業(yè)級數碼音頻處理器，1985年推出，是最早期用于CD母版制作的處理器之一
數模轉換器篇
關(guān)于數模轉換器，不得不提的一些歷史
在說(shuō)數模轉換器之前，不得不提到另外一個(gè)名字，那就是PCM（Pulse Code Modulation），中文名稱(chēng)“脈沖編碼調制”。這個(gè)東西在上世紀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(yǔ)音傳輸。直到60年代末期（第一臺PCM數碼錄音機由JapanBroadcasting Corporation推出，為試驗機型，量化精度為12bit、采樣頻率為30kHz），PCM才開(kāi)始應用在音響設備上面，而80年代初期推出的CD唱片就是PCM的載體之一，規格為16bit/44.1kHz，正因為CD唱片的出現，使得PCM在家用音響設備上的應用得到迅速的發(fā)展。
但在CD唱片推出之前，那是通過(guò)什么方式來(lái)存儲、傳輸和處理PCM信號的呢？答案就是一臺錄像機和一臺PCM處理器，記錄媒體就是磁質(zhì)錄像帶，而這臺PCM處理器擔任數模轉換的角色，采用這種方式存儲和播放PCM數碼音樂(lè )的設備是由日本人發(fā)明出來(lái)，而第一個(gè)把這種設備做出來(lái)的公司就是Denon，型號為DN-023R，量化精度13bit，采樣頻率為47.25kHz，8通道設計，之后松下、日立、SONY、JVC等日本公司都相繼推出自己的PCM數碼播放產(chǎn)品。
由于錄像機和錄像帶本身的設計并不是用于存儲和回放PCM的設備，所以必須對PCM信號進(jìn)行“加工”，變成適合錄像帶能存儲，錄像機能讀取的信號才行。因此，在錄制音樂(lè )的時(shí)候，先把模擬音頻信號變成PCM信號，然后再通過(guò)一個(gè)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(shí)就是逆過(guò)程，先把視頻信號進(jìn)行解碼，還原成PCM信號，最后再做數模轉換，最終變成模擬音頻信號輸出。
不過(guò)，這些產(chǎn)品很多都沒(méi)有進(jìn)入中國市場(chǎng)，那是因為價(jià)格實(shí)在太貴了，當年能買(mǎi)得起的都是超級玩家級別！但比較有名的當屬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(zhuān)業(yè)級PCM處理器，然后搭配經(jīng)過(guò)改裝的SONY廣播級錄像機（如：DMR-4000、DMR-2000）用于錄音，當時(shí)它們都被各大唱片公司，以及CD唱片生產(chǎn)廠(chǎng)使用，是最早期錄音行業(yè)一個(gè)公認的標準。而家用機里面則有PCM-F1、PCM-701ES、PCM-501ES、PCM-1等機型。
此外，JVC公司也推出過(guò)用于制作CD唱片母版的VP-900系統，競爭對手就是SONY PCM-1630，但在印象當中使用VP-900的唱片公司并不多見(jiàn)，RCA是其中之一，畢竟JVC和RCA公司之間有著(zhù)密不可分的關(guān)系呀！
Pacific Microsonics推出的PMD100 HDCD數碼濾波芯片，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數模轉換器是公認的HDCD唱片重播的標桿
Pacific Microsonics專(zhuān)門(mén)為制作高質(zhì)量HDCD而設計的Model 2 專(zhuān)業(yè)級ADDA轉換器
支持HDCD解碼的CD機，或數模轉換器都印有HDCD Logo,而且還有HDCD指示燈，一旦播放HDCD時(shí)，指示燈就會(huì )亮起
曇花一現的HDCD解碼器
HDCD解碼器，那是90年代初期出現的一種能支持HDCD解碼能力的數模轉換器。要了解HDCD解碼器，我想還是從HDCD本身開(kāi)始說(shuō)起。HDCD由美國Pacific Microsonics公司（2000年被微軟公司收購）在開(kāi)發(fā)的一種數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唱片規格的情況下提升聲音品質(zhì)。也就是說(shuō)，HDCD唱片的規格依然是16bit/44.1kHz。HDCD唱片的母帶采用20bit/88.2kHz規格進(jìn)行制作，然后再經(jīng)過(guò)HDCD編碼器變成16bit/44.1kHz。
HDCD唱片里面都有2個(gè)隱藏碼，分別為Peak Extend（峰值擴展碼）和Low Level Range Extend（低電平范圍擴展碼），用于擴展動(dòng)態(tài)范圍和優(yōu)化弱音細節。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擴展成20bit/88.2kHz規格的PCM信號，然后再通過(guò)一個(gè)20bit的DAC芯片進(jìn)行數模轉換，否則只能作為普通CD唱片來(lái)播放。為此，Pacific Microsonics先后開(kāi)發(fā)出PMD100和PMD200這兩款HDCD數字濾波芯片給音響廠(chǎng)商使用。音響廠(chǎng)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(lái)，HDCD解碼功能直接融入到DAC芯片里面。當中，最有名的當屬Burr-Brown公司（現為T(mén).I公司一部分）的PCM 63PK DAC芯片，20bit精度，R-2R結構，16倍超采樣，信噪比達到116dB（A計權）！當時(shí)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的產(chǎn)品，現在年輕一代的發(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(zhù)名Hi-End Spectral Audio的創(chuàng )始人，他設計的CD機和解碼器更被譽(yù)為HDCD唱片的標桿。
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(lè )為主，以強悍的動(dòng)態(tài)和寬廣的音場(chǎng)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(tīng)HDCD是一種什么樣的感受？筆者曾經(jīng)有幸收過(guò)一臺二手的Krell Peference 64旗艦解碼器，而且手上也保留著(zhù)RR公司出品的HDCD唱片。我總覺(jué)得HDCD唱片的輸出電平比一般的唱片更大一些，弱音細節明顯更多豐富，動(dòng)態(tài)明顯更強，且透明度更好，加上Krell Peference 64解碼器本身就是以動(dòng)態(tài)、音場(chǎng)和低音的權威感而聞名，配上大口徑的落地音箱聽(tīng)RR的交響樂(lè )，那種君臨天下，威風(fēng)凜凜的感覺(jué)實(shí)在太爽了。
Pacific Microsonics專(zhuān)門(mén)為制作高質(zhì)量HDCD而設計的Model 2 專(zhuān)業(yè)級ADDA轉換器
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(dòng)態(tài)更大
Marantz SA-1 SACD機的數模轉換部分就是采用DAC7方案
Emmlabs推出的數模轉換器為真正的1bit DSD數模轉換器之一
PHILIPS TDA1307配TDA1547是DAC7的其中一個(gè)數模轉換方案
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(huì )知道，很多名機都采用這種技術(shù)。當中最有名的1bit解碼器當屬Philips的BitStream技術(shù)。Philips公司當初推出BitStream技術(shù)的目的是為了降低DAC的制作成本，同時(shí)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要求很高，且隨著(zhù)DAC的精度提高而提高，制作成本必然提高，不利于在市場(chǎng)上推廣，而1bit解碼技術(shù)則是采用1bit DAC再通過(guò)強勁的數字濾波來(lái)實(shí)現高性能。
BitStream技術(shù)著(zhù)名的代表作品就是1991年推出的DAC-7 1bit DAC架構，由SAA7350搭配TDA1547構成。其中，SAA7350負責24倍過(guò)采樣和三階噪聲整形，TDA1547則是一個(gè)由開(kāi)關(guān)電容網(wǎng)絡(luò )構成的DAC芯片。這樣做法的目的是將過(guò)采樣和噪聲整形部分與DAC部分獨立，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(huì )先把PCM信號經(jīng)過(guò)8倍超采樣，然后進(jìn)入SAA7350后再經(jīng)過(guò)24倍超采樣和三階噪聲整形之后調變成1bit/8.47MHz，最后經(jīng)過(guò)TDA1547 DAC芯片來(lái)還原成模擬音頻信號。后來(lái)Philips公司將DAC-7架構進(jìn)行改良，演變成TDA1307配TDA1547的方案，稱(chēng)為DF-7，其信噪比達到142dB，動(dòng)態(tài)范圍達到137dB！采用DAC-7架構絕大部分是歐洲機型，像Philips LHH900R、800R、Marantz SA-1 SACD機，還有16bit/44.1kHz神器之稱(chēng)的PrismSound DA-1母帶級解碼器都是采用DAC-7架構。
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(jiàn)，而Delta-Sigma BitStream倒是現在非常流行的方式，像現在著(zhù)名的ESS、AKM、Curric Logic、T.I出品的DAC芯片采用Delta-Sigma架構。此外，有些具備軟件算法編寫(xiě)能力的廠(chǎng)商，如，dCS、Chord等廠(chǎng)商就采用自己的算法來(lái)實(shí)現Delta-Sigma，而且現在的Delta-Sigma DAC芯片也不是純粹的1bit，而是Delta-Sigma加上特的方式工作，不僅能支持高規格的數字音頻信號，還擁有優(yōu)秀的信噪比和動(dòng)態(tài)范圍。
Sharp DX-SX1 SACD機，與同廠(chǎng)的數碼功放搭配可使用1bit i-Link接口連接，實(shí)現1bit傳輸
Sharp SM-SX100 1bit數碼功放
（未完待續）
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