FPGA那点事之LP6的七种兵器

乐彼客服1

FPGA那点事之LP6的七种兵器

之前两篇文章给大家介绍了FPGA的现状以及目前在HIFI播放器中的一些应用，这篇我们要谈的是LP6上FPGA将会出现哪些与众不同的设计。在正文开始之前我们回答下一些读者的疑问：FPGA只是一个可现场编程的芯片，具体怎么用，用的好不好取决于开发者对应用的理解程度和软件的编写能力，并不是用上FPGA就万事大吉，这只是漫长工作的开始，FPGA芯片本身远远不如开发在其内部运行的那些大型复杂的IP复杂和昂贵。

让THD+N性能翻番的秘密武器

如果让听感很好的R2R DAC，THD和动态性能又翻倍那么会产生什么惊人的后果？LP6中DAC是R2R架构芯片，由很多组电阻构成，电阻匹配精度和热噪声会对DAC性能产生严重影响，这点和Σ-Δ DAC依靠数字电路做噪声整形并进行调制推到带外的原理完全不同，和Σ-Δ DAC相比R2R DAC由于没有做Σ-Δ调制也没有做噪声整形所以听感更加自然，但噪声和谐波份量则会高出不少，造成THD+N性能难以做好。

大家可以仔细对比下优化前后FFT扫描结果的变化

为了改善这种状况，我们对直通模式的LP6做大量FFT分析，找出谐波分布规律，经过无数次编写和改善算法，再加上无休无止的实验，依靠FPGA内多组DSP（FPGA内DSP详细描述请见第二篇浮点怪兽章）的强大运算能力，成功的将有害谐波降低，THD性能竟然提高了3到9分贝。对数字敏感的烧友可能一下就振奋起来：6个分贝就意味着性能提升一倍，LP6整机的THD+N在目前已经低至-105db（0.00055%），直接打破了PCM1704U-K保持的R2R DAC THD+N性能记录-101.9db （0.0008%），当然性能仅仅是好声的基础，我们LP6钛版在算法工程师和硬件工程师的配合下，将R2R DAC原本自然醇厚听感的基础上即增加了声音密度，THD+N还能做到更低，我们的工程师们所付出的努力总算得到了回报。

THD+N性能

玩法更多、工艺更先进的超级“DF1704”

当大家拆开很多经典R2R DAC台机时，总能看到一对熟悉的搭档，比如PCM1704 DAC旁经常出现DF1704滤波芯片的身影，为什么？因为单纯只使用R2R DAC在很多频段上声音比较干和硬，听感单调，这时DF1704这类滤波芯片就发挥了突出的作用，利用其内部过采样等功能大大提高R2R DAC很多频段上的听感。

DF1704和PCM1704可谓是一对经典组合

我们设计LP6时，DF1704芯片早就停产，市面上只有拆机货，技术老化，工艺陈旧，支持采样率低，滤波器种类只有区区两种。现在主流FPGA都是28纳米以内工艺，而过去音频数字芯片一般采用0.35微米制程，所以在功耗性能及使用灵活度远远不能满足现在和未来的需求。在这个数字技术突飞猛进的时代里，只要拥有大型FPGA，配合编写完善的算法IP，其内部庞大的数字资源可以让我们随心所欲的发挥，性能和扩展性可以做到远高于DF1704芯片的水平，后续甚至可以开发出自定义滤波器功能，满足几乎所有烧友的不同听感。LP6内部的FPGA此时起到的作用相当于一个多种数字滤波功能，工艺先进，功耗超低的超级DF1704芯片，当然也可以既不使用数字滤波，也不做超采样处理，也就是NOS。

滤波器种类

无损DSD PCM转换

很多烧友知道R2R DAC是没有DSD相关接口的，纷纷询问LP6怎么支持原生的DSD？这个问题问得好：我们可以用FPGA实现AKM公司AK4137芯片相同的功能，这颗芯片可以做到DSD PCM近乎无损的转换。虽然DSD和PCM编码制式不同，但它们都是以数字形式来记录一段连续波形，换句话说，本质上都是数字信号，这种转换一般不会影响性能，只要有足够多的运算资源和好的转换算法就可以做到无损转换。由于LP6选用的FPGA资源足够而且更擅长数据的并行处理，所以转换效率高，设计也更方便灵活。

DSD和PCM的相互转化是可以做到24bit内没有性能损失

媲美专业机的自定义EQ

在发布LP6以前，已有很多烧友向我们提问：“为什么乐彼机器只有固定的几种EQ，能不能做自定义EQ？”答案是：自定义EQ设计起来很容易，但是之前机型FPGA资源不足，依靠本机内嵌MCU完成EQ调整，而MCU并不适合做大量的并行数据处理，所以EQ性能确实捉襟见肘。现在好了，有大型FPGA内庞大的DSP块撑腰，以前不敢想的现在就能轻易实现。LP6除了自带一些经典EQ外还拥有多组自定义EQ，这次的EQ可不是什么样子货，完全可以媲美很多专业EQ机听感的。

LP6自定义EQ界面

一台LP6，一块FPGA，七种HIFI兵器

一台顶级R2R HIFI播放器，如果必须拥有大型数字滤波器、THD性能倍增、无损DSD转PCM、高性能自定义EQ、高精度时钟源、高带宽接口、超低抖动SPDIF OUT（其它三种功能的详细介绍请见FPGA这点事第二篇）这七种功能，假设这七种功能各自使用一颗单独的高性能芯片，还会有多少电路板面积能从容布置低通滤波器、放大器、DAC等对听感至关重要的模拟部分关键电路？

何况实现这七种功能的单独芯片，有的市场中根本没有，有的性能完全达不到我们要求。而LP6只使用一颗大规模INTEL  FPGA就高水准的实现了以上7种应用，其中不少还是独门绝活：比如INTEL的工程师也很好奇我们是如何提高R2R DAC芯片的THD性能的，因为目前最好的R2R DAC芯片的纸面性能还没有我们整机高，这七种兵器合一后终于成功敲开IFTD的大门。感谢工程师的灵感，感谢FPGA，这种庞大的可编程、并行运算的逻辑单元芯片为我们，为播放器，也为未来撰写了无数可能。

乐彼客服1

弱水三千x 发表于 2018-5-17 16:30
自嗨模式

• 这绝对不是自嗨。
• 玩好R2R 和FPGA确实存在一定的技术门槛。
• 这几年我们确实攻克了不少的技术难题。
  

乐彼客服1

穷乡避壤 发表于 2018-5-17 19:58
看来你们很快就登上世界之巅了。

容客服我嚣张的说声：难道现在不是吗

乐彼客服1

zhengjun 发表于 2018-5-17 21:26
想登世界之巅？只可惜前面还有几重大山。一个成熟的企业应该自信，但不是盲目的自大~

大山不怕，研发LP6，我们已经越过无数的大山，克服了无数困难，既然客服我这么说自然有我们该有的自信，况且目前为止我们确实没找到比较高性能的便携R2R播放器，哪怕是高性的R2R台机也并不多见。

乐彼客服1

zhengjun 发表于 2018-5-17 22:31
自信固然该有，但自信过头就是自大~

我也知道不能自大，可问题是我们明明把R2R 整机性能做好了为什么就不能说呢？当然我也知道有广告法的存在，但毕竟我们没有直接说最什么的，懂R2R的烧友应该会知道R2R的整机THD+N  做到-105db意味着什么。毕竟此前的R2R芯片记录保持者PCM1704也就是-102db，而要用在便携机，往往因各种制约因素，性能通常是不如芯片的标称性能的。

乐彼客服1

figure168 发表于 2018-5-17 22:39
无数。。。无数。。。

确实是的，毕竟体积有限，制约的因素太多，要做好R2R并不容易，性能都是工程师对电路的理解和不断尝试慢慢调试出来的。

乐彼客服1

zhengjun 发表于 2018-5-18 12:03
你自己都说现在已经站在世界之巅了，这还不直接，还要怎么直接？看来乐彼的产品不能说它不好，不说了，再 ...

PCM1704U-K 以前对我们来说确实是一座高山，我们敬仰，但并不代表需要畏惧，当我们做出整机性能远超它的情况下有何不敢说的呢？当然您也可以找找有没有R2R整机性能做的比我们好的，如果确实有，我们会继续努力越过新的高山。

而且也没有说不能批评我产品的意思呢，您怎么会这么理解呢，骂我们没滑动，操作差的烧友多了去了，我们也没说什么，我们自己决策失误也没办法，本想着相同性能和声音，卖跟别人纯按键机播放器一样价格总没人不愿意吧，结果是没电容触屏还好，有了电容触屏反而成了原罪了，我们只能把滑动功能开发出来。

乐彼客服1

墨绿森林 发表于 2018-5-18 13:51
"翻越了无数大山，克服了无数困难"
怎么像万里长征啊！呵呵~
既然是大升级，型号定为L7或L8比较妥当 ...

型号怎么定是老板的事，客服我也不懂，老板想怎么定怎么定，他要定个L1效果更好也说不定，我上面这么说的THD性能您可能没什么感觉，但其实我们不止THD+N较PCM1704U-K有突破，连信噪比我们LP6钛版整机都比PCM1704U-K 标称的性能还高不少，因为目前验证板还没做完耳放部分的最终测试，仍没发挥到我们认为的最佳性能和听感，下次有一个比较准确的数据了我们再公布，到那个时候，我们第一批工程样机也应该快出来了。

乐彼客服1

墨绿森林 发表于 2018-5-18 13:53
此客服非彼客服，应该是老万上线了！

无论是老万还是客服，这个都不重要，重要的代表着乐彼，老万本身在我们用户Q群里就是一个大写的客服，我们很多用户都喜欢直接找老万聊产品改进意见。

乐彼客服1

寻找雨中的猫 发表于 2018-5-18 16:04
乐彼加油，世界之巅就要有世界之巅的自信和世界之巅的定价，让买不起的人喷去吧，愿意上钩的人总是有的

谢谢老兄鼓励，但不带这么转折的，
产品定位从来都是和技术门槛是成正比的，如果我们能做到的技术，别人做不到，为什么不能将产品定位更高端呢?

乐彼客服1

unlimag 发表于 2018-5-19 11:02
看过乐彼的几轮发帖，彻底路转黑了，我相信乐彼是有技术的，相比其他厂商确实也就自己的独到之处，就是这个 ...

谢谢您对客服中肯的评价，但无论什么行业，技术和商业竞争其实更容易推动整个行业的发展。
很简单，我问个问题，是同行厂商大家一团和气一起和稀泥对消费者更有利，还是大家都真正拿出自己的十八武艺摆在台面上竞争对消费者更有利?

看国内手机行业，小米  OV  魅族 华为 的竞争，他们的发布产品会可是一点都不会客气的，但几年下来国产手机出货量占全世界比重越来越高，不旦消费者受益了，整个国产手机行业的技术进步也是相当惊人的。

乐彼客服1

脑残为王年代 发表于 2018-5-19 12:58
比hugo2好吗

hugo2的架构仍然是Delta-Sigma的，而我们LP6是R2R架构的。

乐彼客服1

脑残为王年代 发表于 2018-5-19 13:23
那是比hugo2好还是不好

从音质和架构上我们R2R架构的更好，但正是由于架构不同，并不能直接以好或不好这么简单来定论的，Delta-Sigma的优点在于可以用噪声整形的方式相对更容易的将性能提高，而R2R则是完全靠电阻精度，阻抗，电源，时钟，全面无死角的将数字和模拟基础性能都做到极致才能获得一点点性能的提升，这就是为什么现在没有民用级的R2R芯片在售了。

乐彼客服1

unlimag 发表于 2018-5-19 14:13
当然愿意看到市场的充分竞争，各家都拼尽全力拿出最好的产品出来，拿友商产品出来对比也没什么的，正常操 ...

我们公司小资源有限，这个问题我们也想过，是先包装好自己了再发展技术还是先把技术做过硬了再考虑包装自己，我们仍然相信技术才是第一生产力所以选择优先资源搞研发，而且我们并没有定位我们是奢侈品，我们只是希望从工艺和技术上让用户感到我们产品的精致，所以我们后面发布的L3GT的整体做工工艺也都提升了，高端我们是有，但谁都知道越高端越没有量平摊到研发上来是根本不划算的，一方面我们有对技术的追求，别一方面能显示我们的技术能力也没什么不好，我们的L3入门级产品就能说明我们并不是走的奢侈品这条路线，让更多烧友能以相对更低的价格买到较高性能的产品，要知道那时候洋砖达到L3这个性能音质的可都上万啊。

乐彼客服1

脑残为王年代 发表于 2018-5-19 14:27
哦，那就是还没hugo2好

我说的很明白了，你要音质，我们的好，你要纯指标，hugo2 Delta-Sigma更高，但如果完全这样比的话，恕我直言，它比我们新发布的L4要差。

乐彼客服1

2手处男 发表于 2018-5-19 14:24
对国外产品应该没什么好忌讳的，技术比人家牛逼，价格比人家贵，武器比人家多，已经“在世界之巅”了，就不 ...

我说的很明白了，开头就说了我们的更好，如果要说的更明白就是我们的L4都比他强

乐彼客服1

unlimag 发表于 2018-5-19 14:13
当然愿意看到市场的充分竞争，各家都拼尽全力拿出最好的产品出来，拿友商产品出来对比也没什么的，正常操 ...

爱马仕不整天模特走秀？ 苹果发布会哪次不怼下android？intel哪次的IDF大会不怼AMD？ 想起电容触屏，大家是不是第一个想到苹果？

乐彼客服1

晓栀mote 发表于 2018-5-19 14:04
客观上，你宣传的确实也没什么不对的。但是，我想你们乐彼自己也应该看出来了，很多烧友都不喜欢你们的营销 ...

我们不指望所有烧友喜欢我们的文案，我们的文案甚至都没有专门的人去写，有时候客服写有时候销售写，老板的要求只有一个就是让别人知道我们产品的新特性。被人骂不怕，别人懒得骂才可怕。

乐彼客服1

脑残为王年代 发表于 2018-5-19 14:34
哦，明白。我都搞不懂你们的型号命名，烧脑。一个型号有几十个后缀。

哪有，多的也就三个，没办法谁叫老万以前是AMD搞显卡的，他习惯性按显卡一个型号多个后缀了。

乐彼客服1

unlimag 发表于 2018-5-19 15:45
不是说了吗，对比友商是正常操作没啥的。一个企业没了宣传不行，但是宣传水平有高低。爱马仕没在走秀时候 ...

确实我们的文案写的不好，您说的也在理，但我们也的确没想过要先包装好自己。包装还是等我们有足够资源了再考虑。文案宣传用黄金对比只是为了表达R2R芯片本身的技术含金量，用黄金类比的宣传看上去比较粗暴，但可能更容易传播，二来我们宣传经费确实很有限，写的文案都太偏技术化，文字没有什么美感。