WEISS DAC202 说明书中文翻译.docx

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WEISSDAC202说明书中文翻译

引言：

亲爱的顾客：

恭喜您购买DAC202解码器，欢迎加入WEISS设备用户大家庭！

DAC202是高度深入研发的结晶。

模拟和数字电路部分都经过深入研发，信号处理算法也经过特别开发。

下面的页面里我将向您介绍我们对高品质音频算法处理的看法，其中包括了一些基本的数字音频和模拟音频概念，以及DAC202解码器。

敬启

DanielWeiss

WeissEngineering有限公司总裁。

版权责任

作者：

DanielWeiss和RolfAnderegg，WeissEngineeringLTD.

排版：

SamuelGroner,WeissEngineeringLTD.

日期：

2010年8月16日

WeissEngineering有限公司保留再不预先通知的情况下改变产品参数或资料的权利。

最新的操作手册和数据表可以在我们的网站下载。

WeissEngineering有限公司和本操作手册的内容对其产品在某一种用途上的适用性不做任何保证，阐述或保修，并且否认所有包括无限制附带事故或间接损坏的责任。

所有权利都保留。

所有权利保留。

在没有得到出版者的书面许可之前，本出版物的任何部分都不得复制，不得存储于检索系统，不得以任何形式、任何方式（如电子、机械、影印、录音及其他方式）传播。

WeissEngineering有限公司的历史简介。

在学习完电子工程技术后，DanielWeiss加入了瑞士的WilliStuder（Studer-revox）公司。

他的工作包括设计采样率转换器和为数字录音机设计数字信号处理电路。

1985年Weiss先生创建了WeissEngineering有限公司。

从一开始公司就专注于为专业录音室设计和制造数字音频设备。

其最早的产品是102系列模块化系统，在超过25年后，这套系统依然支持处理24Bit/96KHZ数据。

Gambit系列于90年代初期发布，带领工程学和音质到了新的高度。

Gambit系列整合了像均衡器，消噪器，动态处理器，A/D转换器，D/A转换器，频率转换器等等，40bit浮点运算器和支持192KHZ的频率采样器被使用。

2001年我们决定进入民用High-EndHi-Fi市场，其提供可比专业录音室客户的高品质。

两种客户坚持寻找最好的音频回放设备或者最好音频工具的挑剔而苛刻的用户。

我们的客户列表包括一些大名字，比如SONY，BMG，EMI，Warner,HitFactory,AbbeyRoad,Teldec,Telarc,GatewayMastering（BobLudwig）,BernieGrundmanMastering,Masterdisk,SterlingSound,WhitfieldStreet,Metropolis等数百个。

更完整的名单请到我们的Proaudio网站查看www.weiss.ch

今天WeissEngineering有限公司雇佣了9位员工，其中5个在工程部门。

我们的任务和产品哲学

我们的经验财富得益于我们超过25年为顶级录音工程师研发产品的经验，现在我们同样致力于设计出色的High-EndHi-Fi产品。

我们的任务是从一开始就通过出色的设计创造经典产品。

这些是WeissEngineeringLTD里程碑产品：

1985引进102系产品，录音室用的24bit模块化数字音频处理器

1986引进数字音频使用的第一款采样率转换

1987引进第一款数字均衡器

1989引进第一款数字动态处理器

1991引进为古典音乐混响制作的Ibis数字混响控制台

1993引进使用40bit浮点运算处理和高度工程学用户界面的Gambit系列数字音频处理器

1995第一款适用于96kHZ采样率的产品发布

2001引进MEDEA，我们的High-EndHi-Fi解码器，也是我们第一款High-End系列产品

2004引进JASONCD转盘

2007引进CASTOR，我们的High-End功率放大器

2008引进MINERVA火线解码器，和VESTA火线AES/EBU界面

2010引进DAC202火线解码器，，INT202火线界面和ATT202无源前级

内容

引言iii

WeissEngineering公司的历史简介V

1先进的数字和模拟音频概念解释3

1.1抑制时基误差和时钟3

1.2升频，采样率转换的概念

1.3重建滤波

1.4模拟输出电路

1.5数码抖动

1.6数字音量控制

2DAC202解码器

2.1按字母顺序排列的特征

2.2安装/操作指南

2.3主菜单

2.4子菜单

2.5多种操作模式下的信号通路

2.6软件安装

2.7软件设置

3DAC202的技术参数

3.1数字输入

3.2数字输出

3.3主模拟输出

3.4耳机输出

3.5同步

3.6电源

3.7主输出的测量数据

3.8耳机输出的测量数据

Chapter1

对于进阶数字及模拟音频概念的解释

1.1Jitter（时基误差）的抑制和时钟

什么是jitter？

它是如何影响音质的？

在音响界，jitter一词指的是数字时钟信号在时间上的不稳定性。

在一个从模拟到数字的转换器（A/D）中，模拟信号是按照规律的时间间隔来被采样的，在CD中是每秒44100次，或者说每微秒22.675737次。

如果这些间隔没有严格的保持相互一样，这种现象就是我们所说的时钟转换抖动（jitteryconversionclock）。

在实际操作中，让每次采样之间的时间间隔完全相同是不可能的，因为毕竟数码信号还是有模拟信号的属性，所以会受到噪音，串扰，电源不稳定和温度等因素的影响。

所以jitteryclock会造成A/D转换器采样时间的错误，从而造成采样的错误。

我们很容易观察出在频率高的音频中这种错误发生的更频繁，这是因为高频信号的信号形式（signalform）更加陡峭。

一个优秀的设计师就应该在他的设计中考虑到如何尽可能地减少jitter的产生。

什么样的设计可以做到这一点呢？

一共有三种：

一个是前面提到的A/D转换器，另一个是和A/D转换器采用同种机制（mechanism）工作的D/A转换器，最后就是异步采样频率转换器（asynchronoussamplerateconverter）ASRC。

ASRC在Hi-Fi系统中并不常见，一般是音响工程师（soundengineers）用它来改变采样率，比如说从96kHz到44.1kHz，或者把96kHz的录音刻录到44.1kHz的CD中。

你可能会说在High-EndHi-Fi中不是有升频器吗？

是的，这些也是采样率转换器，

但是在一个优秀的系统中这些转换器采用的是一种同步（synchronous）设计，在这里面根本不会有jitter的产生。

当然像前面提到的96kHz到44.1kHz之间的转换也可以用同步的方式来进行。

实际上需要用到ASRC的情况只有两种：

一是原采样率和目标采样率两者，或者其中的一个，是随时间而变化的（digitalaudiorecorders的变速模式）；另一种是两种采样率无法保持同步的情况。

所以可以说在Hi-Fi系统中有A/D或D/A转换器的地方就会有jitter的存在。

CD和DVD是迄今为止实用D/A转换器最多的设备，当然还有独立解码器。

因为Jitter是一种模拟量，所以能产生于各种情况下。

CD或DVD播放器中内置的解码器会受到各种各样的串扰机制的影响：

大功率马达（伺服/主轴）造成的电源污染，控制采样时间的石英的麦克风效应，和各次采样之间的电容/电感串扰。

在独立的D/A转换器中jitter的产生可能是音源（CD转盘）和D/A转换器之间廉价的线材所导致的，也有可能是以上提到的几种机制（大功率电机除外）所导致的。

在像DAC202这样的独立转换器中，我们要注意到jitter的干扰可能来自两种途径：

一种是内部的，内部的信号可能会影响到采样率时钟发生器产生的jitter数量。

在这种情况下，所有的老的经典模拟电路设计规则就能派上用场，比如阻止电磁场的干扰，好的接地，隔离干净的电源和保持时钟发生器和D/A芯片之间良好的数据传输。

另一种途径来自外界，是来自于信号源中需要被锁定的采样率时钟。

换句话说D/A转换器要和传输进来的数码音频信号保持一致，才好控制内部采样时钟发生器（samplingclockgenerator）的频率，使它和音源（例如CD转盘）的采样率同步，这种控制是由锁相回路（PLL）执行的，它是一种带有错误反馈功能的控制系统。

它能够跟踪音源经常长期的波动，也就是说CD音源的采样率可能不是一直保持在44.1kHz，它可能会由于温度和时间的变化而有细微的变化。

但是PLL却不能跟踪短暂的波动，也就是jitter。

这里我们可以把PLL想象成一个反应非常迟缓的飞轮。

在DAC202中我们采用了分为两个阶段的PLL电路，非常有效的抑制了jitter的产生。

在音频电路中大多数PLL所共有的一个问题是他们只能抑制高频段中jitter。

对于低频段中的jitter（比如低于1kHz），它就很难抑制了。

但是事实已经证明，正是低频段中的jitter对音质有非常大的影响。

DAC202就能抑制哪怕非常低的频段中的jitter。

这就是说DAC202在音质方面对jitter几乎是免疫的。

对于以CD转盘为音源的系统来说，只要CD数据被正确读取（没有插值或静音）

你将很难听出不同转盘或同一CD不同压制版本之间的区别。

同样的，一些配件诸如避震道具或昂贵的数字线也不会使音质有什么改变。

当然只要在合理的范围内，有好的数字/模拟信号传输线也不是什么坏事。

1.2升频，过采样和频率转换概述

在音响界中消费者常用到提到两个术语：

过采样和升频。

它们本质上指的是同一种概念，把低采样频率向高频率转换。

升频是指在最终D/A转换器（D/A芯片）之前，用一定的算法（例如，使用数字信号处理芯片（DSP））进行采样的采样率的改变，而过采样指的是由今天的现代D/A转换芯片进行采样的采样率的改变。

让我们回到开头吧。

什么是采样频率？

对于任何一种数码存储和传输来说，要处理的信号必须按照一定间隔的时间进行采样，也就是说要对模拟信号按照一定的时间间隔进行采样，然后再把他们转换为数码信号。

这种采样转换过程一般发生在模拟到数字的（A/D）转换器中。

逆向过程则发生在D/A转化器中。

根据某个物理定律可以得知，要想以数字的形式表现任何一种模拟信号，我们至少要以原信号中最高频率的两倍的频率进行采样，如果没有做到这一点，就会产生混叠走样，这是一种非常让人讨厌的失真。

所以如果一组音频信号的频率范围在20Hz到20kHz之间，对这种信号的采样频率至少要40kHz。

由于一些实用上的原因（下文会提到），CD的采样率被定为44.1kHz。

44.1kHz的采样频率可以用来给最高22.05kHz的频率采样，那么该系统的设计师就要花心思在这种采样进行之前把信号中所有高于22.05kHz的频率都有效的移除掉。

这项工作要用到低通滤波器lowpassfilter，他可以拦截所有高于22.05kHz的信号。

但是实际上这种滤波器的陡度（steepness）有限：

它在拦截高于22.05kHz的信号的时候也会或多或少的拦截20kHz和22.05kHz之间的信号。

所以要想使该滤波器有效的拦截住所有高于22.05kHz的信号，我们就要给留给它介于20kHz和22.05kHz之间的过滤带，他就在这个范围内慢慢开始过滤。

到现在为止我们一直都在讲在A/D转换器之前对音频信号进行过滤的反重叠（anti-liasing）滤波器，对于High-EndHi-Fi狂热者更关注的D/A转换来说，

也要使用到同样的滤波器。

这是因为在D/A转换后我们会得到时间离散（timediscrete）模拟信号，一种具有采样频率，看上去像台阶一样的信号。

这种信号中不仅包括原声音信号中20Hz到20kHz之间的信号，而且还包含有和采样率倍数相对应的原信号的复制品。

这样说可能听起来很复杂，总之就是现在产生了高于22.05kHz的信号，他们来自采样的过程中。

现在只是这些高于22.05kHz的信号需要被过滤掉，所以以他们不再会导致放大器和音箱中的互调失真（intermodulationdistortion），不会烧掉你的高音单元，不会让你的狗抓狂。

现在我们又要用到低通滤波器（也叫重建滤波器reconstructionfilter）来过滤这些频率。

重建滤波器的原理也适用于anti-aliasing滤波器：

20kHz和以下的频率可以通过，20kHz到22.05kHz之间的频率为过渡带，22.05kHz以上的被过滤。

你会觉得这么一个滤波器会很陡（steep），因为20kHz和以下的频率能安然无恙的通过而高于22.05kHz的的频率则被压缩到初始值的十万分之一。

这种看法是对的，因为这种滤波器的确很陡峭，（Steep）而且会有不好的负面影响。

比如说它会对被过滤掉频率（20kHz）附近的频段有奇怪的影响，或者会因为自己的highsteepness而发出噪音。

在早期的数字音频中这被看做是降低音质的罪魁祸首之一。

于是工程师们想了很多办法来改进这些滤波器。

我们不能不用它，因为我们要遵循物理规律。

但是，如果我们把整个采样率都提高呢？

比如说96kHz？

这样我们就可以对高达48kHz的音频进行采样，重建滤波器也能有20kHz到48kHz之间的过渡带，这是一段非常宽松的频响范围。

所以就让我们试着把采样率提高到96kHz或者更高吧！

但CD的采样率是固定的44.1kHz。

我们就要在信号进入D/A转换之前把采样率提高，好让模拟低通滤波器（重建滤波器）有一个更宽松的过渡带。

这时候升频器（upsampler）就登场了。

它从CD中读取44.1kHz的信号并把它们提高到88.2kHz，176.4kHz或者更高。

从升频器（Upsampler）出来的信号则被输送到D/A转换器中，经过D/A转换处理后又送进重建滤波器中。

所有现代D/A转换芯片中都内置了升频器（upsampler）（或过采样器oversampler）。

举个例子：

一个芯片把信号的频率翻了八倍，从44.1kHz变成了352.8kHz。

这样高的采样率会极大的降低重建滤波器的工作难度；他可以做到3重滤波。

那么为什么升频器在High-EndHi-Fi圈子里如此的重要呢？

因为尽管它们是数码滤波器，但本质上还是滤波器，所以在模拟重建滤波器中的问题，在数码升频滤波器中也会遇到。

以数码的形式来进行过滤的一大好处就是它可以由线性相位响应（linearphaseresponse）来完成，也就是说在20kHz频段附近不会再有奇怪的相移（phaseshifts），振鸣（ringing）也能被控制在一定范围内。

当然数码滤波器也有一些其他的自身问题，但是设计师们会有很大的自由空间来解决他们。

这就意味着数码滤波器之间的差距至少会像模拟滤波器之间那样大。

对于High-EndHi-Fi设计师来说，在D/A芯片中植入的过采样（oversampling）滤波器能不能达到期望值又是个问题。

如果不能的话，他可以自行设计升频器以绕过D/A芯片内置的升频的部分。

这无疑又给了High-EndHi-Fi设计师们另一种程度的自由空间去优化产品的音质。

1.3重建滤波器（ReconstructionFilters）

我们在“升频，过采样和频率转换概述”（P.5）中提到过重建滤波器如果你读过那一章节你会了解重建滤波器的使用目的。

这种模拟滤波器的最重要一点就是它的频率响应（frequencyresponse）要尽可能的平缓平稳，这样才是真正的线性相位频响。

为此，DAC202专门采用了3重滤波（3rdorderfilter）。

1.4模拟输出极

DAC202为主输出和耳机输出专门采用了独立的输出电路，两个电路都采用了高摆率参考级的运放。

此外还采用了低输出阻抗的拓扑结构。

这样就能确保DAC202和后面的放大器组合不会受到他们之间的连接线或者放大器输入阻抗因素的影响。

1.5数字抖动（Dithering）

你可能在从未在接触音频时听到过数字抖动（dithering）这个词。

事实上这个词在专业音频领域使用的非常广泛，但是在High-EndHi-Fi市场中用的却不是很多。

什么是数字抖动？

试想一个由24位A/D转换器和24位录音机制成的一段数码录音要被灌制入每个采样率只有16位的CD中。

这多余出来的8位该怎么处理呢？

最简单的方法就是把它们截掉。

但是这样会造成一些谐波失真，正是这些是真会让声音难听刺耳。

之所以会产生谐波失真是因为这从24位中截掉的这8位和音频信号之间是联系着的，因此产生的错误也是音频相联系，这样就会产生失真而不仅仅是噪音（噪音和音频无关联）。

现在人们用数字抖动技术来斩断错误与音频信号之间的联系。

在截掉多出的8位之前往原始的24位信号里添加少量的噪音就可以实现这一点。

这样在截掉后，音频听起来就没有任何的失真，仅仅是有些低噪而已。

用一点让人更能接受的噪音来取代失真，这听起来像变魔术。

以上是从24位录音转化为16位的例子，那么在High-EndHi-Fi中它是怎么被应用的呢？

现在越来越多的信号处理都发生在数码领域里，随便就能举很多例子：

数字均衡器Digitalequalizer，数字音量控制，升频器，数字前级，DVD信号解码器等。

所有的这些应用都是对数码音频信号进行一些数学操作，这样会增加信号的字长。

一组从CD上读取出来到升频器的输入信号的字长可能是16位，但是从升频器中出来的信号可能是24位或者更多。

这是因为这些设备中使用的数学运算会增加字长。

两个两位数字相结合会得到一个四位的数字。

所以经过升频器处理之后，信号的字长可能会太高使得后面的处理器无法接收，在这种情况下，升频器后面可能就会有一个能接收24位字长信号输入的D/A转换器。

所以当一个升频器输出了高于24位的字长时，它就应该被抖动到24位以保证信号的最大保真。

数字抖动的应用的另一个重要方面我们会在下面一段谈到。

1.6数字电平控制（Levelcontrol）

在High-EndHi-Fi圈子里，人们往往认为数字领域里的电平控制不如模拟领域里的电平控制。

现在让我们来看看如果使用得当的话，数字电平控制也会是一个很好的解决方案。

数字电平控制是有着稳定增益系数的音频信号的乘法。

增益系数通常介于0（没有信号）和1（信号全开）之间。

0.5的增益系数是指一组音频信号衰减到其振幅的一半。

那么当我们把两个数字相乘的时候到底会发生什么呢？

打个比方，如果我们把一个2位的数字和一个3位的数字相乘，我们可能会得到一个长达5位的数字（2加3的和）。

再一个例子就是：

30乘以500等于15000；2位的数字乘以3位的数字得到5位的数字。

在数码音频中数字是以二进制而不是十进制的形式来表现的。

十进制包括0到9十个数字，而二进制只包括0和1.所以一个二进制的数字会是这样：

1011001101011101.这是一个16位的二进制数字，分成四组来写是为了阅读方便。

CD中的音频采样就是一二进制系统来表示的，每个采样值为16位。

现在试想一下我们有增益系数为8位的电平控制，如果我们把它应用到从CD中读取出来的信号上，我们就把8位的增益系数和16位的采样值s加在了一起，结果就会长达24位（两个因素字长的和）。

比如：

01001001X1001011001111011=001010101110100100010011

现在我们该怎么处理这长达24位的结果呢？

在levelcontrol之后转换采样率的D/A转换器也许只能接收16位的采样。

那么多出来的8位该怎么办呢？

最简单的方法是把24位采样截取成为16位的，也就是把最不重要的8位给截掉。

截取后的结果会是这样：

0010101011101001，也就是原来24位中的前16位。

剩下的8位（00010011）则被丢弃，这样的话就会产生错误。

因为这种错误是在24位均衡到16位的时候产生的，所以叫做量化错误。

很不辛的是量化错误是音频信号的一部分，所以如果我们把它从信号中拿走，就会产生失真，也叫量化失真。

下面链接中的音频展示了这种失真是什么的。

这组音频是从16位信号截取掉8位，这8位的影响就非常明显。

请注意这些噪音（失真）是如何随着音乐信号而改变的。

www.weiss-highend.ch/computerplayback/nodither.mp3

这段音频展示了数字电平控制被用的多么的糟糕。

幸运的是我们有更好的方法来处理。

一种方法是用字长更长的D/A转换器，比如24位转换器，来处理levelcontrol之后的24位采样。

这会带来很大的改善，但我们还有一个另一种技术：

数字抖动。

数字抖动的概念是切断量化错误与原音频之间的联系。

我们在之前的例子里可以看到，量化错误是依赖于音频信号的（和音频信号相联系）。

另一方面，如果，经过数字电平控制后，我们在24位采样被重均衡到16位之前，把抖动噪音加入其中，就能完全斩断量化错误与原信号之间的联系。

这意味着声音不会失真，而会有点噪音。

下面链接中的音频还是16位截取到8位的例子，但是加入了抖动噪音，听起来会悦耳很多。

请注意这些噪音是不受音乐影响的，也就是说噪音不会介入到音乐里。

www.weiss-highend.ch/computerplayback/flatdither.mp3

数字抖动所做的不仅仅是这些，更复杂高级的数字抖动项目可以使这些噪音的频响提高到人耳朵无法察觉的程，这样的话可以听到的噪音就会大大减少。

下面链接中的音频还是16位截取到8位的例子，但是噪音被数字抖动修整过。

是不是很难相信这是8位音频？

请注意尽管是8位的，但音乐完全没有任何的失真。

要知道16位系统有65536个量化步骤而8位系统只有256个，多么大的差距！

但是8位的听起来已经可以这么优秀了。

www.weiss-highend.ch/computerplayback/shapeddither.mp3

这就是合理应用的抖动电平控制的效果。

你已经听过上面8位音频的效果了，想想看今天的24位转换器吧，毫无疑问24位字长的数字电平控制可以轻而易举的击败最好的模拟电平控制。

顺便提醒一下，24位意味着16777216个量化步骤。

下面最后一个声音样本中，消噪抖动会先打开再关闭，对于有数字抖动还是没有数字抖动的情况给出了非常鲜明的对比。

www.weiss-highend.ch/computerplayback/togglingdither.mp3

数字抖动在其他领域中也有很多应用，请参见

en.wikipedia.org/wiki/dithering

我希望这些基于理论和实际的音频工程信息会对你有所帮助。

如果你想看更多的信息，请登录BobKatz先生的网站，他是一位著名的设计专家，也是WeissEngineeringLTD.的客户。

他在上面发表了很多关于数字抖动，时基误差和其他主题的文章。

第二章

TheDAC202解码器

2.1功能（按字母顺序排列）

AbsolutePhaseSwitch绝对相位开关

可以通过把输出连接的绝对相位的逆转来优化音质。

音频输入

有一个XLR,一个RCA和一个Toslink接头，可以接收AES/EBU或者S/PDIF信号。

两个火线接头可以和电脑连接。

音频输出：

模拟音频输出有一对平衡口（XLR）和一对单端口（RCA），数字输出有一个平衡和单端口对AES/EBU和S/PDIF规格的音频输出。

一个1/4规格的耳机口。

背板