基于移動互聯網與DSD技術的汽車音樂主機

莊躍龍

摘 要：車主總是感到車載音響的CD音源不足，MP3效果不佳，希望車載音樂一是有大量的節目可選，二是音質好，網絡上有大量的DSD等格式的無損音樂，但一般車載音響播放不了。分析對比了來源于SACD的DSD、對CD的PCM的音樂編碼原理差異和技術優勢，然后分析和介紹歌航DSD云主機如何創造性地采用DSD等解碼技術結合互聯網技術應用，來滿足車主們對豐富、優質無損的需求。

關鍵詞：DSD；PCM；主機；APP

一、引言

美妙的音樂總是令人心動，在密閉的汽車車廂里，讓流射的音符纏繞周遭，是一種沁人心脾的快感。汽車音響是汽車的標配，提升了汽車生活的品質。然而，車主們發現，即使車載音響再好，開車過程中，好聽的音樂總是捉襟見肘，要么是沒有音源，要么是音質不好。目前汽車音響的音源主要來自CD和MP3。人們經常遇到一種情況，聽到了一些動心的音樂，想找來音源以便車里欣賞，然而高品質的CD卻遍尋不到，盜版CD的嘈雜令人難以忍受，MP3的音質也差強人意。

有一種超級CD（SACD），由索尼和飛利浦公司研發，使用DSD編碼技術，音質比CD更優，但播放SACD光碟需要昂貴的專用SACD機，這不是移動的汽車所適宜的。

車主們總是希望能聽到高品質的、自己又喜歡的音樂節目，這歸結起來有兩點，一是有大量的節目可選，二是音質好。福建歌航電子不久前推出的DSD云主機，在很大程度上滿足車主的需求。該主機連接移動互聯網，利用互聯網實現了海量的資源，同時又兼具PCM和DSD解碼技術，能播放DSD等格式的無損音樂，實現音源的高品質。

二、音頻數字化的PCM與DSD

眾所周知的，目前互聯網上MP3格式的音樂節目資源最多，那么，CD、MP3、PCM、SACD、DSD等是什么意思，有何區別呢？

CD、MP3、PCM、SACD、DSD等都是數字音樂所使用的技術。CD（Compact Disc，又叫激光唱片），大家知道它是音樂的物理載體，錄制了用PCM（脈沖編碼調制）技術進行數字化的音樂。

MP3（Moving Picture Experts Group Audio Layer III，動態影像專家壓縮標準音頻層面3）是音頻壓縮技術，來源于PCM音頻。它抽掉PCM（脈沖編碼調制）音頻數據的一些時隙，以達到縮小音頻數據體積（容量）的目的。因為MP3損失了音樂的時隙成分，所以它是有損格式，聽感上不如原始CD，壓縮率越高，聽感越差。

DSD（Direct Stream Digital，直接數字流）也是一種音頻數字編碼技術，SACD用它錄制音樂，能做到更高的取樣率，因此失真比PCM小。

具體來說，PCM是模擬信號經過取樣、量化（如圖1），再將每個量化值編成n位二進制代碼。因此，每個量化值對應的PCM碼都占用多比特，用于代表原信號的絕對值。設取樣頻率為fs，即取樣間隔為Ts，一秒鐘的模擬信號編碼后的比特數為nfs。

DSD的基本原理是增量調制，簡單增量調制是把量化值與前一個量化值相比較，大則編碼為1，小則編碼為0，不變則編碼為01交替，如圖2。因此，每個量化值只用1比特代碼，用于表示原信號的相對值。一秒鐘的模擬信號編碼后的比特數為fs，比PCM少n倍。

由上可見，若是限制于同樣的數據容量，DSD可以把取樣間隔縮小很多倍，大大降低了量化的誤差，達到更高的保真度，而且解碼也更直接更簡單。

當然，實際的DSD技術不會這么簡單，采用的是在這基礎上完善起來的△-∑（數字音節壓擴調制）技術，再加密、封裝。

三、數字音頻的播放

CD機是大家所熟知的最早的數字音頻（音樂）播放器，能讀取、解碼光盤上的PCM格式的音頻。MP3因存儲、互聯網傳播而興起，既能硬件解碼，也能軟件解碼，還能網絡在線播放，因此獲得廣泛流行。DSD音樂有專利限制，最早錄制在SACD上，不能在網絡上傳播，需要SACD播放機才能讀取、解密和解碼，因此雖然音質極佳，也未能流行起來。

隨著DSD被破解，以及索尼對DSD音樂的逐步開放，讓它也能網絡傳播，近來網絡上DSD格式的音樂資源多了起來，陸續也有一些DSD播放器出現。此類播放器的核心是支持DSD解碼的DAC集成電路，DAC的品質，決定了播放的效果。目前比較有代表性的DAC如AK4490/95、ES9012/18、等等。

在DSD的軟件播放上，盡管有不少愛好者不斷的嘗試，但迄今為止，還沒出現廣為熟知的成熟的DSD播放軟件。另外，一個常識是，播放軟件再好，一般也不如硬件播放器的重現效果。

歌航的DSD云主機，采用AK4490/95解碼芯片，AK4495的主要參數如下[1]：

128x Over sampling

Sampling Rate： 30kHz ～ 768kHz

32-bit 8x Digital Filter

High Tolerance to Clock Jitter

Low Distortion Differential Output

2.8MHz， 5.6MHz DSD Input Support

Digital De-emphasis for 32， 44.1， 48kHz sampling

Soft Mute Digital Attenuator （255 levels and 0.5dB step）

Mono Mode

External Digital Filter Mode THD+N： -101dB， -105dB （Analog Block Power Supply 7V）

DR， S/N： 120dB， 123dB （Mono mode： 126dB， Analog Block Power Supply 7V）

I/F Format： 24/32bit MSB justified， 16/20/24/32bit LSB justified， I2S， DSD

由上述參數可見，該芯片具有目前最高的指標（32bit等），奠定了該主機極高的解析力，和廣泛的適應性。

AK4495的內部結構如圖3所示。由圖可知，該芯片兼容PCM和DSD輸入，所以，機器能支持DSD高清音樂播放和8倍于CD音頻格式的DXD 352.8KHz/24bit高清音樂播放，以及支持WAV/FLAC/APE/AIFF等無損壓縮音樂格式播放，滿足用戶播放各種格式的節目的需求。

四、移動互聯網在汽車音樂的應用

目前汽車音響除了CD以外，大多只能再播放U盤儲存的MP3音樂，格式有損、音質不佳、容量有限。

DSD云主機自帶wi-fi，能通過車載路由器或手機連接網絡，在手機APP的操作下，播放網絡、手機、U盤里各種格式的無損音樂，資源海量、音質保證。這是最令人興奮的。DSD技術結合移動互聯網應用，是音樂領域的一大創新。

主機如圖4。

手機APP界面如圖5。通過APP，可以進行音源選擇、下載，還能對音效進行控制。

該主機還帶遙控器，如圖6，可夾于方向盤上，配合車載液晶屏，方便行車中的控制。

五、DSD云主機的音響效果

聆聽加裝DSD云主機的車載音響播放的DSD音樂，背景純凈，音色豐滿生動、有張力，樂器發聲纖毫畢現，不似MP3的單調嘶啞。因為沒有相同節目的原版CD，無法準確對比CD的效果，但聽完DSD音樂后，再聽車載CD，總覺得車載CD播放出來的音樂，高低音不足，整體不夠通透。

DSD云主機的加裝，雖然不復雜，但也一般需要在專業汽車音響改裝店進行，以達到與原車音響的最佳配合，以及避免損傷原車電氣系統。

參考文獻

[1] Asahi Kasei Microdevices Corporation （“AKM”）. AK4495S/95[Z].2014，04：1-4.