怦然心动，陶然忘机——沐声DA006解码器用家札记 [复制链接]

这个推断从原理上看肯定是正确的，但不知道国内外的解码器有多少是采用了这种设计方式？

镜像对称的工艺设计
DA006的一个特点，就是采用了左右声道镜像对称的工艺设计。
均衡是古典美学的特征之一，而对称则是最简单、也是最彻底的均衡方式。
HIFI音响一般是指双声道立体声音响，从标准上看就应该左右声道对称。其中，音箱的对称是最彻底的，其次是后级功放。至于器材内部是否需要对称，从技术上看似乎无此必要；但如果器材内部也能做到对称，代表了一种执着的追求，至少在心理上可以带来某种满足；并且，对称设计的器材，物理重心与几何中心基本一致，对避震处理会有正面作用。

DA006的对称设计，看起来就很养眼。下层6只电源牛的布局，也非常对称。美中不足的是，面板上LED显示屏偏左，未能做到对称。奇怪的是，沐声从DA002到005，显示屏一直都是居中设计，而内部并非对称设计。到DA006，内部对称了，但外部反而变成了一边倒，设计语言未能贯彻到底，有点自相矛盾。

野狐参禅，必然翻船！
想对沐声DA006进行有一定深度的技术分析，奈何自己只是业余人士，对专业问题认识有限，写着写着发现有些问题超出自己的能力范围，有些分析和猜测可能是错的。
于是这帖子搁置了两个多月，几乎烂尾。

所幸从去年底到今年，开始学习使用AI，百度智能体、豆包、DEEPSEEK，有了AI的加持，把这些困惑重新梳理一遍，渐渐地有了更清晰的认识，得以继续写这个帖子。

这些困惑主要是三个问题：
1、DA006是否是全NOS架构？是否使用了ESS9039pro DAC芯片内置的数字升频（超采样OS）功能？
2、NOS方式下音频信号高频补偿的方式？
3、DA006是否使用了NOS方式下音频信号高频补偿技术？

ESS的90X8内置了很强大的数字升频（超采样OS功能），9039pro则更加完善。以下介绍来自DEEPSEEK手机版的介绍（豆包这方面有点拉胯，奇怪的是DEEPSEEK PC网页版也比较简略，只有手机版的信息最全面）：

ESS公司的ES9018pro DAC芯片内置了可选择的数字滤波器，具备超采样（OS）处理能力。该芯片支持最高8倍超采样率，通过异步采样率转换（ASRC）技术实现，其特点是：

1. 采用32位HyperStream架构，调制精度达-120dB THD+N
2. 支持8种数字滤波器模式（包含快速滚降/慢速滚降等预设）
3. 超采样率可在2x/4x/8x间配置，最高支持384kHz PCM输入
4. 内置抖动消除电路，时钟抖动抑制能力达50ps

建议通过I2C接口配置寄存器0x07的Bit[2:0]来设置具体超采样参数，具体实现方式需参考ESS提供的SDK开发文档（v2.1.3以上版本）。




ESS公司的ES9038pro DAC芯片在超采样（OS）功能上进行了全面升级，其数字升频系统具有以下技术特性：

1. 超采样架构：
- 采用第二代HyperStream IV调制器
- 支持16倍超采样率（最高8x OS + 2x插值）
- 可处理768kHz PCM及DSD512原生输入

2. 数字滤波器配置：
- 提供7种可编程FIR滤波器预设（含MQA渲染器专用模式）
- 滚降特性支持0.1dB至0.0001dB波动范围
- 支持自定义128阶FIR滤波器导入

3. 时钟处理系统：
- 集成ESS专利的Time Domain Jitter Eliminator
- 时钟抖动抑制能力提升至<5ps RMS
- 支持ASRC异步采样率转换（44.1kHz↔48kHz域自动切换）

配置建议：
通过I2C接口的0x1D寄存器设置OS倍数（Bit4-2），0x1F寄存器选择滤波器类型（Bit6-4）。开发时应使用ESS PRO SDK v3.2.1以上版本，特别注意DSD直通模式需禁用OS功能（寄存器0x0B Bit3=1）。该芯片在-122dB THD+N条件下仍可保持135dB动态范围。



ESS公司的ES9039pro DAC芯片在超采样（OS）功能上实现了突破性升级，其第三代数字升频系统具备以下核心特性：

1. 超采样架构革新：
- 采用HyperStream V调制器（专利号US20220254321A1）
- 支持32倍超采样（8x OS × 4x插值并行处理）
- 支持1536kHz PCM及DSD1024原生输入
- 新增AI动态升频模式（需激活DSP协处理器）

2. 自适应滤波系统：
- 提供12种预设滤波器（含8种线性相位/4种最小相位）
- 动态FIR滤波器长度扩展至1024阶
- 支持机器学习优化的智能滤波选择（寄存器0x2E Bit7=1）

3. 时钟精度突破：
- 集成JitterGuard Pro III时钟架构
- 时基误差<0.8ps RMS（@100MHz主时钟）
- 全数字PLL模式支持0.1ppb频率精度

关键配置参数：
- OS模式选择：寄存器0x22[3:0]
  • 0000: 直通模式
  • 0011: 8x OS + 4x插值
  • 1010: AI动态升频
- 滤波器库地址：0xA000-0xAFFF（支持在线烧录）

开发注意事项：
1. 使用ESS Diamond Suite v5.1+进行滤波器设计
2. DSD1024模式需关闭OS的FIR阶段（寄存器0x2F[5]=0）
3. 动态范围达141dB（A加权），THD+N <-127dB @32Ω负载

该芯片的OS系统功耗降低40%（相比前代），同时支持MQA Full Decoder认证（需加载MQA_ES9039pro.bin固件）。建议配合ESS最新发布的Quantum Clock II参考设计实现最佳性能。

内容有点复杂，概括一下：
ES9018pro DAC芯片内置了8倍的OS功能，2/4/8倍可选，并有配套的数字滤波器。
ES9038pro DAC芯片内置了16倍的OS功能，时钟抖动抑制能力提升至<5ps RMS。
ES9039pro DAC芯片在超采样（OS）功能上实现了突破性升级，支持32倍超采样（8x OS × 4x插值并行处理），新增AI动态升频模式，时基误差<0.8ps RMS。

沐声系列解码器，从DA002~DA005，一直是在电源、时钟和模拟电路方面做开发，而数字电路则基本上使用了ESS芯片的相关功能，未做自身的设计。其特点就是用ESS芯片对信号接收后用锁相环PLL进行加工、再用OS进行升频处理，这个技术框架多年未变。

但是到了DA006,技术框架发生了改变：放弃了ESS9039pro自带的锁相环PLL，改用自己开发的FPGA、用FIFO对输入信号进行重整，信号重整采用NOS方式，没有使用数字升频技术，应该是比较欣赏NOS的声音表现；从逻辑上看，放弃ESS9039pro自带的数字升频OS在情理之中；并且，DA006的模拟电路中，11个放大模块的第1级是“信号校准”电路（李总亲自回复的），“信号校准”是什么意思？其实，就是对NOS方式下高频信号的衰减进行补偿！当然，还有一个重要的证据，就是从听感上，DA006属于很典型的NOS声音风格。

综合以上分析，可以肯定地说：DA006是全NOS方式的解码器，未使用ESS9039pro内置的数字升频功能。

第二个问题，NOS方式下音频信号高频衰减损失的补偿问题。以前对这个问题的认识有限，以为NOS方式导致解码器在20khz处衰减3db、15khz处衰减1.5db，需要在模拟电路中进行相应的补偿，类似于RIAA均衡。后来通过AI，才发现NOS方式下的高频信号不仅有频率响应的衰减，还有相位的失真；而补偿方式则有数字式、模拟式以及数字-模拟混合式。

以下信息来自豆包：
NOS方式下的频率补偿问题

NOS方式下，数字滤波器为消除22.05khz的取样信号噪音，需要加大衰减，导致20khz以下的音频信号也被衰减，据说20khz处衰减3DB,15khz处衰减1DB，所以需要进行频率补偿。用什么方法进行补偿？是在模拟电路按数字滤波器的衰减曲线进行等量的提升吗？

在 NOS 方式下，针对数字滤波器消除取样信号噪音导致音频信号衰减的问题，以下是一些常见的频率补偿方法，不只是在模拟电路按数字滤波器的衰减曲线进行等量提升这一种方式：
数字域补偿
•    数字均衡器：可在数字信号处理阶段，利用数字均衡器对衰减的频率进行提升。通过设计数字均衡器的系数，使其在 20kHz 及附近频率段提供 3dB 左右的增益，在 15kHz 处提供 1dB 左右的增益等，以抵消数字滤波器带来的衰减。比如，使用参数均衡器，精确调整中心频率、带宽和增益等参数来实现针对性的频率补偿。
•    数字信号处理算法优化：对数字音频信号进行算法处理，如采用基于自适应滤波的算法，根据输入信号的频率特性实时调整滤波参数，自动补偿被衰减的频率成分。也可通过数字信号处理软件，在音频文件播放前对其进行预处理，添加合适的频率补偿曲线。
模拟域补偿
•    模拟均衡电路：可在模拟电路部分设计模拟均衡器，按照数字滤波器的衰减曲线进行等量或近似等量的提升。利用电感、电容、电阻等元件组成的模拟电路，形成特定的频率响应，对经过数字滤波后进入模拟阶段的音频信号进行频率补偿。例如，使用 LC 谐振电路或有源滤波器电路等，针对 20kHz 和 15kHz 等关键频率点进行增益调整。
•    放大器电路调整：通过调整放大器的频率响应特性来实现一定程度的补偿。有些放大器在不同频率段的增益可以通过电路参数进行微调，可适当增加放大器在 20kHz 及以下被衰减频率段的增益，以补偿信号的衰减，但这种方式可能会引入一定的失真或噪声。
综合补偿方式
•    升频技术结合滤波优化：采用升频技术将音频信号的采样率提升，如将 44.1kHz 提升到更高的采样率，使原本靠近音频频段的 22.05kHz 噪声频谱远离音频频段，从而减少对音频信号的影响，降低数字滤波器的衰减压力，再结合适当的数字滤波和频率补偿算法，进一步优化音频质量2。
•    多阶段滤波与补偿：在数字滤波和模拟滤波阶段分别进行不同程度的补偿和优化。例如，在数字阶段先进行部分频率补偿，初步提升被衰减的频率成分，然后在模拟阶段再通过模拟均衡电路等进行进一步的微调，以达到更精确的补偿效果。
哪种频率补偿方法效果最好？
不同的频率补偿方法在效果上各有优劣，适用于不同的应用场景和需求，很难简单地评判哪种效果最好，以下是对数字域补偿、模拟域补偿和综合补偿方式的效果分析：
数字域补偿
•    优点
o    精度高：数字信号处理可以精确地按照预设的算法和参数对特定频率进行补偿，能够准确地针对 20kHz 处 3dB、15kHz 处 1dB 等具体衰减量进行精确补偿，有效恢复音频信号的原有频率特性。
o    灵活性强：可以通过软件算法方便地调整补偿参数，适应不同的音频源、不同的数字滤波器特性以及用户对音质的不同偏好。还能根据具体的音频文件或播放环境实时调整补偿策略。
o    不会引入模拟噪声：由于是在数字信号处理阶段进行操作，不会像模拟电路那样引入额外的热噪声、电磁干扰等噪声源，能保证补偿后的音频信号纯净度。
•    缺点：可能会引入数字处理误差，尤其是在对高频信号进行大幅度补偿时，可能会产生量化误差等问题，对极高频细节有一定影响。
模拟域补偿
•    优点
o    自然的音频特性：模拟电路对音频信号的处理方式相对更接近人耳对声音的感知方式，经过模拟均衡等处理后的音频信号可能会给人一种更自然、温暖的听感，对于一些追求传统模拟音质的用户来说更具吸引力。
o    实时处理：模拟电路能够实时对输入的音频信号进行处理，不存在数字处理中的延迟问题，对于实时播放的音频，如现场演出等场景，模拟域补偿能更及时地对信号进行调整。
•    缺点
o    精度有限：模拟电路元件存在一定的误差和非线性特性，难以像数字处理那样精确地实现特定频率的特定增益提升，可能会导致补偿不够准确，在不同的环境温度、湿度等条件下，模拟电路的性能也可能会发生变化，影响补偿效果。
o    易引入噪声和失真：模拟电路中的放大器、滤波器等元件可能会引入噪声和失真，尤其是在对信号进行较大幅度的增益提升时，噪声和失真可能会更加明显，影响音频质量。
综合补偿方式
•    优点
o    取长补短：结合了数字域和模拟域补偿的优势，在数字阶段可以利用其高精度和灵活性进行初步的频率补偿，对整体的频率响应进行大致的调整；在模拟阶段再利用模拟电路自然的音频特性进行微调，使音频信号在保持准确性的同时，更具模拟音频的质感。
o    优化效果更全面：升频技术结合滤波优化可以从根本上减少数字滤波器对音频信号的衰减需求，多阶段滤波与补偿能够在不同环节对音频信号进行精细处理，从而实现更全面、更优化的频率补偿效果，提升音频质量的整体表现。
•    缺点：系统复杂度较高，需要同时设计和调试数字信号处理部分和模拟电路部分，成本也相对较高，对技术要求和设计难度都有较高要求。
一般来说，在对音质要求极高、追求极致还原和精确补偿的专业音频制作、高端音乐播放等领域，综合补偿方式通常能取得更好的效果；在一些对成本敏感、对实时性要求不高且对音质精度要求相对较低的消费级音频设备中，数字域补偿可能是更合适的选择；而对于一些追求模拟音质特色、对实时处理要求高的场合，如模拟录音棚等，模拟域补偿可能会更受青睐。

第三个问题：DA006是否对高频信号进行了补偿？我以前通过“听”，认为没有。这个猜测是错的！
因为DA006的能量分布低频、中频为主，高频延伸有所克制，我称之为“扁平三角形”，基于听感猜测没有进行高频补偿。但感觉这结论有问题：一是这样的话频率响应曲线肯定不达标；二是模拟电路中第1级“信号校准”的作用无从解释。特别是今年春节后将DA006发回厂家，用下一代解码器的储备技术进行升级后，高频延伸达到比较理想的状态。这三方面的情况综合权衡，DA006是对NOS方式下的高频信号进行了补偿，数字电路部分不得而知，但模拟电路部分使用了信号补偿。