當今消除時鐘誤差(Jitter)的幾大方法

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當今消除時鐘誤差(Jitter)的幾大方法

文章阿毛 發表於 週三 1月 31, 2001 3:04 am

這篇不錯

如何使時鐘的頻率穩定是值得認真對待的。請注意,時鐘不穩的直接表象是聲音發毛、幹澀反之則潤澤幼細。事實上,一些廠家在制作CD機時,常採用晶振時鐘倍頻方式,即將2.4M倍頻到16M。這也是伺服電路和解碼電路常用的一種工作模式,其負面效應是極易造成失真。比如說從8M到16M等於放大了一倍,此刻抖動系數亦相應增加放大,由此直接影響到解碼芯片內部也相應不穩。解碼芯片需要的是一個穩定的時鐘頻率,通常其內部時鐘頻率是固定的,由於它不能確保外部時鐘與內部時序電路始終之吻合,故極易造成時間的延遲,其聲音輸出失真度會有增無減。這種現象十分類似卡拉OK混響器,將延時混響時間調的越長,演唱者的原聲就越被失真地夸大。

為了消除CD或DAC的這種失真,有幾種方法:

(1)時鐘分頻技術

具體來說(16.9344Mhz為例)就是將33M時鐘頻率除以2得到16Mhz的頻率,由於是分頻沒有放大故抖動值很小,信噪比和穩定度得以提高。其次由於分頻技術而使得內部的工作狀態十分穩定,不會引起幹擾和串擾,因為時鐘電路是一個很嬌氣的電路,它很容易受到外界的影響。應用機型之一:Counterpoint Da11.5轉盤。

(2)時鐘鎖定技術

在前幾年看到的香港雜志上不時有些廣告在吹的DPA就是採用了這個技術的,美名為“雙相位鎖定環路”不過是採我們常見的74HC4046鎖相環電路組成的,其工作原理是和負反饋放大器是一樣的。PLL和NFB相比較它們的對應項是:相位比較器(HC4046)=差動放大器;VCO=積分器;環路濾波器=相位補償器。其詳細的原理將在日後介紹。應用機型之一:Stax DAC-Talent-BD

(3)時鐘同步鎖定

轉盤部分的時基信號與解碼部分的時基信號來自獨立的兩個電路,這時就會產生相對的時基誤差。盡管這種誤差量很小,均處於標準允釭滬S圍之內;但隻要不是同一個時基電路產生的信號,就會有相對誤差。而隻要有相對誤差,就會使重播音質產生劣化。這是一個不容忽視的事實。
  在專業的獨立解碼系統中,不會產生這種問題。因為專業的獨立解碼系統,都設置了外同步信號接口。不論是多少台與之相關的設備,都可以處於同一時鐘信號的指揮之下,不會產生新的、附加的問題。時鐘同步鎖定其原理是由數字解碼器處引出一路參考時鐘(Master Clock)的訊號,當CD轉盤接收後,就以這個參考時鐘來控制CD內的伺服電路,使得CD轉盤的時鐘能和解碼器的時鐘能夠做到相對同步,時基誤差由此減少。用一句簡明扼要的話來說,就是採用單一時鐘。應用機型之一:Arcam Delta 250 轉盤 Black Box 500 DAC

(4)高精度高穩定的晶體振盪器

綜上所述都和一個高精度高穩定的時鐘發生器有關,所以一個高精度高穩定的時鐘是一個發燒級的數碼器材必需品。試想你有什麼樣的技術都好,但時鐘源又不穩定又有極大的誤差是神仙都沒法打救的。

在處理數碼時鐘誤差中,Vimak在數字的處理上相當重視誤差校正和Jitter(時基誤差)的消除,Vimak更使用上美國摩托羅拉(Motorola)的DSP一56001作為誤差校正的一部分,用料之猛令人驚訝無比。設計者動用了兩套系統校正誤差,同時也利用了超穩定度的石英振盪來獲得極低的信號誤差,成績是驚人的小於5Oppm!





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Edited by - 阿毛 on 01/31/2001 04:44:42

由 阿毛 於 02/23/2002 02:03:24 修改
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文章kwtsai 發表於 週三 1月 31, 2001 4:19 am

CD-ROM在讀程式時為何不須這些措施
因為在當案儲存時分割成封包,每個封包中加入封包描述資訊,包含封包大小,除錯碼及下一封包的起始位置等等,所以電腦的檔案系統,一個檔案不需儲存在連續磁區,同時發生錯誤時可以知道,如果使用的除錯資訊足夠,甚至能校正錯誤,類似的概念也應用在通信技術上,CD在制定規格時(80年代中末期)也閉O受限技術或成本沒利用相關技術,不知道SACD或DVD AUDIO的情況如何!
kwtsai
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文章阿毛 發表於 週三 1月 31, 2001 4:44 am

用電腦轉盤讀取資料的概念來看音樂cd是有問題的
主要是「時間」因素要求不同

當年的AudioCD制定規格,可以理解到問題是出在 PCM資料存在光碟上,所以CD在讀取过程中,如果因為CD buffer滿載,中斷原有讀取位置、要再讀取時,便會找不到原有的正確位置。而这种中斷所導致的結果,就形成了波形的失真,一般稱之為jitter。

當年制定這個 Audio CD規格時,就允陶o種讀取上的誤差,以每秒75frames來說,漏失掉幾個frame 是可以被允釭滿C於是有個重點是,cd rom越快,這個jitter將會更大,而且外接DA也無法解决,所以在音樂性轉盤會為了了HI-FI犧牲速度,如果是DVD PLAYER,也是有這個原因,所以放CD不會好聽。

要解決,還是要用解決JITTER


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Edited by - 阿毛 on 01/31/2001 04:46:28
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文章kwtsai 發表於 週三 1月 31, 2001 6:42 am

那麼,加大buffer,不就可以解決這問題
在上一個十年或是上上一個時年,記憶體很貴,曾經
64k DRAM需要一個白領階級一個月的薪水
現在,128M DRAM,應該40元美金不到就買的到,還會更低,128M記憶體放MP3可以放多少首歌?!!!!!
當然不壓縮的原始音樂資料會大很多,
但若足夠放幾秒鐘讓拾取機構找回音軌資料
應該可以減低拾取機構及時計同步設計的困難

一些cd隨身聽有這樣的設計喔
但她們的敗筆在她們為節省所需記憶體空間
將數位訊號壓縮再儲存,而且為了高壓所比
所要的壓縮是失真型的壓縮演算法
(一般壓程式的壓縮是用非失真型壓縮演算法像zip
而圖檔壓縮有時會用失真型壓縮,如jpeg)

這樣想好了,一個外加大容量buffer的cd-rom
,但是聲音的儲存要放棄線性音軌的做法,改成以磁軌區塊(sector)一個個封包儲存並加入足夠的除錯及封包定位資訊協助資料封包的拾取及校正,那任何光碟機都可以完美的讀取聲音資料,像讀程式一般
條件是聲音的數位資訊必須像程式一般儲存
這是為什摩讀mp3不須特別的'轉盤',而audio cd對拾取機構的好壞卻滿依賴

有沒有想過為什麼唱片業不支持md
因為md讓高品質音源可以像複製程式一般100%轉移
通常我們聽到的md不好聲問題出在da或類比線路部分不夠水準,或是在我們自己轉錄過程的失真
這是我的想法啦,so, 我對高價轉盤及高價錄音真是滿不爽的,雖然她們的聲音很令人心醉

我還是期待資訊業染指音響器材市場
讓音響業惡搞,高品質音樂永遠都只能讓多金的人享受,想想看,在286時代,我們能想望電腦音源能做到今天SB live的水準嗎?
在給他們(資訊工業)多一點時間,
會有典範轉移的到來
看資訊業的版圖如何滲透到通信,家電,機械等等產業,我相信明天的音樂聆聽會很數位,很廉價,很大眾
很感人
kwtsai
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文章阿毛 發表於 週三 1月 31, 2001 1:14 pm

沒錯
應該是這樣才對
可是
像dcs或其他將音響設計的像電腦的廠商
偏偏就是最貴的器材

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文章JCP 發表於 週三 1月 31, 2001 3:53 pm

其實像宏
JCP
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文章阿毛 發表於 週三 1月 31, 2001 7:51 pm

[quote]
其實像宏
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文章kwtsai 發表於 週五 2月 02, 2001 6:01 am

我想如果版權保護,付費機制的問題可以解決的話
網路音樂是大有可為的
以後的音樂消費模式也雪|簡瑼垓z儲存媒體
說不定大家就不買'轉盤'了
高容量記憶卡一統天下
這樣的世界太美了
kwtsai
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文章JCP 發表於 週五 2月 02, 2001 11:22 am

我是比較看好硬碟或者以後的光儲存媒介、生物儲存媒介等,記憶卡感覺成本降不下來,密度也還不夠高。
JCP
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文章JCP 發表於 週五 2月 02, 2001 11:31 am

我這邊FTP開了一陣子,也有想過未來是否有可能搞一個類似napster的東西。總不能一直躲在暗處幹些非法的勾當吧。不過應該還早啦,目前就還是這樣吧。我很早就希望唱片公司開始試著搞網路付費下載,但是那些大公司好像沒啥興趣。
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文章阿毛 發表於 週五 2月 02, 2001 2:23 pm

我這邊FTP開了一陣子,也有想過未來是否有可能搞一個類似napster的東西。總不能一直躲在暗處幹些非法的勾當吧。不過應該還早啦,目前就還是這樣吧。我很早就希望唱片公司開始試著搞網路付費下載,但是那些大公司好像沒啥興趣。



唉喔
這是整個產業翻轉的大事情
他們總要研究到「只有他們能確保最大利益」的時候,才有可能開始搞這個生意的。


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文章Patrick 發表於 週六 2月 03, 2001 12:08 pm

那請問一下
如果用eac抓成wave到硬碟
(或再用無失真壓縮http://www.monkeysaudio.com/)
之後由音效卡數位輸出給DA
就應該是現階段最好的訊源囉?
(當然是針對有電腦沒高級轉盤
又想過一過hi-end癮的人來說)
Patrick
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文章RogerShih 發表於 週六 2月 03, 2001 2:54 pm

To Patrick:

以現行CD-Audio的規格來看,答案是肯定的,只要DA夠好,WAVE播放甚至比CD-ROM數位輸出給DA更好,因為即使是CD-ROM數位輸出,CD-ROM在讀取播放CD時,依然沒有所謂的偵錯校正程序,也就是說,CD-ROM數位輸出的資料也並非百分之百沒有錯誤。

WAVE就是抓音軌囉,EAC等這類軟體抓音軌下來的時候,會針對抓取的音軌資料作校正,所以抓下來的Audio CD資料基本上正確性就高多了。

接下來就看DA的表現了,只要DA的水準好,聲音的表現嘛,比高價唱盤可說有過之而無不及,至少聲音來源的細節和失真就少了很多。


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文章LukeLo 發表於 週六 2月 03, 2001 3:58 pm

抓音軌再用一般音效卡的數位輸出來接DAC絕對不是一個好訊源。用抓音軌程式抓下來的資料是44.1KHz的格式,但是一般音效卡由於AC'97的架構,在播放wave時一定會先轉成48KHz再輸出,這牽涉到SRC的設計,難免影響音質,如果是用CardDeluxe這種根本不認識SRC的卡來做數位輸出,我就相信這是最好的訊原。

不相信SRC的影響的話,請看以下幾篇,其中724的表現與744相同。
http://member.nifty.ne.jp/efu/fsconv/fsconv.html
http://member.nifty.ne.jp/efu/fsconv/fsconv_3.html
http://member.nifty.ne.jp/efu/fsconv/fsconv_4.html
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文章LukeLo 發表於 週六 2月 03, 2001 4:08 pm

WAVE就是抓音軌囉,EAC等這類軟體抓音軌下來的時候,會針對抓取的音軌資料作校正,所以抓下來的Audio CD資料基本上正確性就高多了。


這是錯誤的觀念。曾經做過一個實驗,將Rotel RCD-971的數位輸出用普通的電視Cable接到CardDeluxe來錄音,錄到的資料與直接抓音軌結果幾乎相同,錯誤的sample數量極少,五分鐘的音樂可能只有幾百個samples,對應於百分之一秒左右資料的錯誤,根本不可能聽得出來影響音質。會導致CD轉盤音質差異的主因是PLL的品質與jitter的大小,不是資料本身的正確程度。同樣的道理也可以解釋不同材質的CD與燒片為何音質不同。

一般錄音室在數位錄音時,由於訊源有個PLL,錄製設備有個PLL,DAC有個PLL,三者聯合造成不小的jitter,因此錄音監聽的音質反而沒有把錄好的結果直接播放時少了一個PLL的效果好。

數位音訊處理的最大敵人與音質的最大殺手無他,正是jitter!
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文章RogerShih 發表於 週六 2月 03, 2001 5:05 pm

原來Jitter 的存在不只是因為Audio CD讀取的關係?那抓下來以後轉成WAVE,還是會有Jitter的問題囉?

那麼燒片和原版片抓下的音軌資料雖然沒差異,但因為音效卡SRC和Codec的關係,還是會有Jitter的問題存在?

另外,Windows2000數位CD音訊弁鄔MWinamp都是抓取CD音軌播放,CD-ROM部分是否還存在Jitter問題?在我認知裡,比起你提到的訊源、錄製設備、DAC等,CD Player或CD-ROM的Jitter影響似乎是大多了,這樣認知大概是有問題吧!?



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文章LukeLo 發表於 週六 2月 03, 2001 10:29 pm

原來Jitter 的存在不只是因為Audio CD讀取的關係?那抓下來以後轉成WAVE,還是會有Jitter的問題囉?

不會。看看前面的討論有提到原因。
那麼燒片和原版片抓下的音軌資料雖然沒差異,但因為音效卡SRC和Codec的關係,還是會有Jitter的問題存在?

燒片和原版片資料雖然沒有差異,可是jitter大小不同,這是我一再強調的,至於SRC是直接破壞形轉換資料,比jitter還嚴重。您有以上疑問想必還沒看懂上述網頁內容,也不知道SRC的作用。
另外,Windows2000數位CD音訊弁鄔MWinamp都是抓取CD音軌播放,CD-ROM部分是否還存在Jitter問題?在我認知裡,比起你提到的訊源、錄製設備、DAC等,CD Player或CD-ROM的Jitter影響似乎是大多了,這樣認知大概是有問題吧!?

CDROM抓音軌時當然有Jitter,但是抓到的資料仍然可以達到正確無誤。您的最後一句話我看不懂不知跟誰比較,無法回應,請見諒。
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文章RogerShih 發表於 週六 2月 03, 2001 10:44 pm

我想是因為CD-ROM會有Jitter的問題,所以會認為抓成WAVE以後,至少Jitter對音質的影響可以去除。

還有一個問題是即使是音效卡數位輸出,音效卡晶片還是會轉成48Khz的PCM送出去嗎?也就是說不管如何,一般音效卡為了符合PC 97規格,SRC必須用補插法來補足44.1Khz和48Khz的差距,所以對音質造成不小的影響,Right?如果是這樣我就了解了 :)

只是我疑惑的是,數位資料的補插法應該比較好做吧,為啥你前面貼的那個網頁上資料測出來的結果有的結果那麼離譜 :???:

最後你說的PLL造成的Jitter意思是?

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文章LukeLo 發表於 週日 2月 04, 2001 1:10 am

我想是因為CD-ROM會有Jitter的問題,所以會認為抓成WAVE以後,至少Jitter對音質的影響可以去除。

WAVE檔本身沒有Jitter,但是傳到音效卡轉成SPDIF Out有機會產生Jitter。
還有一個問題是即使是音效卡數位輸出,音效卡晶片還是會轉成48Khz的PCM送出去嗎?也就是說不管如何,一般音效卡為了符合PC 97規格,SRC必須用補插法來補足44.1Khz和48Khz的差距,所以對音質造成不小的影響,Right?如果是這樣我就了解了 :)

像是Ymf744/754可以把接收到來自光碟機的SPDIF IN直接bypass輸出,不過SRC,可是SB Live!一定會經過SRC。另外在播放WAVE時無論如何都會經過SRC,無論是數位輸出或是類比輸出。
只是我疑惑的是,數位資料的補插法應該比較好做吧,為啥你前面貼的那個網頁上資料測出來的結果有的結果那麼離譜 :???:

因為不好做,這又不像簡單倍數的超取樣,48和44.1沒有簡單的數學關係,所以每一個取樣點就過轉換以後幾乎都改變其值,對於高頻失真相當嚴重。
最後你說的PLL造成的Jitter意思是?

CD轉盤靠PLL(鎖相迴路)獲得所需的時間資訊,而PLL的品質嚴重影響數位輸出的結果。

關於Jitter建議看看這篇文章
http://www.digido.com/jitteressay.html
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文章阿毛 發表於 週日 2月 04, 2001 1:23 am

關於Jitter建議看看這篇文章
http://www.digido.com/jitteressay.html


哈哈
這個作者一定喜歡伍迪艾倫的電影
文章名字跟伍迪艾倫的電影「性愛面面觀」的英文片名:「EVERYTHING YOU ALWAYS WANTED TO KNOW ABOUT SEX BUT WERE AFRAID TO ASK」幾乎一模一樣。只是把SEX改成JITTER 。



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