Dithering… Noise Shaping… 看了就頭痛

Ricky@Notebook · 文章由 **Ricky@Notebook** » 2006-01-09 16:06

先簡介小弟現時的器材:

1. Desktop：RME Digi 96/8 PAD Broadcast (經AES/EBU出DAC, 24/96輸出)
2. Notebook：Audigy2 ZS Notebook (經Optical S/PDIF出DAC, 24/96輸出)
3. DAC：CEC DA53 (本身有Dither On/Off選擇, 及Delta-Sigma 32/64/128fs超倍取樣選擇.)
4. 耳擴：CEC HD53 Ver8
5. 耳機：Beyerdynamic DT250 (250ohm)

主要的Player跟各位一樣, 都是用foobar 0.8.3, 出DirectSound v2.0或者ASIO (dll).

小弟對於dithering及noise shaping的技術原理略知一二. 但最教我頭痛的是, 到底怎樣的情況/條件才要開它們?

1. 照我理解, 以播mp3為例foobar是用mpglib以64-bit解碼, 完成解碼的訊號才會交到Resampler (SSRC) 再出音效卡. 如是者, 即使我在Resampler揀了24/96, 但這種由64-bit降低至24-bit的情況, 還是要不要用Dithering?

2. foobar2000/winamp (用CD Reader) 對於Audio CD訊號, 是不會事先進行Upsampling. 即是說會直接由16/44.1交到SSRC, 升至24/96才給DAC. 言下之意, 這個情況由於不牽涉bit的變化, 那麼我聽CD時是否要完全關掉任何Dithering/Noise Shaping處理...?

先謝各位給意見及幫忙.

bennetng · 文章由 **bennetng** » 2006-01-10 00:56

理論上任何由高至低的 bit 轉換加了 dither 都可以減少諧波失真, 但實際上由於各種干擾的關係, 現時不見得有什麼器材的 DAC 部分可以有完整 24-bit 的轉換品質足以把 64-bit>24-bit truncation 的失真顯現出來, 所以用 24-bit 輸出時有沒有 dither 實際上是沒什麼影響

圖為 32-bit float 轉為 24-bit 的情形, dither 了在圖表上是比較好看, 但看看 rme 9632 和 emu 1616m 的 24-bit 轉換品質根本不足以反映出有無 dither 的分別, 因為他們本身的 noise 早以蓋過 truncation 的諧波失真

但假設世上有些 DAC, 耳擴, 耳機等可以反映這些失真, 而人又聽得出來的話, 那 dither 就有用了 (以 RMAA 的計算法即 THD 低於 0.0000x%, dynamic range 超過 133dB... 等) 況且 ssrc 本身也有諧波失真, 以 realtime src 來說 ssrc 算是高檔但和 r8brain 這類非 realtime 轉檔軟件來說還有一段距離

Ricky@Notebook · 文章由 **Ricky@Notebook** » 2006-01-14 18:07

bennetng兄:

明解. 在數位音訊的世界, 不單止理論跟現實是兩回事, 就算是理論跟理論本身也是兩回事, 哈哈.

目前主要疑難是CEC DA53解碼器本身, 有以下選項：-
1. Dither：On / Off
2. Delta-Sigma (ΔΣ) Oversampling：32fs / 64fs / 128fs

http://www.aqvox.de/USB2DA_manual_en.pdf
Aqvox "USB 2 D/A"跟CEC DA53是同一台機, 只是後者簡化了一些非必要的功能, 請看看以上pdf.
如果說得簡單一點, 我想把foobar2000及DA53的setting做到理論上最好, 應該怎set才好, 假設你
(或各位版友) 是機主會怎設定?
(以播放CD, 從16/44.1升頻至24/96來說.)

另外還有一些技術問題想請教大家：

Q1：據Sony的DSD廣告資料所見, ΔΣ Modulator所做的工作原來就是Noise Shaping (?!)

Q2. 不知道我的理解有沒有錯, Dithering & Noise Shaping使用次數應該是愈少愈好.
如果是對的話, 我是否應該在foobar2000或DAC其中一方, 不要開任何Noise Shaping功能?

cc9999 · 文章由 **cc9999** » 2006-01-15 03:12

又是一堆新技術 (?)

不過我相信

1.Sample is best

2.讓自己的耳朵決定

所以...

1.也許都不要設定,單純調個EQ就可以很歡樂了
2.自己設定看看看哪個好聽用哪個

倒是可以考慮把音軌轉成wav檔,丟進RAM Disk去播,也許會有意想不到的變化....

我是來亂入的 XD

bennetng · 文章由 **bennetng** » 2006-01-15 08:15

那就只談理論吧, 反正理論已經夠麻煩了

(以播放CD, 從16/44.1升頻至24/96來說.)

那即是說你會在 foobar 用 ssrc 轉成 96k, 然後在 output 裡選 24-bit 吧。AQVOX 那個 (6) dither 功能應該是在啟用了 (7)192khz upsampling 功能的時候才會有實際作用, 估計 AQVOX 裡的 DSP 晶片應該會用超過 24-bit 的精度 src 成 192khz, 然後在進入 DAC 前又降回 24-bit (在這裡 dither?), 最後才由 DAC 晶片做 32-128fs oversampling 的動作, 所以沒有用 AQVOX 的 192khz upsampling 功能時, 不加 dither 可能會較好?

但假設上面的推斷是錯的話...

在不需要 dither 的場合加了 dither 會令 noise 增大, 在需要 dither 的場合不用 dither 則會令諧波失真增大, 但後者對音質的劣化比前者嚴重, 所以開了 dither 也許比較「安全」?

這是兩難吧...

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1-bit 的 Delta-Sigma DAC 應該是無論如何都要 noise shaping 和很多倍的 oversampling 吧, 做這麼多倍 oversampling 就是為了把 noise 集中在人耳聽不到範圍裡 (如 20khz-2.8224mhz) 藉以把人耳聽到的部分 (如 20khz 以下) 的音質提升

至於 (3) 32fs / 64fs / 128fs, 它說 32fs offers the lowest distortion... 既然如此為什要讓人選? 這真是無法推敲了, 理論上不是越多越好嗎? 還是硬體設計上用 32fs 最好...?

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noise shaping... 最麻煩是 noise shaping 可以有很多種, AQVOX 那裡根本沒詳細說明這些, 所以只好談談 foobar, foobor 在 96k 下的 Strong ATH Noise Shaping 應該是很安全的, 它的失真在 20khz 前都比 no noise shaping 少, 20khz 後才比 no noise shaping 多

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以上純屬無責任的個人猜測, 也許可作拋磚引玉之用吧...

pkdavid · 文章由 **pkdavid** » 2006-01-16 01:07

cd up成2496只會加入失真,
雖然部份失真在人耳聽覺以外的高頻地帶,但這些失真能量會波及聽覺以內的頻率,而且會加入本來沒有的極高頻噪音.
所以沒任何好處

還有極高(192khz)採樣率下DAC晶片性能不升反降,速度太快,精度下降
音質會比低sample rate時差,就像你考試前花一天臨急抱佛腳和有十數天充足準備的分別
聽cd播放器什麼都不用設,只要沒SRC1644就好了

RMAA成績有參考作用,但也有地方RMAA測不出來(音色,音場etc),
有時候某段頻率2,3db一點點的失真對音色和音場就會有可聞的影響
沒有更好的測試儀器前"聽"是原始但有效的測試方法(雖然不太可靠)...

這裡有更多
http://www.lavryengineering.com/supportpage.html

pkdavid · 文章由 **pkdavid** » 2006-01-16 01:38

最近mod放大器換上blackgate nx電容,BG號稱 THD低至 -170db,
普通電解電容只有-100至-130db,
雖然THD已低於100,cd也只有96db動態,換了bg聲音的確明顯更乾淨,而且高頻更細緻好聽,動態更好
會有這種改善大概是因為信號會被放大,所以要留有餘地.
但RMAA成績卻幾乎完全沒改變,就某些地方來看RMAA測試比較簡陋

ssrc之類的東西可以改善音質,但遠沒有改善硬體提昇大,
那一點點提昇很多時不可聞,(我就聽不出foobar幾種SSRC的分別,就算有也可忽略不記,差別太小)
有時心理因素更大些,就像覺得cd up成2496似乎比較好聽,所以個人覺得不必太在意...

bennetng · 文章由 **bennetng** » 2006-01-16 09:36

rmaa 是要錄的, 錄的地方比播的地方差看不出來不出奇, 只是幾顆電容是不能發出聲音的, 任何音響器材都是由各種零件組合出來, 就算真有 -170db, 加上其他組件加起來就蓋過了, Audio Precision 的規格也沒有 -170db

另外用聽的真是不可靠, 聽充其量只可以反映個人喜好, 個人喜好的東西不適宜用來建議他人, 除非能讓別人聽過

如果世上沒有個人喜好這回事的話, 怎會有這樣多的器材, 這樣多的討論, rmaa 等的確不能反映主觀喜好, 但與其看天花亂墜的文學描述, 我寧可看 rmaa

Ricky@Notebook · 文章由 **Ricky@Notebook** » 2006-01-16 17:43

1. 換硬件的轉變會更明顯...

我絕對認同. 之前跟一班DIY砌膽前級的玩家交過手, 其實
單是換交聯電容已經有顯著的改變. (題外話, 我喜歡Wima
MKP10的音色

)

2. CD不必要升頻...

支持或反對要升頻的人都有. 器材/組合太多, 其實很難說
升頻孰好孰壞. 不過, 在PC平台把訊號升頻倒是無可避免,
除非一般多媒體卡都可以完全bypass Kmixer裡, 由SRC
造成的影響 (可惡的AC'97架構

)

相信各位都知道, 若然訊號不交給SSRC先作升頻, 卻要
給Kmixer/音效卡的SRC做SRC (升至16/48或24/96)...
質素應會下降.

3. 不要用192kHz...

我有聽人提過, 96kHz技術成熟程度比192kHz高,
所以用24/96kHz會有更好聲的可能.

bennetng · 文章由 **bennetng** » 2006-01-16 18:47

2. CD不必要升頻...

支持或反對要升頻的人都有. 器材/組合太多, 其實很難說
升頻孰好孰壞. 不過, 在PC平台把訊號升頻倒是無可避免,
除非一般多媒體卡都可以完全bypass Kmixer裡, 由SRC
造成的影響 (可惡的AC'97架構 )

相信各位都知道, 若然訊號不交給SSRC先作升頻, 卻要
給Kmixer/音效卡的SRC做SRC (升至16/48或24/96)...
質素應會下降.

這你可以放心好了, 用 asio 的話是不會經 kmixer, 尤其是你是用 rme 吧, 只是那些本身不支援 asio 的卡又用 asio4all 之類的東西去模擬, 或者 sound driver 故意設計等才會有 src 的可能性

至於入了外接 DAC (尤其改過的) 後會發生什麼事就真是無人知了, foobar, foobar 的 diskwriter, ssrc, rmaa 這些都是每個人都可以免費下載, 自己試的東西, 有懷疑時大家都可以拿出來驗證, 所以你問我你的 DAC 應怎樣設, 因為我沒有, 所以也只能推斷而已

另外常常看見人們將 sample rate 和 bit-depth 混為一談, 不做額外處理的話, 16-bit 升成 24-bit 是不會改變音訊內容的, 這也可以用 foobar 的 diskwriter 驗證, 把 16-bit 的檔案 (a) 用 diskwriter 做 24-bit 輸出 (b) 然後又用 diskwriter 轉回 16-bit (c), 結果 a 和 c 是一樣的, 用 foobar 的 bit compare 或者 md5sum 等工具都可以驗證, 把 bit depth 提升的好處是之後所有額外處理 (如 src, 改變音量, 各種效果器等) 都會以較高精度運作, 升成 floating point 後更可防止處理時音量過大導致 clipping