MaxDigital 发表于 2020-11-4 11:37

【SPILL 百科】Jitter:器材、部件之间不同「时钟」产生的音乐失真

有接触开数码音乐或者 CAS(Computer As Source)的朋友,可能都听过「Jitter」这个名词,也是决定数码音乐播放时音质的重要元素。不同于模拟音乐讯号会受到的干扰和噪声,也不同于数码资料(data)的遗失与损坏,Jitter 的误差和失真,源于音响和其他的器材、部件之间不同的运作「时钟」。
了解不同器材、部件之间不同的「时钟」Jitter 又称为「抖动」或者「时基误差」,前者是直译、后者更可以表达到原意。Jitter 并不只出现在音响器材当中,很多具备电子元件的器材都会有 Jitter,而 Jitter 的形式和原因也多种多样,其中最主要的一种就是器材或者部件之间运作的时钟不一致所产生。CD 机、DAC 译码等的运作都会基于各自的时钟,例如 CD 的 44.1kHz、一些 Hi-Res 档案的 96kHz 取样率等都要跟从正确的时钟和速度播放,才有「正常」的效果。如果在音乐讯号传输、转换、处理的过程入面,出现大家的「时间」不匹配、不一致,情况就好似本来每秒 24 格的电影,以每秒 60 格来播放,就会变成了快播;又或者将 33 1/3 转的黑胶唱片以 45 的转速来播放就会「走音」。当然,实际上出现 Jitter 误差的情况未必有这么夸张,更多可能象是乐团指挥稍为打错拍子一样。而本来不是为音乐播放而设的 USB 界面,缺少时钟控制、资料传输「时快时慢」,更加是 Jitter 的源头之一。
简单以 5 点讯号取样为例,左边是原本的音讯,右边的第 2 组讯号处理稍为「早了」,虽然数值(高度)一样,但整个音乐波形就「走样」,也就是 Jitter 误差的情况。
以往手提 CD 机因为碰撞、震动而无法读取 CD,出现断声、窒声的情况,某程度上也是一种 Jitter,后来是通过提供 buffer 的方式来解决。
由用料、设计、补品着手改善
那么全部器材都用同一个时钟规格、标准不是就可以解决问题?实际上没有这么简单。毕竟10 个人对表,都可能有 10 个不同时间,更何况是无论实际需要还是玄学而言,需要精确至毫秒计的音响器材,部件之间要「对表」就更不容易。想改善 Jitter 的话,准确的时钟是基本,例如大家常听到的「飞秒晶振」,就是由用料入手提供更精准的运作参考时钟。设计上将时钟放在接近 DAC 的位置,也有助减少时钟讯号的干扰,让运作更准确。而部分 USB DAC 采用的「Asynchronous Mode」就可以由 DAC 主动控制向计算机索取音讯资料,并且以 DAC 本身的时钟运作的方式,将 Jitter 减低。另一种设计就是在器材提供足够的缓冲(buffer),收取了足够的音乐讯号之后再进行 re-clock 的动作,将原本可能有误差的讯号和时钟再「校准」。此外也可以利用 AudioQuest JitterBug、ifi SPDIF iPurifier 2、iPurifier3、iSilencer+ 等等这些「补品」来修正和改善 Jitter 问题。 Aurender A30内部采用FPGA搭配抖动(jitter)低于100fs的时脉产生器,精确地接收传输数码讯号,将其抖动低至可忽略的程度。
Chord Electronics 2yu具有2,000 MIPS的处理能力,内置采样率转换器以及低抖动(low-jitter)锁相回路(audio phase lock loop) 设计。
针对数字音频最讨厌的jitter处理 Chord也有一套,Hugo2 采用了 Digital Phase Lock Loop 线路,将时基误差的影响程度降到最低。
Aurender W20SE所采用的恒温晶体振荡器(OCXO, Oven-Controlled Crystal Oscillator)是目前市面上同时兼有精准与稳定的时钟,能长时间运作,将时基误差减到最小,且Aurender进一步使用了Field-Programmable Gate Arrays (FPGA)架构、全数字锁相回路系统(ADPLL, All Digital Phase-Locked Loop System),确保数字音乐档案资料时脉能精准的传输与极小化时基误差(Jitter)。
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