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简单地说,这篇文件介绍了用计算机作为音源来组建音响系统的技术,从PC Hi-Fi到CAS,既是技术更迭更是理念变化的产物。由于计算机技术发展很快,本文的时间跨度也超过十年,因此很多技术与理论被快速改进和更迭,甚至在本文范围内都可能出现前后矛盾,这是正常的。

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总结全文:实现PCHi-Fi的要求并不高,当然前提是使用基于规范标准的量产设备,并正确地使用软硬件。

  • 本文属于综述,基于电脑角度理解和实践Hi-Fi技术,行文基础获得较广泛和历经时间考验的支持,结论与绝大多数传统Hi-Fi认识和实践存在差距甚至对立。
  • 本文的目的不是建立某种全新理论或者参与理论探讨,更勿论参与骂战,仅仅是为当前的Hi-Fi初烧用户提供快速指南,以及为数字进阶用户提供快捷参考。
  • 本文也不针对发烧/高保真/Hi End之骨灰级,和golden ears。

一、CAS可以替代CD组建Hi-Fi系统


CAS(计算机音乐系统,Computer Audio Source / Computer as Source)指以计算机为音源的音响系统,不过目前泛指以计算机或流动数码播放器作为播放音源的方式。也有称计算机音响为PC Audio、Music Server Playback或HDD Audio。名称虽异,其要旨主要是划出与传统CD光盘或黑胶碟播放的分别。

根据多位国际发烧级 Hi End 评论名家说法,与及根据国际间网上音响论坛大量讨论结果,计算机的确能播放能到达发烧/高保真/Hi End 级数。不少人甚至更认为计算机播放音乐效果更胜传统CD机。他们包括:

  • 美国著名音响天书“The Absolute Sound”编辑兼评论员Robert Harley;
  • 美国著名音响天书“Stereophile”评论员John Atkinson;
  • 《纽约时报》音响专栏作家Lawrence M. Fisher;
  • 美国音响杂志“Stereophile”评论员Jon Iverson;
  • "The Absolute Sound" 编辑Robert Harley;
  • C/Nets的音响评论员Steve Guttenberg;
  • AES会员Kent Poon等。

二、CAS的原理


CAS的运作模式很简单,首先把唱片的歌曲转文件至计算机硬盘或于网上购买歌曲,从而建立个人数码音乐图书馆。最后,透过计算机音乐媒体播放器如 i-Tunes、Window Media Player 等,再连接 Digital to Analog Converter(DAC)及其他音响相关器材例如扬声器、功放等播放歌曲。

传统的音响系统:

CD 转盘 Transport -> D/A 译码 -> 前级音量控制 -> 后级电流放大 -> 喇叭

CAS只是改变了由 CD 转盘转变为计算机:

  • 计算机 -> D/A 译码 -> 前级音量控制 -> 后级电流放大 -> 喇叭

或者:

  • 计算机 -> 音量控制 D/A 译码 -> 主动式喇叭

主动式(Active)喇叭内置后级放大器并具备了较被动式(Passive)喇叭更为准确的电子分频线路,而译码器已经拥有音量调节控制功能来代替传统前级。


三、CAS的优势


第一: CD 永远只可以提供 16bit/44.1kHz 的讯号。 过去十多年制作人已成熟地使用上 24bit 高解像录音(是 CD 的 256 倍)方法,有些更应用上高取样(Hi-Sampling)形式收录,在回放解碼技术也同样支持。 高解像音响丰富低音量讯式包围一双喇叭的音场,定位上的准确性,音色上的仿真(analogue)感,使用同一样译码,CD 回放便显得平坦而乏味。

传统CD录音当年被限定为16/44.1格式,即是所有CD播放只能到达16 bit、44.1 kHz的水平,不得超越。如今计算机普及,以计算机播放音乐则能突破CD 16/44.1的限制,能到达24/48(24 bit、48 kHz)或24/96(24 bit、96 kHz)等水平,更可以到达更高的24/192(24 bit、192 kHz)等等。从技术与理论上说,计算机播24/96 档案当然比CD的 16/44.1优胜。

第二: 现代录音全都是计算机化,过往的 “母带”,已经在 15-20 年前被计算机档案 file 所取代。 无论是制作 CD、HDCD 、DVD、SACD 或 Blu-ray 这些媒体,其实都是由一个正式的“Master 母带档案”改动而成。

制作时期,录音室内是由计算机回放作鉴听。 Studio 内的计算机被称为 DAW(Digital Audio Workstation), 回放音乐跟 CAS一样是以计算机作讯源。 由这个原档案作回放,必定要比之后做成 CD 媒体,再由 CD 转盘重读碟上的数码数据来得直接无误。 CD 的 BLER(Block Error Rate), Pit-Jitter P1/P2 影响完全消失得无影无踪。 计算机作为讯源播放音乐档案根治了 CD 回放的缺点(实际上仍旧存在BLER、BER和Jitter,而且以Jitter为最)。

简单点说,就是计算机大大拓展了讯源,硬盘存储的除了CD音轨,更有HDCD 、DVD、SACD 、Blu-ray或者任何其他的数码档。同时也相应地拓展了回放,只需要具有相应的解码器就行。

计算机震动多、电源不纯(dirty power),噪声多,这全都是事实,而且这是在计算机层面上解决不了的,所以就要有好的DAC译码器,把计算机的干扰隔开并减到最低。一些由开关电容式优化结构的DAC有较好的线路和微扩音输出,甚至可以直接驱动喇叭,再进一步减少噪声。

改善CAS的措施还包括:

1、用Firewire连接比USB好,因为USB传输数据时会用计算机的时钟计时,而用Firewire时,计时工作会由译码器决定,有效令音源更纯净。注:虽然这一结论正被颠覆,但选用新技术的USB设备时更需慎重,更多请阅读下文“DAC数字界面之争”。

2、使用有源喇叭,用讯号线比用喇叭线少噪声。注:和本文的总体方面一样,这是基于普及(或者是某种角度的“入门”)而论。

关于:

  • BLER:误块率,通常在通过光盘读写转换时产生。
  • BER:误码率,数据传输故障影响数字信号的精确性。
  • Jitter:时基抖动,被定义为数字信号与它们理想时间位置之间的短期偏差量,与误码率正相关的一个因素。

四、计算机播放发烧/Hi End/高保真音乐的入门方法


对于传统发烧/Hi End/高保真音乐用户来说,升级至CAS系统只需在原高质素功放和喇叭基础上简单加一、二件计算机音响相关器材即可。

玩法一:用USB DAC

USB DAC即有USB插座的Digital-to-analog converter译码器,结构即:Computer - USB DAC - AMP - Speaker。

玩法二:用优质计算机声卡(Sound Card)

高质素或专业计算机声卡都能直接接驳高级音响功放,十分简便,结构即:Computer - Sound Card - AMP - Speaker。。

玩法三:用USB功放

买部有USB输入插座的功放,直接将计算机USB接口连接到此功放的USB接口,即可开声听歌。

可能觉得以上三种玩法过于传统(或者叫过时),那么再补充一二:

玩法四:用主板数字输出+DAC

即使是老旧的主板,也基本可以扩展出S/PDIF。

玩法五:优质传统声卡数字输出或数字声卡+DAC

这是基于经典计算机结构的高端玩法,声卡和DAC有无限的选择空间。

用PC玩,对于选Windows XP 或7(还是 Mac OS?),不同的设定,以及不同drivers,如何减低噪音,都有很多的学问。这,对于大部份non-techie的朋友显然是要花一段时间实习了。而较高级一点的CAS则需要你根据接下来的内容并参考你的需求和投资来决定。


五、影响音质的广泛争议与CAS解决方案


Jitter:各种设备的Jitter标准是不同的,较高的Jitter确实会影响最终音质,但优化结构的DAC自建独立时钟控制DA后,基本可以忽视前级Jitter(前提是使用当前较新的标准化量产设备,这个要求不高吧)。

通过全文你可以看出来,Jitter是CAS中最重要却不易被控制的缺陷,解决流派主要有:(1)高档CD校准时钟和(2)DAC重建时钟,你更信哪个流派就决定了你组建什么系统:CD还是CAS。

开关电源:同样基于使用“标准化量产设备”,就没有“脏”的开关电源一说。CAS系统只需要能够满足计算机正常运转的通用电源即可。

板卡屏蔽:实际上不用做任何额外屏蔽,原理同上,否则这是一块/批不合格的板卡,你应该去找销售商退货,而不是自行粘上铝箔什么的满足心理安慰。

线材:不论是电源、数据、音频还是喇叭线,用相应主设备包装里配送的就可以了,原理同上。在你丢失或者损坏原线材的情况下才考虑使用同档的新线材;在你主设备投资数十K以上或者确实需要满足心理安慰及彰显身份时,才考虑换用更高档的线材。

存储设备:主流的存储设备和接口类型都能够满足CAS需求,并无谁优谁劣之说,比如SSD和SATA硬盘效果是一样的,cMP预先将音频档案加载至内存的机制与直读硬盘的效果是一样的。目前最低标准的SDHC Class 2、USB2.0和100Mbps全双工网络接口均支持24bit 192k的播放。

DAC:本文持这样的观点:视DAC为CAS的灵魂。使用DAC的初衷源于板载声卡或者中低端声卡的DA不够强大,同时机箱对DA模拟电路的影响使Hi-Fi用户趋向于即使使用传统声卡,也只是把数码音频数据流送出PC机箱,接到外置DAC上去。

DAC数字界面之争:DAC通过数字音频传输界面接入计算机,包括S/PDIF(同轴和光纤)、AES/EBU(音频工程师协会/欧洲广播联盟)、Toslink 、IEEE1394(FireWire,火线接口,苹果公司产品支持率高)和USB。基本原理认为USB没有自己的晶振时钟和缓存,Jitter天生高于传统声卡,但现在广泛采用ASRC(异步采样率转换/异步升频),信号传入DAC后形成新的采样率,原缺陷不再是缺陷,反倒“升频”成卖点。比USB更可靠的,目前比较推崇1394这类异步模式,始终能够以更低的延迟和无故障处理更多的负载,并支持多通道传输,可减少电脑软硬件环境及传输环境对音质造成影响的程度。实际上,随着CAS技术的成熟,选用哪一种接口已不再重要。

软件:CAS的可玩性、可调教和难以调教之处绝大多在于软件,详情参考《CAS全方位导读》。

音频档:很多人说网络上免费音频档一抓一大把,实质上有用的不多,比较靠谱的是自己RIP(用EAC还是iTunes最终结果没有区别)、专用网络共享以及合法购买(hifitrack.com下载20港币一首)。

  • 1:Kent Poon进行过EAC、Plextor、WaveLab Ultra-Safe和Mac iTunes,以及与不同系统(PC和MAC)配置的计算机、数码刻录机等RIP对比,结论是各种途径保存的音频档没有区别。当然也有孰优孰劣的对比合理存在,却是来源于用户更方便的使用,以及针对特定硬件环境的优化(如纠错)。
  • 2:如果你没有足够的音频档,请查询CAS服务商,如:HiFiTrackHDtracksLinn Records

关于听感:不论CAS的理论支持和技术指标如何完美,来自于传统Hi-Fi的用户总会在“听感”等环节给予置疑,这与特定区域内Hi-Fi市场的成熟度、人群对音乐的原生理解、商业利益的推动等因素相关,而实际上,CAS和CD确实存在实质上的“听感”差异,这种差异一部份是源于各自的优势,另一部份是源于听者对CD听感先入为主的坚持。

很奇怪的是,对CAS微词甚至排斥的基本在亚太地区,从CES和美英俄论坛来看,CAS在欧美大多数市场是受欢迎的。莫非是亚太人听民歌的“听感”太根深蒂固了?

另外,听感大多来自于臆想,第一,极少有符合现场的录音,不论是“母带”还是“母档”,都经过了录音加工和修饰,于是如何通过回放来达到重合现场的效果?第二,我们并不完全清楚、甚至根本不清楚音乐的本原,就像双截棍的周杰伦本来就是口吃的碎碎念,究竟听感出啥清了浊了呢?

关于各种干扰说:数字信号的抗干扰能力非常强的,而在CAS系统的各种方案中,我们大多只取其数字信号。如果干扰足够影响到数字信号,那基本上直接归咎于硬件系统的质量不合格。另外,机箱在电磁干扰方面是“脏”的没错,但合乎标准的“脏”并不会影响数字信号的质量。

争论就到此打住。参考一下早前更经典的类比:数码相机替代胶圈相机,显然数码相机成功了,绝大部份用户接受并创造了数字作品。

也就是说,你备好无损音频档,搭建好软件界面,再买一台可靠的DAC,基本就够成完美的CAS了,没有什么好争议的,更无须纠结。


六、CAS的进化


以Squeezebox和Linn为主导的厂商主推通过网络异步传输(Wi-Fi或Ethernet)的网络播放器,使CAS仅仅作为一个网络存储而存在(弱化为NAS)。

随后发展出来完全脱离计算机的独立数字播放器,是最新CAS的进化趋势。独立播放器去掉其中的DAC部份,得到与CD转盘相对应的“数字转盘”。独立数字音乐播放器或者数字转盘可以免除震动、读取误差与时基的问题,并可以播放分辨率比CD高出多倍的音乐档案。市场上比较经典的独立播放器有:瑞典Bladelius Embla、 瑞士Weiss MAN301、美国Olive HD、意大利Blacknote DSS、英国Naim HDX等。

而具备网络播放功能的数字转盘将成为CAS的终极进化品,利用专用遥控器或者智能手机APP,就可以播放来自HDTracks.com的24/96源并获得HI-FI级输出。

当然,Hi-Fi不论怎么进化,包括音频档、播放器、解码器、功放都是数字化的,喇叭和听觉器官是不会数字化,加上Hi-Fi自诞生以来从来不缺争论,因此,从计算机的角度、数字化的理念来理解、组建和享用Hi-Fi将减少很多困扰,增加很多乐趣。


七、庞大的软件群


为何CAS用家更多的选用MAC OS!?

MAC的最大优势就是拥有优秀的用家接口(像iTunes)以及其十分简易的操控,另一个方面,无线点播(AIR PLAY)和中央音乐管理(使用NAS SERVER)这两种方式也成了必然之选,并且,对Firewire的原生支持亦是直接原因吧。而对电脑较为熟悉的玩家,很可能在WINDOWS系统获得更佳的效果;而使用自行设置的LINUX系统(完全开放式平台),则需要更充分的知识以及调整经验。

Amarra被公认是MAC OS上声音最好的音乐播放软件,但在反应速度以及流畅度方面,BitPerfect则表现出更大的优势,再简单一点的,当然是系统自带的iTunes。不过由于Amarra等第三方播放软件的强大,iTunes已沦为单纯的音乐资料整理界面(这与其在标准硬件环境中的素质没有关系,如前文述)。更多软件包括Audirvana Plus、Pure Music等详见《CAS全方位导读》Chapter 3:Mac OS X应用篇。

近年来大众播放软件的起点是Foobar,其实声音比Foobar好的专业音频软件不少,比如SawStudio、FL Studio、Wavelab等专业软件。不过这些多为专业用途的音频编辑和音效软件,并不是单纯的播放器,软件都比较大,如果安装好之后只用于单纯播放音轨,是蛮浪费的,何况这些软件的播放界面、使用简易程度,都不及Foobar。所以Foobar尽管不是音质最好的播放软件,但综合各方面来看,还是最为方便实用的一款“大众播放软件”。

实际上玩CAS的基本很少用Foobar,最近的热点是SAW、JRIVER、SAM11和JPLAY,更多软件推荐阅读《CAS全方位导读》相关章节。

特别介绍一下cMP2 = cMP + cPlay

cMP只是个优化程序,能够让系统开机只启动很少一部分进程,然后把要播放的音频档案加载至内存,调用cPlay进行播放。在cMP + cPlay组合中,只能够播放EAC原盘抓轨时留下的CUE,并从ASIO输出(支持ASIO的声卡或者仿真专业声卡ASIO驱动ASIO4ALL中介)。

附:CAS软件群资源


图书:《CAS全方位导读》目录节选

Chapter 2:Windows应用篇

  • Windows系统原音输出技巧
  • 功能强大却非CAS玩家之选
  • 苹果产品专用多媒体应用 iTunes
  • 完美音乐抓取 Exact Audio Copy
  • 全能音乐抓取及格式转换 dBpoweramp
  • 编辑音乐卷标工具 Mp3tag
  • 音乐文件的中文卷标内码转换 ConvertZ
  • 仿真专业声卡ASIO驱动 ASIO4ALL
  • 为窗口修身提升音质 Fidelizer
  • 小巧简约高音质 foobar2000
  • 自动歌词配对 千千静听
  • 经典音乐播放软件 Winamp
  • 日本萌系播放器 Sound Player Lilith
  • 发烧级播放软件 cPlay
  • 免费的专业音响软件 AudioGate
  • 多功能免费音乐管理工具 MediaMonkey
  • 跨平台多媒体中心 XBMC
  • 高音质支持的媒体中心 MediaPortal
  • Vista/7专属纯音响软件 JPLAY
  • 全能易用多媒体总汇 JRiver Media Center
  • 多声道升频播放 HQPlayer
  • Windows音乐播放器比并

Chapter 3:Mac OS X应用篇

  • Mac系统原音输出技巧
  • 音质提升秘技 iTunes
  • 为iTunes加入FLAC支持 Fluke for Mac
  • 简单音乐抓取 Max
  • 新一代无损抓取和转换王 X Lossless Decoder
  • 简单编辑音乐卷标 Tagr
  • 免费的专业音响软件 AudioGate
  • 简约至上纯播放 Audirvana Free
  • 音乐列表一气呵成 Decibel
  • 大量DSP效果添加 Fidelia Basic
  • 高级发烧设定满载 Pure Music
  • 专业唱片制作技术下放 Amarra
  • Mac音乐播放器比并

播放软件

Windows:

  • Window Media Player(简单易用)
  • Foobar(功能强)
  • Cplay(音乐感够)
  • AudioGate(简单易用)
  • HQ Player(极力推荐)
  • Wavelab
  • Sawstudio
  • J River
  • MediaMonkey
  • iTunes
  • xxHighEnd Audio Player

Mac:

  • Pure Music (MSB Technolorgy极力推荐)
  • Amarra
  • Cog
  • X Lossless Decoder
  • flukeformac(flac 外挂 to MAC itunes)

总结


写到最末,发现CAS成为热点话题已经持续了十多年,也许本文实际上已经没有什么科普和实例价值了,如果再次引发强烈论战更属罪过。CAS的话题又迎来周期性的重复,相信这对于没来得及在上个世纪就当网民的朋友应该是有用的。

不论Hi-Fi还是Hi-End,是需要技术参数、制造工艺、主观听音感受,甚至价格等诸多方面的因素来评价。CAS的最重要意义在于还原录音、保证音色准确,解决了传统音响“音源+放大+扬声单元”三大件之首,要总体评价数字Hi-Fi,仍需要回到声音的模拟世界。


实时进展


当您阅读到这里时,市场上大多数最好的 DAC 已经使用 USB 输入,Daphile甚至说,只需将 USB DAC 插入 Daphile 即可开始播放。

而本文主要内容也不再进行核实和修改,时代已经翻篇。

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