Showing posts with label 音響知識. Show all posts
Showing posts with label 音響知識. Show all posts

Friday, 27 March 2015

地盒的設計(三) - 總結

總結之前兩篇 blog 文, DIY 地盒要注意的重點是:

  • 要簡單易做
  • 要做價低
  • 要多電氣石, 多金屬和電氣石的接觸面
  • 一係做"全濕", 一係做"全乾". 但不要沒有主意.
  • "全濕"的意思是你打算當它是大地土壤, 要有水份; "全乾"是指你不想地盒內的東西受潮. 
  • 其他如地盒的盒材(用木? 金屬? 膠? 定混合?)、墊材、不同石的比例、金屬的厚度、類型、種類就看自己 budget. 
重重點在頭三點.

以最近同朋友做的一個特大地盒為例, 我地從大陸網購所需材料, 寄去集運倉, 再打包到香港上門.

箱 (重16.5kg)
  • 外形尺寸:寬度430高度140深度423
  • 內部尺寸:寬度416高度124深度410
  • 價錢: $490 + $15(運費) RMB

電氣石
  • 35kg
  • 價錢: $2105 + $75(運費) RMB

白晶石
  • 3.5kg
  • 價錢: $250 + $10(運費) RMB

銅板 (重13.5kg)
  • $880 + $30(運費) RMB

其他(接口, 插頭, 地盒線) $???

集運到香港上門約 $400 HKD

地盒的設計(二)

續上, 本文會探討做地盒時一些更基本的問題

8. 地盒點解係金屬片加電氣石?
金屬片係用嚟導電, 電氣石係主菜, 金屬片的目的是把器材的noise帶到電氣石. 所以地盒內只要有導電用的金屬片和消化noise用的電氣石. 這兩個功用以外的其他東西我想不到有何用途.


9. 用乜金屬最好? 
這個是跟上面說的有直接關係. 如果金屬片的目的是把器材的 noise 帶到電氣石, 那麼金屬片是要愈多愈好, 因為可以接觸到的石會愈多愈廣.
用乜金屬片最好? 便是愈有導電性的金屬片愈好, 這個意思說明了銀比銅好, 紫銅比黃銅好. 但有一個重點要留意是, 導電性跟金屬是否氧化是有很大關係的!


10. 如何鋪金屬? 金屬片? 金屬柱? 
這個問題, 換另一個角度看, 便是如何做到最多的表面面積, 令 noise 可以暴露於電氣石前給電氣石消化? 請看下圖自己分析:
至於用金屬片定係用柱? 問一下材料的成本再想想效益便會有答案


11. 如何放置金屬和石最好?
在地盒內, 電氣石主, 金屬為副, 那麼如何放它們便是如何有效又容易地放好它們而又得出最大接觸面和最大 noise 消化量便是最好.


12. 石同金屬片的比例該如何?
便是找出石的體積, 用最大面積的金屬片去貼住尐石.
可以因此推論出石的體積不能過大, 也不能過細.


13. 除左電氣石和金屬, 仲有乜野要落?
我也不知道


14. 電氣石有很多種不同大少, 也有打磨不打磨的, 應該用那種?
思考前面Q10-Q12便能得出理想的電氣石大少和質素.

Thursday, 26 March 2015

地盒的設計(一)

地盒點設計真係一個大題目, 我唔係專家, 只係靠試同邏輯推理, 去想/找出合乎邏輯的做法和設計, 不同的設計大致可以有以下幾種:


1. 箱殼接地 (A&B)
箱殼本身可以有更好屏蔽, 令大氣中的EMI (Electromagnetic Interference) 減少影響殼內的東西. 我以前也做過一個這樣的設計. 所以點解尐amp, dac要用金屬箱殼唔用膠箱殼, 因為屏蔽可保護(減少) EMI 對機內電路的干擾.

但想了一想, 如果箱殼內的東西本身是可以吸收 EMI (大前提係你相信電氣石或其混合物可以吸收 EMI, 這是討論的立論, 如不同意, 可以不用看下去), 咁只要它相對夠多, 箱殼做不做屏蔽應該分別不大. 換另一個角度去諗, 如果尐石連個殼吸收的 EMI 都"消化"唔晒, 咁佢真係唔好叫做地盒了.

我之前也做過一個箱殼接地的, 是A的設計, 借左俾朋友玩, 佢的feedback 係它的效果比較反覆, 時好時差, 都係果句, 個別意見, 沒有大參考性.


2. 箱殼唔接地 (C&D)
上面談論過箱殼接地不會對箱內的電氣石有很大好處, 因為電氣石本身應該要好強大的吸EMI能力. 咁箱殼接地有沒有壞處? 我估係有. 原因係, 地線本身有很微弱的noise (否則地盒都唔會有效啦!), 把地盒接地會加重地盒的"工作量", 或者說是多此一舉, 因為其他器材本身也接了地, 最後也會通過地盒線接到地盒內的石去.

其實箱殼唔接地的好處, 相反地, 係減少因為接箱殼接地的不確定性.


3. 多地盒室定單一地盒室?
比較上圖A&C 同 B&D, 分別在於A&C係有三個獨立的地盒室, B&D只有一個. 那麼問題是, 在同一個容積內, 做一個大室好定係做多個細室好呢?

我覺得這純粹是個"喜好"的問題, 多室的好處是:

  • 看上去個地盒型D (有人會覺得)!
  • 有較多接法(可打通接多件, 不打通獨立接多件, 或打通接一件)
  • 當獨立接多件時, 可避免因為接上地盒線而令器材有更多接線. (器材本身可能已經接通了, 再加接線可能會有壞影響)
  • 可玩性較高

單室的好處:

  • 簡單制作. 如果做多室, 你要用多條地盒線, 再不停試不同的接法
  • 減少可能性(因為只能接一件), 減少出錯機會. 問題縮減到"接那一件"
  • 不怕用不盡個地盒, 因為只是接或不接地盒的可能性.

4. 點解唔用木殼?
上面提到, 用木殼不能減少EMI, 但木殼有個好大的好處, 係美觀! 所以較好的做法係, 用木殼包住個金屬殼, 這樣可以取兩者之長. 但這樣會增加成本和制作的複雜


5. 物料的採用
在同一個容積內, 地盒內放乜肯定對它的 performance 有直接影響. 所以想清楚地盒內放乜係十分十分重要的.
5.1 電氣石
這個不用多說, 問題是用大顆定細顆. 自己想想
5,2 白晶石
有說是加強電氣石的效能
5.3 木炭備長炭
我想不通有何作用
5.4 金屬(帶導電性的, 如銅板, 無膠皮的電線)
這個目的是增加地盒接口和盒內的石的接觸面
5.5 金屬(不帶導電性的, 如氧化鐵(又稱銹鐵))
我想不通有何作用
事實上, 大多數的金屬都會隨年月而氧化, 一般金屬氧化了會比沒有氧化在化學結構上更穩定, 而相對地, 較穩定的金屬, 它的導電性能是會下降的. 所以我地先要定期清潔音響器材的接口減少金屬插頭因氧化而令音色有壞影響.


6. 空氣的濕度對地盒的表現有沒有影響?
我有思考過這個問題, 而我估計係有影響的.
一般材料的電阻值隨環境溫濕度的升高而減小. 相對而言,
電阻受環境濕度比較敏感.  溫度升高,載流子的運動速率加快,介質材料的吸收電流和電導電流會相應增加

濕度對石的影響則不明, 但地盒內如果有鐵的話, 濕度對它影響應該是頗大的, 因為濕度高會令鐵較易生銹. 而生銹後的鐵導電性會大減,


7. 插電除接地外, 仲有無乜作用?
正如鋼琴有時要插電, 目的是除濕, 如果地盒內也加發熱線(如鋼琴般), 它的長期穩定性應該較好.

Thursday, 16 May 2013

[轉] 基礎 -- jitter是啥?

所謂的jitter是指一個週期波,例如44.1KHz,每個個別波出現的時間有點小誤差,
對CD訊源而言,音樂當初記錄時是以每秒44.1K次記錄下當時的音壓,再生時,也應該用每秒44.1K次還原;
這似乎不太難,但若是考量到jitter呢?
假設錄音時,jitter是0(這當然不可能,不過我們也沒輒),再生時有jitter呢?
這聽來會是如何?
想想,你唱歌時拉個長音,卻中氣不足,唱出來的聲音就有點抖,
原本該唱個La,卻忽快忽慢聽來就點So與Si了。

jitter這東西,認真分析,也是有其頻譜分布,類似音樂一般,也類似電源雜訊,
也就是每個週期波的誤差不會都相同,有時快有時慢,快慢的時間差也是不停在變動,統計這變動,就會看見有些固定的成份在,
例如電源雜訊造成的,60、120、180Hz週期,
各種不同成分組合就形成不同的聲音,這,就是為何CD轉盤透過S/PDIF送給DAC唱,會聽來每隻轉盤都不同囉~
轉盤的聲音特色,源自於其jitter的頻譜。

jitter聽來會是啥樣子?
由其原理就能猜到,jitter像是抖音,音調會降低,這聽一些極高頻的聲音就知道,我建議聽風鈴聲;
再來當然還是與高頻有關的,例如泛音,也就是聲音的諧波,例如鋼琴一個個音,聽來是否豐富、自然?而不是怪怪的帶著微微的刺耳聲?
再來的比較複雜,音像的穩定度、定位、凝聚、形體,這是因為人耳判斷聲音發出的位置的其中之一項是根據時間差,
當各個頻率的聲音發出的時間不穩定時,人耳會錯亂,像是那個發聲體在晃動一般,因此音像就不凝聚、穩定。
當這問題很嚴重時,聽來音像就是很大一沱,沒啥明確的音場呈現可言,
相對之下,稍微弄的好的LP系統在這方面都大大勝過那些jitter高的數位系統。

那jitter實際上是如何轉進我們聽見的聲音中?
這當然是發生在數位轉類比這過程,digital to analog conversion,DAC。
但這裏說的並非指一般說的DAC機,而是其中的最核心部位,真正執行數位轉類比的那塊電路。

本質上,DAC有個時鐘,就是那44.1KHz,還有一長串持續輸入的音樂數位資料,
時鐘每走一格,就將一筆資料轉成類比音樂訊號輸出,jitter就是指這時鐘準不準,穩不穩,
因此這時鐘必須很準,多準?
10ppm,也就是百萬分之十這種等級,能夠越低當然越好,人耳對此很敏感。

一般而言,這時鐘由個零件產生,就是石英錶這名詞的由來,是一顆石英震盪子,
 
原理看這裡 http://en.wikipedia.org/wiki/Crystal_oscillator
chen3058之前是這行的

這個東西準不準,差異很大,其中的細節真是多如牛毛,單是看chen3058解釋我就暈了...
換個方式看,Digikey上賣的 http://www.digikey.com/product-search/e ... als/852333
看Frequency Stability,頂多就是+-9ppm,也就是一般大量生產四處賣的,頂多就是這種等級,
要更精準,那得訂製,而且實際上,往往是生產一批後,挑出來的。

那麼,只要用上jitter最低的石英震盪子就搞定囉?
事情當然沒那麼簡單,正如擴大機需要乾淨的電源,石英震盪子也是,電源不佳,jitter就會冒出來;
此外,溫度也是個重點,石英震盪子的頻率與溫度有關連,因此才會有TCXO(temperature compensated crystal oscillator)這種東西。

搞定了石英震盪子,就一切OK?
沒那麼簡單,石英震盪子輸出的時鐘訊號傳遞到DAC這過程,也得步步為營,小心翼翼,
例如說,A報數給B複述,A很嚴謹的一秒喊一次,1, 2, 3...B卻漫不經心,聽到A喊,有時高興立刻複述,有時拖個半秒才複述,這當然就很糟囉~
那麼該注意啥?
電路走線當然得注意,另一個重點還是電源,
數位電路雖然說有相當大的抗雜訊能力,但這是指資料0或1不會誤認,但不表示判斷出是0或1的時間很精準,也就是時間這點並不抗雜訊。




這張圖顯示一個數位buffer的輸入與輸出之間的關係
 
 
以這個buffer來說,當輸入訊號振幅達到Vcc的某個比例時,才會觸發輸出轉為輸出高電壓,也就是1,
而這比例,其實是個不穩定的數值,
 
 
每顆IC都不同,也隨著溫度而變化
其中一個重點是,對特定一顆IC,某個溫度狀態,觸發的threshold是VCC(工作電源)的某個比例,
threshold不穩,那麼每次訊號輸入時,觸發(也就是接收到)的決定電壓就不同,
那麼,縱使輸入訊號非常完美穩定,每個波都很準,觸發的電壓點(也等於時間點,波形是個斜斜的上升波)就會變化。


倘若電源不穩呢?那這threshold電壓就不穩,
如此縱使輸入訊號的jitter很低,輸出的jitter還是會拉高,而這額外加入的jitter就帶著電源雜訊的頻譜。

綜合以上二點,還有個手法也很必要,
便是讓波形非常陡,那麼也能壓低觸發時間差異(等於壓低jitter),
這得靠用好的石英震盪子,而且電路也夠漂亮,訊號cross talk少,波形反射低,才能得到很漂亮的方波。

以上談的jitter vs 電源,這能解釋為何CD player唱同一片CD的第一曲 vs 最後一曲,聲音聽來差不少,第一曲較佳,越是後面越差,
相當大的可能是CD片旋轉時非常不穩,抖動的相當嚴重,這會讓讀取頭不時朝三個維度移動嘗試著讀取資料,
這種步進馬達忽動忽停,對電源的衝擊相當大,若器材的電源不夠紮實,便會導致DAC與其他部分的電源波動,因而拉高jitter。

拆開CD player成轉盤與DAC可以解決一部分問題,但也引入另一部分問題...
這作法其實並沒有完全壓低jitter,只能排除轉盤造成DAC的電源波動導致的jitter,但並沒有解決轉盤輸出的S/PDIF訊號上的jitter。
但卻又額外引入S/PDIF導致的jitter。

S/PDIF這介面上傳遞的不只資料,也包含clock,但這clock並非用方波方式傳遞(也就是比較可能精準的方式),
這是因為方波無法傳遞遠距離,波形很容易嚴重扭曲,一如前面討論的狀況,因此必須嵌入資料中,由接收端解開,
這解開的電路就是個猜測clock的電路,猜,當然是有時猜的快,有時猜的慢,只是一段時間平均值與前端的clock頻率會很接近。
這是為了解決前後二隻機器間若是用獨立的clock頻率差這問題,
但這就造成送到DAC的clock不斷的抖動,忽快忽慢,嚴重的jitter,
典型的jitter量高達100ps。

因此,取CD player的S/PDIF輸出另外接DAC,就DAC的類比電路而言可能會比較好,電源較乾淨,聽來較細緻;
就jitter而言,倒不見得會比較好,往往jitter較高,聽來比較糊/朦朧,高頻較差。