CAS(计算机音乐系统)综述

网络 2013-05-26 1067 次浏览 次点赞

本文属于综述,基于电脑角度理解和实践Hi-Fi技术,行文基础获得较广泛和历经时间考验的支持,结论与绝大多数传统Hi-Fi认识和实践存在差距甚至对立。

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本文的目的不是建立某种全新理论或者参与理论探讨,更勿论参与骂战,仅仅是为当前的Hi-Fi初烧用户提供快速指南,以及为数字进阶用户提供快捷参考。

本文也不针对发烧/高保真/Hi End之骨灰级,和golden ears。

总结全文,实现CAS的要求并不高,当然前提是使用基于规范标准的量产设备,并正确地使用软硬件。

计算机技术速度远胜于Hi-Fi,因此很多技术与理论被快速改进和更迭,甚至在本文范围内都可能出现前后矛盾,这是正常的。

一、CAS可以替代CD组建Hi-Fi系统

CAS(计算机音乐系统,Computer Audio Source / Computer as Source)指以计算机为音源的音响系统,不过目前泛指以计算机或流动数码播放器作为播放音源的方式。也有称计算机音响为PC Audio、Music Server Playback或HDD Audio。名称虽异,其要旨主要是划出与传统CD光盘或黑胶碟播放的分别。

根据多位国际发烧级 Hi End 评论名家说法,与及根据国际间网上音响论坛大量讨论结果,计算机的确能播放能到达发烧/高保真/Hi End 级数。不少人甚至更认为计算机播放音乐效果更胜传统CD机。他们包括:

美国著名音响天书“The Absolute Sound”编辑兼评论员Robert Harley;

美国著名音响天书“Stereophile”评论员John Atkinson;

《纽约时报》音响专栏作家Lawrence M. Fisher;

美国音响杂志“Stereophile”评论员Jon Iverson;

"The Absolute Sound" 编辑Robert Harley;

C/Nets的音响评论员Steve Guttenberg;

AES会员Kent Poon等。

 

二、CAS的原理

CAS的运作模式很简单,首先把唱片的歌曲转文件至计算机硬盘或于网上购买歌曲,从而建立个人数码音乐图书馆。最后,透过计算机音乐媒体播放器如 i-Tunes、Window Media Player 等,再连接 Digital to Analog Converter(DAC)及其他音响相关器材例如扬声器、功放等播放歌曲。

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Weiss DAC202

传统的音响系统:

CD 转盘 Transport -> D/A 译码 -> 前级音量控制 -> 后级电流放大 -> 喇叭

CAS只是改变了由 CD 转盘转变为计算机:

计算机 -> D/A 译码 -> 前级音量控制 -> 后级电流放大 -> 喇叭

或者:

计算机 -> 音量控制 D/A 译码 -> 主动式喇叭

主动式(Active)喇叭内置后级放大器并具备了较被动式(Passive)喇叭更为准确的电子分频线路,而译码器已经拥有音量调节控制功能来代替传统前级。

三、CAS的优势

第一: CD 永远只可以提供 16bit/44.1kHz 的讯号。 过去十多年制作人已成熟地使用上 24bit 高解像录音(是 CD 的 256 倍)方法,有些更应用上高取样(Hi-Sampling)形式收录,在回放解碼技术也同样支持。 高解像音响丰富低音量讯式包围一双喇叭的音场,定位上的准确性,音色上的仿真(analogue)感,使用同一样译码,CD 回放便显得平坦而乏味。

传统CD录音当年被限定为16/44.1格式,即是所有CD播放只能到达16 bit、44.1 kHz的水平,不得超越。如今计算机普及,以计算机播放音乐则能突破CD 16/44.1的限制,能到达24/48(24 bit、48 kHz)或24/96(24 bit、96 kHz)等水平,更可以到达更高的24/192(24 bit、192 kHz)等等。从技术与理论上说,计算机播24/96 档案当然比CD的 16/44.1优胜。

第二: 现代录音全都是计算机化,过往的 “母带”,已经在 15-20 年前被计算机档案 file 所取代。 无论是制作 CD、HDCD 、DVD、SACD 或 Blu-ray 这些媒体,其实都是由一个正式的“Master 母带档案”改动而成。

制作时期,录音室内是由计算机回放作鉴听。 Studio 内的计算机被称为 DAW(Digital Audio Workstation), 回放音乐跟 CAS一样是以计算机作讯源。 由这个原档案作回放,必定要比之后做成 CD 媒体,再由 CD 转盘重读碟上的数码数据来得直接无误。 CD 的 BLER(Block Error Rate), Pit-Jitter P1/P2 影响完全消失得无影无踪。 计算机作为讯源播放音乐档案根治了 CD 回放的缺点(实际上仍旧存在BLER、BER和Jitter,而且以Jitter为最)。

简单点说,就是计算机大大拓展了讯源,硬盘存储的除了CD音轨,更有HDCD 、DVD、SACD 、Blu-ray或者任何其他的数码档。同时也相应地拓展了回放,只需要具有相应的解码器就行。

计算机震动多、电源不纯(dirty power),噪声多,这全都是事实,而且这是在计算机层面上解决不了的,所以就要有好的DAC译码器,把计算机的干扰隔开并减到最低。一些由开关电容式优化结构的DAC有较好的线路和微扩音输出,甚至可以直接驱动喇叭,再进一步减少噪声。

改善CAS的措施还包括:

1、用Firewire连接比USB好,因为USB传输数据时会用计算机的时钟计时,而用Firewire时,计时工作会由译码器决定,有效令音源更纯净。注:虽然这一结论正被颠覆,但选用新技术的USB设备时更需慎重,更多请阅读下文“DAC数字界面之争”。

2、使用有源喇叭,用讯号线比用喇叭线少噪声。注:和本文的总体方面一样,这是基于普及(或者是某种角度的“入门”)而论。

关于……

BLER:误块率,通常在通过光盘读写转换时产生。

BER:误码率,数据传输故障影响数字信号的精确性。

Jitter:时基抖动,被定义为数字信号与它们理想时间位置之间的短期偏差量,与误码率正相关的一个因素。Jitter出现在进一步研究:http://www.docin.com/p-69535055.html

 

四、计算机播放发烧/Hi End/高保真音乐的入门方法

对于传统发烧/Hi End/高保真音乐用户来说,升级至CAS系统只需在原高质素功放和喇叭基础上简单加一、二件计算机音响相关器材即可。

玩法一:用USB DAC

USB DAC即有USB插座的Digital-to-analog converter译码器,结构即:Computer - USB DAC - AMP - Speaker。

玩法二:用优质计算机声卡(Sound Card)

高质素或专业计算机声卡都能直接接驳高级音响功放,十分简便,结构即:Computer - Sound Card - AMP - Speaker。。

玩法三:用USB功放

买部有USB输入插座的功放,直接将计算机USB接口连接到此功放的USB接口,即可开声听歌。

可能觉得以上三种玩法过于传统(或者叫过时),那么再补充一二:

玩法四:用主板数字输出+DAC

即使是老旧的主板,也基本可以扩展出S/PDIF。

玩法五:优质传统声卡数字输出或数字声卡+DAC

这是基于经典计算机结构的高端玩法,声卡和DAC有无限的选择空间。

用PC玩,对于选Windows XP 或7(还是 Mac OS?),不同的设定,以及不同drivers,如何减低噪音,都有很多的学问。这,对于大部份non-techie的朋友显然是要花一段时间实习了。而较高级一点的CAS则需要你根据接下来的内容并参考你的需求和投资来决定。

 

五、影响音质的广泛争议与CAS解决方案:

Jitter:各种设备的Jitter标准是不同的,较高的Jitter确实会影响最终音质,但优化结构的DAC自建独立时钟控制DA后,基本可以忽视前级Jitter(前提是使用当前较新的标准化量产设备,这个要求不高吧)。

通过全文你可以看出来,Jitter是CAS中最重要却不易被控制的缺陷,解决流派主要有:(1)高档CD校准时钟和(2)DAC重建时钟,你更信哪个流派就决定了你组建什么系统:CD还是CAS。

开关电源:同样基于使用“标准化量产设备”,就没有“脏”的开关电源一说。CAS系统只需要能够满足计算机正常运转的通用电源即可。

板卡屏蔽:实际上不用做任何额外屏蔽,原理同上,否则这是一块/批不合格的板卡,你应该去找销售商退货,而不是自行粘上铝箔什么的满足心理安慰。

线材:不论是电源、数据、音频还是喇叭线,用相应主设备包装里配送的就可以了,原理同上。在你丢失或者损坏原线材的情况下才考虑使用同档的新线材;在你主设备投资数十K以上或者确实需要满足心理安慰及彰显身份时,才考虑换用更高档的线材。

存储设备:主流的存储设备和接口类型都能够满足CAS需求,并无谁优谁劣之说,比如SSD和SATA硬盘效果是一样的,cMP预先将音频档案加载至内存的机制与直读硬盘的效果是一样的。目前最低标准的SDHC Class 2、USB2.0和100Mbps全双工网络接口均支持24bit 192k的播放。

DAC:本文持这样的观点:视DAC为CAS的灵魂。使用DAC的初衷源于板载声卡或者中低端声卡的DA不够强大,同时机箱对DA模拟电路的影响使Hi-Fi用户趋向于即使使用传统声卡,也只是把数码音频数据流送出PC机箱,接到外置DAC上去。

DAC数字界面之争:DAC通过数字音频传输界面接入计算机,包括S/PDIF(同轴和光纤)、AES/EBU(音频工程师协会/欧洲广播联盟)、Toslink 、IEEE1394(FireWire,火线接口,苹果公司产品支持率高)和USB。基本原理认为USB没有自己的晶振时钟和缓存,Jitter天生高于传统声卡,但现在广泛采用ASRC(异步采样率转换/异步升频),信号传入DAC后形成新的采样率,原缺陷不再是缺陷,反倒“升频”成卖点。比USB更可靠的,目前比较推崇1394这类异步模式,始终能够以更低的延迟和无故障处理更多的负载,并支持多通道传输,可减少电脑软硬件环境及传输环境对音质造成影响的程度。实际上,随着CAS技术的成熟,选用哪一种接口已不再重要。

软件:CAS的可玩性、可调教和难以调教之处绝大多在于软件,详情参考《CAS全方位导读》。

音频档:很多人说网络上免费音频档一抓一大把,实质上有用的不多,比较靠谱的是自己RIP(用EAC还是iTunes最终结果没有区别)、专用网络共享以及合法购买(hifitrack.com下载20港币一首)。

注1:Kent Poon进行过EAC、Plextor、WaveLab Ultra-Safe和Mac iTunes,以及与不同系统(PC和MAC)配置的计算机、数码刻录机等RIP对比,结论是各种途径保存的音频档没有区别。当然也有孰优孰劣的对比合理存在,却是来源于用户更方便的使用,以及针对特定硬件环境的优化(如纠错)。

注2:如果你没有足够的音频档,请查询CAS服务商,如:

http://www.hifitrack.com

http://www.hdtracks.com

http://www.linnrecords.com

关于听感:不论CAS的理论支持和技术指标如何完美,来自于传统Hi-Fi的用户总会在“听感”等环节给予置疑,这与特定区域内Hi-Fi市场的成熟度、人群对音乐的原生理解、商业利益的推动等因素相关,而实际上,CAS和CD确实存在实质上的“听感”差异,这种差异一部份是源于各自的优势,另一部份是源于听者对CD听感先入为主的坚持。

很奇怪的是,对CAS微词甚至排斥的基本在亚太地区,从CES和美英俄论坛来看,CAS在欧美大多数市场是受欢迎的。莫非是亚太人听民歌的“听感”太根深蒂固了?

另外,听感大多来自于臆想,第一,极少有符合现场的录音,不论是“母带”还是“母档”,都经过了录音加工和修饰,于是如何通过回放来达到重合现场的效果?第二,我们并不完全清楚、甚至根本不清楚音乐的本原,就像双截棍的周杰伦本来就是口吃的碎碎念,究竟听感出啥清了浊了呢?

关于各种干扰说:数字信号的抗干扰能力非常强的,而在CAS系统的各种方案中,我们大多只取其数字信号。如果干扰足够影响到数字信号,那基本上直接归咎于硬件系统的质量不合格。另外,机箱在电磁干扰方面是“脏”的没错,但合乎标准的“脏”并不会影响数字信号的质量。

争论就到此打住。参考一下早前更经典的类比:数码相机替代胶圈相机,显然数码相机成功了,绝大部份用户接受并创造了数字作品。

也就是说,你备好无损音频档,搭建好软件界面,再买一台可靠的DAC,基本就够成完美的CAS了,没有什么好争议的,更无须纠结。

 

六、CAS的进化

以Squeezebox和Linn为主导的厂商主推通过网络异步传输(Wi-Fi或Ethernet)的网络播放器,使CAS仅仅作为一个网络存储而存在(弱化为NAS)。

随后发展出来完全脱离计算机的独立数字播放器,是最新CAS的进化趋势。独立播放器去掉其中的DAC部份,得到与CD转盘相对应的“数字转盘”。独立数字音乐播放器或者数字转盘可以免除震动、读取误差与时基的问题,并可以播放分辨率比CD高出多倍的音乐档案。市场上比较经典的独立播放器有:瑞典Bladelius Embla、 瑞士Weiss MAN301、美国Olive HD、意大利Blacknote DSS、英国Naim HDX。

请输入图片描述
QLS QA350 MOD V2

具备网络播放功能的数字转盘将成为CAS的终极进化品,利用专用遥控器或者智能手机APP,就可以播放来自HDTracks.com的24/96源并获得HI-FI级输出。

当然,Hi-Fi不论怎么进化,包括音频档、播放器、解码器、功放都是数字化的,喇叭和听觉器官是不会数字化,加上Hi-Fi自诞生以来从来不缺争论,因此,从计算机的角度、数字化的理念来理解、组建和享用Hi-Fi将减少很多困扰,增加很多乐趣。

 

七、最后谈谈庞大的软件群

为何CAS用家更多的选用MAC OS!?

MAC的最大优势就是拥有优秀的用家接口(像iTunes)以及其十分简易的操控,另一个方面,无线点播(AIR PLAY)和中央音乐管理(使用NAS SERVER)这两种方式也成了必然之选,并且,对Firewire的原生支持亦是直接原因吧。而对电脑较为熟悉的玩家,很可能在WINDOWS系统获得更佳的效果;而使用自行设置的LINUX系统(完全开放式平台),则需要更充分的知识以及调整经验。

Amarra(http://sonicamarra.com/)被公认是MAC OS上声音最好的音乐播放软件,但在反应速度以及流畅度方面,BitPerfect则表现出更大的优势,再简单一点的,当然是系统自带的iTunes。不过由于Amarra等第三方播放软件的强大,iTunes已沦为单纯的音乐资料整理界面(这与其在标准硬件环境中的素质没有关系,如前文述)。更多软件包括Audirvana Plus、Pure Music等详见《CAS全方位导读》Chapter 3:Mac OS X应用篇。

近年来大众播放软件的起点是Foobar,其实声音比Foobar好的专业音频软件不少,比如SawStudio、FL Studio、Wavelab等专业软件。不过这些多为专业用途的音频编辑和音效软件,并不是单纯的播放器,软件都比较大,如果安装好之后只用于单纯播放音轨,是蛮浪费的,何况这些软件的播放界面、使用简易程度,都不及Foobar。所以Foobar尽管不是音质最好的播放软件,但综合各方面来看,还是最为方便实用的一款“大众播放软件”。

实际上玩CAS的基本很少用Foobar,最近的热点是SAW、JRIVER、SAM11和JPLAY,更多软件推荐阅读《CAS全方位导读》相关章节。

特别介绍一下cMP2 = cMP + cPlay

http://www.cicsmemoryplayer.com/

cMP只是个优化程序,能够让系统开机只启动很少一部分进程,然后把要播放的音频档案加载至内存,调用cPlay进行播放。在cMP + cPlay组合中,只能够播放EAC原盘抓轨时留下的CUE,并从ASIO输出(支持ASIO的声卡或者仿真专业声卡ASIO驱动ASIO4ALL中介)。

设置与播放教程:

http://bbs.headphoneclub.com/viewthread.php?tid=140956&;extra=&highlight=CPLAY&page=1

 

附:CAS软件群资源:

图书:《CAS全方位导读》

在线购买:

http://www.mybookland.com.hk/index.php?page=shop.product_details&;category_id=9&flypage=flypage.tpl&product_id=323&option=com_virtuemart&Itemid=1

图书关于CAS软件章节目录

Chapter 2:Windows应用篇

Windows系统原音输出技巧

功能强大却非CAS玩家之选

苹果产品专用多媒体应用 iTunes

完美音乐抓取 Exact Audio Copy

全能音乐抓取及格式转换 dBpoweramp

编辑音乐卷标工具 Mp3tag

音乐文件的中文卷标内码转换 ConvertZ

仿真专业声卡ASIO驱动 ASIO4ALL

为窗口修身提升音质 Fidelizer

小巧简约高音质 foobar2000

自动歌词配对 千千静听

经典音乐播放软件 Winamp

日本萌系播放器 Sound Player Lilith

发烧级播放软件 cPlay

免费的专业音响软件 AudioGate

多功能免费音乐管理工具 MediaMonkey

跨平台多媒体中心 XBMC

高音质支持的媒体中心 MediaPortal

Vista/7专属纯音响软件 JPLAY

全能易用多媒体总汇 JRiver Media Center

多声道升频播放 HQPlayer

Windows音乐播放器比并

 

Chapter 3:Mac OS X应用篇

Mac系统原音输出技巧

音质提升秘技 iTunes

为iTunes加入FLAC支持 Fluke for Mac

简单音乐抓取 Max

新一代无损抓取和转换王 X Lossless Decoder

简单编辑音乐卷标 Tagr

免费的专业音响软件 AudioGate

简约至上纯播放 Audirvana Free

音乐列表一气呵成 Decibel

大量DSP效果添加 Fidelia Basic

高级发烧设定满载 Pure Music

专业唱片制作技术下放 Amarra

Mac音乐播放器比并

请输入图片描述
Amarra

部份播放软件的下载资源

Windows:

(一)Window Media Player(简单易用)

http://windows.microsoft.com/zh-TW/windows/products/windows-media-player

(二)Foobar(功能强)

http://www.foobar2000.org/download

(三)Cplay(音乐感够)

http://www.cicsmemoryplayer.com/

(四)AudioGate(简单易用)

http://www.korguser.net/audiogate/en/index.html

(五)HQ Player(极力推荐)

http://www.signalyst.com/consumer.html

(六)Wavelab

http://www.steinberg.net/en/products/wavelab.html

(七)Sawstudio

http://www.sawstudio.com/downloads_demos.htm

(八)J River

http://www.jriver.com/

(九)MediaMonkey

http://www.mediamonkey.com/download/

(十)iTunes

http://www.apple.com/itunes/download/

(十一)xxHighEnd Audio Player

http://www.phasure.com/index.php?board=1.0

 

Mac:

(一)Pure Music (MSB Technolorgy极力推荐)

http://www.channld.com/puremusic/index.html

(二)Amarra

http://www.amarraaudio.com/

(三)Cog

http://cogx.org/

(四)X Lossless Decoder

http://www.macupdate.com/app/mac/23430/x-lossless-decoder

使用方法: http://www.wonderhowto.com/how-to-make-flac-files-compatible-with-itunes-363495/

(五)flukeformac(flac 外挂 to MAC itunes)

http://code.google.com/p/flukeformac/

 

参考来源:

http://www.hifi33.com/

http://bbs.headphoneclub.com/

http://www.erji.net/

http://www.hiendy.com/

http://bbs.hifidiy.net/

http://bbs.imp3.net/

http://www.jdbbs.com/

http://www.pcinlife.com/

http://designwsound.com/dwsblog/hifi-computer-faq/

写到最末,发现CAS成为热点话题已经持续了十多年,也许本文实际上已经没有什么科普和实例价值了,如果再次引发强烈论战更属罪过。但就像贴美女图片一样,话题都有个周期性的重复而不觉得是剩饭,对于没来得及在上个世纪就当网民的朋友应该是有用的。

不论Hi-Fi还是Hi-End,是需要技术参数、制造工艺、主观听音感受,甚至价格等诸多方面的因素来评价。CAS的最重要意义在于还原录音、保证音色准确,解决了传统音响“音源+放大+扬声单元”三大件之首,要总体评价数字Hi-Fi,仍需要回到声音的模拟世界。

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