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[轉貼] 為何數位輸入只有一條,卻有兩條類比輸出?

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發表於 2011-1-14 16:49:35 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
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作者: midi78578

為何數位輸入只有一條,卻有兩條類比輸出?   ◎張東征

編按:基於目前市面上推出的DVD已經開始普及,24 Bit以及新式Delta-Sigma數類轉換器晶片陸續上市,數位音響器材正面臨著一場空前的攻防戰。數位技術對音響來說是一種既難懂又簡易的學問,很多人聽了十幾年的CD,卻不知道CD唱盤的工作原理。音響論壇不是教科書,但我們希望藉由張東征由簡入深的筆觸,輕鬆帶領您認識數位音響器材的種種有趣問題。若您有數位音響上的任何技術問題(請注意,是技術問題,不是器材問題或聲音問題),歡迎利用讀者回函詢問,我們將邀請張東征替大家解惑。

幾天前,有位還在唸書的朋友一臉迷惘的抱著自裝的DAC 跑來找我。「沒有聲音,會不會裝壞了?」我稍作檢視之後,見機器並無異狀,便接上系統試聽。「很好,一切正常。」聽了我的回答,友人似乎寬心不少,但離去時仍面帶幾許困惑。

隔天上網收取E-Mail時,友人發了一封信:「我的DAC只有一個輸入端,但CD唱盤卻有兩個輸出端,可不可以只接其中一個?昨晚試了DAC,只聽到絲絲雜訊,一點音樂訊號都沒有,又出了什麼問題?」接連兩個大問號,眼尖的讀者,瞧出問題所在了嗎?

這位寶貝朋友平日以簡單的床頭音響聆樂,酷愛音響,無奈預算有限,僅能以「音響論壇」充飢,幾個月讀下來,最大的心願就是硒豸@部DAC來提升音質!(因為買不起成品,只好裝套件了)初次動烙鐵的他,糊里糊塗地把DAC搞定後,才發現忽略最根本的問題:DAC到底接在哪裡?打量廉價CD唱盤多時,決定從紅、白兩RCA端子擇一而終。

顯然,他怎樣選都是錯誤的,永遠都不會有押寶正確的一天。一個有能力裝配DAC的人,卻無法正確操作DAC,這不僅是極度諷刺,也充分顯示許多人對於數位音響基礎的嚴重匱乏。面對這樣的狀況,如果我們只是提醒他,DAC的位輸入必須與CD唱盤(或轉盤)的「數位輸出端」互相連接,那充其量不過是「告知」,告知他如何讓DAC發聲罷了。事實上,他仍是無知地在音響領域中浮浮沈沈。如果有一天,我拿一個內部沒半點電路、輸出入直接Bypass的黑盒子告訴他:「這叫做DIC(Digital Interface Converter,瞎扯的。),只要插在數位訊號的路徑上就能強化音質。」或許他真的會信。

粗淺的瞭解

面對CD唱盤這樣龐雜的系統,要徹底瞭解是相當困難的。您必須對光學有深刻研究,知道反射率對於訊號強度的影響;也得懂數位系統,從單純的邏輯閘與微處理器去實現全般控制回路;當然,精密機械的技術也是相當重要的,否則便無從控制旋轉與雷射頭的讀取動作。

既然要輕鬆玩音響,就沒有必要如此K書,但要玩出個門道來,總得有個粗淺的瞭解才行。先從基本的CD唱盤結構談起:

完整的CD唱盤=CD轉盤+數位類比轉換(DAC,Digital to Analog Converter)

我們一般買到的唱盤或CD-ROM,內部都已經把DAC做好了,所以可以直接將轉盤讀到的數位資料轉換為類比訊號。但也有人認為廉價唱盤內部的DAC實在太不稱頭,決定另外搞一個專用的DAC,一切朝高音質再生看齊。數位訊號Vs.類比訊號?儘管CD已經唱了二十幾年,但多數人仍無法理解數位與類比的差異。簡單的說,類比訊號是「連續」的,而數位訊號則是「有段」的。假設今天有一個訊號會在0伏特到1.5伏特之間變化,那我們可以透過類比的方式來捕捉其中的任何一個點,0.1伏特、1.48726伏特,都在類比掌握的範圍內。

數位就不同了,它必須視解析度而定。以兩位元的解析度來說,它只能允許00、01、10、11四種排列組合,然後用這四種排列組合對應0到2伏特。比如說,00代表0伏特、01代表0.5伏特、10代表1伏特…等,如下表:

由上表,我們可以觀察出兩點:

1.位元數愈高,就能把電壓區隔的愈細、愈接近類比。例如三位元可將訊號區分為二的三次方,八等分,N位元就能區隔成二的N次方。目前CD的解析度為16位元,也有可能低一點。至於未來的目標則是24位元,但牽涉的改變幅度太大,普及的速度不可能太快。

2.我們需要一個機器來進行「查表」的動作。當機器讀到00的訊號時,會自動反映出0伏特,讀到10,會反映出1伏特。而這個負責查表的機器,就是數位類比轉換器(DAC)。

我相信有人會問,為什麼要大費周章把訊號轉成類比?任何專家都只能回答:「因為人耳只能聽到類比訊號」。這就像雞為什麼生蛋一樣的,上帝已經決定一切。那又為什麼要把訊號變成數位儲存?因為以現有的電子技術來說,數位是最方便也最有效的儲存方式。沒錯,以類比來儲存資料也是可以的,如老式LP大唱片,但保存不易。如果有一天,人類可以發展出以類比方式有效儲存、運算(類比電腦)資料,相信會是一個極大的變革。

不過在這天到達之前,我們還是得把數位音響的基礎弄清楚。

二合一策略

從直覺思考,左聲道與右聲道的類比輸出似乎應該有各自的數位來源才對。我的意思是:一部CD轉盤應有兩個數位輸出,各司左右聲道之職。

左聲道數位輸出─左聲道數位類比轉換─左聲道類比訊號

右聲道數位輸出─右聲道數位類比轉換─右聲道類比訊號

不過數位工程師認為這樣太麻煩,一聲道拖一條訊號、那dts或AC-3的六聲道不得拖六條數位訊號出來!於是決定把兩聲道數位訊號擠在一起,透過「編碼」的方式傳送出來。有編碼就有解碼,在數位類比轉換器這邊的配套措施,就是將這單一的數位訊號解出兩聲道。所以實際狀況是這樣的:

┌ 左聲道數位類比轉換─左聲道類比訊號

左右聲道(混合)數位輸出─┤

└ 右聲道數位類比轉換─右聲道類比訊號

同樣的道理,如果現在改播放以AC-3/dts錄製的DVD或LD, AC-3/dts解碼器也能從單一數位訊號線所傳遞的資訊中,解出六聲道來。

這次我們就先討論到這裡,希望您已經瞭解以下幾點:

1.對CD唱盤而言,DAC可以外接也可能內置。外接DAC的目的,是希望將數位類比的轉換動作獨立到一部專職的機器上,以求取最佳表現。當然也有一些數位「轉盤」,天生就是沒有內建DAC的。設計者將所有的成本投注在數位訊號的讀取上。

2.其實DAC就是一部查表的機器訢t責將數位訊號轉換成對應的類比訊號。人耳僅能聆聽、感受類比訊號。

3.透過編碼的方式,多聲道的數位訊號可以擠在同一條訊號上傳送。解碼的動作就交由數位類比轉換器內部的解碼機制來處理。

我們下次再來剖析,在數位類比轉換器機殼下,到底又是怎樣的動作方式?單位元?多位元?要幾位元才夠?
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