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[数码] 异步还是同步?--HEGEL HD2 对比M2T HIFACE(2页AP测试数据、听感3页)

异步还是同步?--HEGEL HD2 对比M2T HIFACE(2页AP测试数据、听感3页)

      USB解码近两年势头迅猛,新款不断推出的同时,老款升级也大多“时髦”地选择增加一个USB接口,仿佛一夜之间USB接口成了众多HFII厂商的香馍馍。说到USB,总要问:是异步的吗?能降低抖动吗?这样的问题,充实各大论坛,老手新手都不亦乐乎。
  USB异步真的这么神奇吗?下面让我们来聊聊这个话题,顺便进行相应的对比测试



[ 本帖最后由 kkman2002 于 2011-5-18 09:10 PM 编辑 ]

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2011-5-9 01:01 AM

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王曰:“与人乐乐,与众乐乐,孰乐?”子曰:“独乐乐不若众乐乐。”  
盼望深闺中独看桃花粉面依旧青春常在,明月照丹心,春归,夏种、秋收,冬眠,赴黄泉!

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      在对比测试前,有必要了解几个小概念,关于异步、同步的原理和技术资料,通过百度或gogole有很多探讨和讨论,过于枯燥的理论,容易让人转晕了头,不妨通过一些简单的思路把握下:
 1、USB Audio Class协议
  由Intel和微软主导的USB即插即用通讯接口,自诞生之日起就通过USB Audio Class协议来制定游戏规则和接口规范,即所有USB设备只有符合USB Audio Class协议规定的硬件指标,并通过微软提供的内核驱动(*.sys,内核模式下的驱动,一般都对应相应的被驱动硬件,而其功能其实就是提供windows系统对该硬件的支持),进行辨识,才能正常或者“合法”的工作。

      从下面这张流程图图,可以清晰的看到USB音频传输的过程:播放软件播放音频文件--通过设置播放软件,采用客户端驱动ASIO或KS直接驱动硬件-硬件通过.SYS内核驱动被windows系统识别-USB音频设备通过设备驱动程序正常工作-通过USB总线传输带有时钟信息的串流数据-USB DAC 通过USB接受芯片接受数据,并进行后续的时钟合成和恢复、传输I2S或S/P信号、DAC转换等等工作完成最后的模拟输出。


     从这个流程可以看到,关键的class driver是USB音频设备得到 “合法”身份的关键。因此,无论是采用同步还是异步,无论是公版驱动,还是自行编写驱动,无论你吹的如何天花乱坠,都走不出USB Audio Class协议这个框框。


      从HIFACE编写的驱动来看,前3个SYS驱动,只能采用微软提供的内核驱动,而无法自己去编造,而最后一个SYS驱动的意义在于结合硬件可编程FPGA模块和缓存技术,突破USB 2.0最大传输24/96制约,通过硬件升频(SRC)还原并转换成24/192 SP信号输出。因此可以说,目前USB2.0规范是不支持24/192传输的,要实现24/192传输,在USB 3.0出来之前,只能靠自力更生了。



[ 本帖最后由 kkman2002 于 2011-5-9 01:05 AM 编辑 ]
王曰:“与人乐乐,与众乐乐,孰乐?”子曰:“独乐乐不若众乐乐。”  
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2、什么是同步,什么是异步?


USB Audio Class
协议规定USB同步传输周期为1ms。即每隔1ms,USB设备通过接受芯片接受一次主机传输过来的数据包,这个数据包带有时钟信号的,需要通过I2S控制器进行解包后恢复时钟信息实现同步,为确保这种主机时钟和I2S的同步,采用FIFO缓存暂存数据,然后再给I2S。



下面这张图,作为一个简单示意图,每隔1MS,主机发送一次数据(倒一杯水),通过缓存蓄水,然后通过I2S(水龙头)传输到下一个环节。因此,USB传输对于倒水和放水的控制,就是同步、自适应和异步的区别:


     同步模式:水龙头流量固定(主机时钟确定),不管倒多少水。理想状态下,倒水的频率、时间、流量固定,缓存(蓄水)固定,水龙头放水流量固定,形成一个完整循环。而由于抖动偏差的存在,这种理想状态往往无法保证的,因此,会出现水放完了(中断),水放多溢出了(失真爆音)等等情况。

    自适应模式:为解决抖动偏差引起的倒水频率和倒水量的变化(主时钟的变化),通过控制水龙头的流量(重整时钟)来适应这种变化,形成可控制的理想循环。


    异步模式:固定水龙头流量(异地时钟确定),通过建立I2S反馈机制,控制倒水频率和倒水量,形成可控制的理想循环。

    再通过Xilinx工程师提供的原理图看看,异步模式的原理其实是建立一个异地时钟,利用异步先进先出(FIFO)存贮器作为一个弹性缓存,当接受到来自主机的时钟信号,在缓存内与自建时钟进行比较,并通过控制软件反馈给主机,让主机按正确的时钟信息进行调整。


      因此,上述三种方式,均是建立在主机时钟的基础上,只是前2种是以主机时钟为主(归类于同步,意思就是确保与主机时钟同步),而后一种则是以自建时钟为准(归类于异步,意思就是与主机时钟不同步),USB规范中明确对这种双时钟指令冲突型的异步方式不赞成的:“Such slips/stuffs will cause audible degradation in audio applications. ”(这种方式会导致音质的退化); 而微软同样不支持这种异步方式,因此,采用异步模式,只能在内核驱动的基础上,通过自行编写的扩展驱动获得正常运行,而这类驱动是无法得到微软认证的。


[ 本帖最后由 kkman2002 于 2011-5-9 11:12 AM 编辑 ]
王曰:“与人乐乐,与众乐乐,孰乐?”子曰:“独乐乐不若众乐乐。”  
盼望深闺中独看桃花粉面依旧青春常在,明月照丹心,春归,夏种、秋收,冬眠,赴黄泉!

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由于USB传输中的固有抖动、采样抖动、传输抖动等时基偏差,因此, 无论采用同步、自适应还是异步,最核心的问题:是如何减少这些抖动偏差,提供良好的音质。对于抖动(jitter),目前,可以通过Audio Precision 2722A等仪器,进行测量,提供参考数据。如果还记得挪威杂志对11款USB解码器的测评,那么,他们通过AP测量的一些数据,恰恰是本来认为最保险的异步模式两款DAC出了一些问题,而这些测试数据进一步验证了他们的一些主观听感,但绝不是全部。下面我们来看看这些数据。。。待续









[ 本帖最后由 kkman2002 于 2011-5-9 08:29 AM 编辑 ]

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2011-5-9 01:26 AM

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王曰:“与人乐乐,与众乐乐,孰乐?”子曰:“独乐乐不若众乐乐。”  
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不错的帖子.期待下面的内容.
象“科学家”那样工作,象“艺术家”那样生活!

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很好的帖子呀,希望大家强力关注!

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虽然现在USB要比1394火线在商业上运行成功,也算是个低端标准比高端标准成功的例子。
出于感情,我还是对1394火线持肯定态度了,除了当时火线要优越很多外,还因为那时单位使用的专业苹果电脑,无奈苹果在国内始终难与PC匹敌。1394火线在与厂商合作与推广上也没有到位,导致了现在目前的尴尬地位,没有商业上的支持,就难以继续创新,只能等USB逐渐壮大后赶超。遗憾!
象“科学家”那样工作,象“艺术家”那样生活!

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学习贴,排队好好听课!

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确实HD2强很多

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kk版主的评论很有学术风味。 品位很高啊!

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