基于移动互联网与DSD技术的汽车音乐主机

庄跃龙

摘 要：车主总是感到车载音响的CD音源不足，MP3效果不佳，希望车载音乐一是有大量的节目可选，二是音质好，网络上有大量的DSD等格式的无损音乐，但一般车载音响播放不了。分析对比了来源于SACD的DSD、对CD的PCM的音乐编码原理差异和技术优势，然后分析和介绍歌航DSD云主机如何创造性地采用DSD等解码技术结合互联网技术应用，来满足车主们对丰富、优质无损的需求。

关键词：DSD；PCM；主机；APP

一、引言

美妙的音乐总是令人心动，在密闭的汽车车厢里，让流射的音符缠绕周遭，是一种沁人心脾的快感。汽车音响是汽车的标配，提升了汽车生活的品质。然而，车主们发现，即使车载音响再好，开车过程中，好听的音乐总是捉襟见肘，要么是没有音源，要么是音质不好。目前汽车音响的音源主要来自CD和MP3。人们经常遇到一种情况，听到了一些动心的音乐，想找来音源以便车里欣赏，然而高品质的CD却遍寻不到，盗版CD的嘈杂令人难以忍受，MP3的音质也差强人意。

有一种超级CD（SACD），由索尼和飞利浦公司研发，使用DSD编码技术，音质比CD更优，但播放SACD光碟需要昂贵的专用SACD机，这不是移动的汽车所适宜的。

车主们总是希望能听到高品质的、自己又喜欢的音乐节目，这归结起来有两点，一是有大量的节目可选，二是音质好。福建歌航电子不久前推出的DSD云主机，在很大程度上满足车主的需求。该主机连接移动互联网，利用互联网实现了海量的资源，同时又兼具PCM和DSD解码技术，能播放DSD等格式的无损音乐，实现音源的高品质。

二、音频数字化的PCM与DSD

众所周知的，目前互联网上MP3格式的音乐节目资源最多，那么，CD、MP3、PCM、SACD、DSD等是什么意思，有何区别呢？

CD、MP3、PCM、SACD、DSD等都是数字音乐所使用的技术。CD（Compact Disc，又叫激光唱片），大家知道它是音乐的物理载体，录制了用PCM（脉冲编码调制）技术进行数字化的音乐。

MP3（Moving Picture Experts Group Audio Layer III，动态影像专家压缩标准音频层面3）是音频压缩技术，来源于PCM音频。它抽掉PCM（脉冲编码调制）音频数据的一些时隙，以达到缩小音频数据体积（容量）的目的。因为MP3损失了音乐的时隙成分，所以它是有损格式，听感上不如原始CD，压缩率越高，听感越差。

DSD（Direct Stream Digital，直接数字流）也是一种音频数字编码技术，SACD用它录制音乐，能做到更高的取样率，因此失真比PCM小。

具体来说，PCM是模拟信号经过取样、量化（如图1），再将每个量化值编成n位二进制代码。因此，每个量化值对应的PCM码都占用多比特，用于代表原信号的绝对值。设取样频率为fs，即取样间隔为Ts，一秒钟的模拟信号编码后的比特数为nfs。

DSD的基本原理是增量调制，简单增量调制是把量化值与前一个量化值相比较，大则编码为1，小则编码为0，不变则编码为01交替，如图2。因此，每个量化值只用1比特代码，用于表示原信号的相对值。一秒钟的模拟信号编码后的比特数为fs，比PCM少n倍。

由上可见，若是限制于同样的数据容量，DSD可以把取样间隔缩小很多倍，大大降低了量化的误差，达到更高的保真度，而且解码也更直接更简单。

当然，实际的DSD技术不会这么简单，采用的是在这基础上完善起来的△-∑（数字音节压扩调制）技术，再加密、封装。

三、数字音频的播放

CD机是大家所熟知的最早的数字音频（音乐）播放器，能读取、解码光盘上的PCM格式的音频。MP3因存储、互联网传播而兴起，既能硬件解码，也能软件解码，还能网络在线播放，因此获得广泛流行。DSD音乐有专利限制，最早录制在SACD上，不能在网络上传播，需要SACD播放机才能读取、解密和解码，因此虽然音质极佳，也未能流行起来。

随着DSD被破解，以及索尼对DSD音乐的逐步开放，让它也能网络传播，近来网络上DSD格式的音乐资源多了起来，陆续也有一些DSD播放器出现。此类播放器的核心是支持DSD解码的DAC集成电路，DAC的品质，决定了播放的效果。目前比较有代表性的DAC如AK4490/95、ES9012/18、等等。

在DSD的软件播放上，尽管有不少爱好者不断的尝试，但迄今为止，还没出现广为熟知的成熟的DSD播放软件。另外，一个常识是，播放软件再好，一般也不如硬件播放器的重现效果。

歌航的DSD云主機，采用AK4490/95解码芯片，AK4495的主要参数如下[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

由上述参数可见，该芯片具有目前最高的指标（32bit等），奠定了该主机极高的解析力，和广泛的适应性。

AK4495的内部结构如图3所示。由图可知，该芯片兼容PCM和DSD输入，所以，机器能支持DSD高清音乐播放和8倍于CD音频格式的DXD 352.8KHz/24bit高清音乐播放，以及支持WAV/FLAC/APE/AIFF等无损压缩音乐格式播放，满足用户播放各种格式的节目的需求。

四、移动互联网在汽车音乐的应用

目前汽车音响除了CD以外，大多只能再播放U盘储存的MP3音乐，格式有损、音质不佳、容量有限。

DSD云主机自带wi-fi，能通过车载路由器或手机连接网络，在手机APP的操作下，播放网络、手机、U盘里各种格式的无损音乐，资源海量、音质保证。这是最令人兴奋的。DSD技术结合移动互联网应用，是音乐领域的一大创新。

主机如图4。

手机APP界面如图5。通过APP，可以进行音源选择、下载，还能对音效进行控制。

该主机还带遥控器，如图6，可夹于方向盘上，配合车载液晶屏，方便行车中的控制。

五、DSD云主机的音响效果

聆听加装DSD云主机的车载音响播放的DSD音乐，背景纯净，音色丰满生动、有张力，乐器发声纤毫毕现，不似MP3的单调嘶哑。因为没有相同节目的原版CD，无法准确对比CD的效果，但听完DSD音乐后，再听车载CD，总觉得车载CD播放出来的音乐，高低音不足，整体不够通透。

DSD云主机的加装，虽然不复杂，但也一般需要在专业汽车音响改装店进行，以达到与原车音响的最佳配合，以及避免损伤原车电气系统。

参考文献

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