数字音频时钟、同步、抖动,以及他们对声音的影响

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作者: Antelope Audio

INTRODUCTION TO DIGITAL CLOCKING, SYNCHRONIZATION AND JITTER AND HOW THEY AFFECT SOUND


与数字时钟相关的术语经常出现在音频制作领域,但往往没有被正确的认识。数字时钟影响着每一个Studio,无论大小。正确的理解音频时钟,对于实现高质量的数字音频至关重要。

时钟可以说是使数字声音“温暖”、“鲜活”的关键所在。 以下是帮助用户熟悉数字时钟所涉及的术语和概念的示例:


让我们从基础部分说起,

数字音频声音存储为二进制数据(1和0)。 数据中的一个单位称为采样(Sample),它的本质是音频信号幅度的“快照”。 采样率(Sample Rate)是指:用于表征数字音频信号的,一秒钟内的采样数量。 商业光盘的采样率为44.1kHz(即每秒44,100个采样)。

一些专业音频设备提供高于44.1kHz的采样率,试图通过在单位时间内用更多数量的采样来表征音频信号,以获得更好的效果。 虽然高采样率带来的效果受到了很多人的称赞和认可,但数字时钟(Digital Clocking)可以说是一个更重要,但往往被忽视的关键变量。

如果要让音频设备以设定的采样率工作,那么该采样率实际上是以数字时钟提供的时序为基础的。 时钟以所选采样率提供脉冲,这些脉冲决定了每个采样的在时间轴上的精确位置。

由于数字信号的精确性,很容易得出一个假定的结论:所有数字设备都能够提供所需的、精确的采样率,但事实并非如此。 数字时钟可能会波动。 设置为44.1kHz的设备很可能在某一时刻以44.12kHz运行,然后偏移到44.09kHz, 这些对音频具有破坏性波动被称为时基误差 ,也被称为抖动(Jitter)

上图中蓝色的是理想的时钟信号,而红色的为不理想的时钟信号,由于Jitter的存在,导致红色的时钟信号偏移了理想的时钟信号的位置。如下方所示,这样的时钟信号将导致AD在采样频率、量化深度上都出现误差。© AudioProbe Inc.

一种对抖动的常见误解是认为它听起来类似于CD寻道抖动的效果,但事实并非如此。 抖动的影响不会那么明显,但它更不易察觉也更具危害。 这些细微误差会导致声音丢失细节,立体声成像差,并且在混音中更加难以融合。 数字音频的批判者经常将数字音频这种介质描述为“生硬的”“毫无生气的”。而造成这些不良后果的,通常是不良的数字时钟而并非数字音频介质本身。而且,这种由于Jitter造成的误差,在频率越高、振幅变化越大的声音上表现更为明显。


如何改善Jitter并提高时钟的精确性?


声学聚焦时钟(Acoustically Focused Clocking)

声学聚焦时钟(AFC)和抖动管理算法,是改善时钟抖动并最终改善音频质量的关键部分。二者都由64 bit算法技术精确控制,无论采用何种数字连接方式,都能产生流畅而细腻的声音。 

恒温振荡器(Oven Control Oscillator)

如果你需要高质量的数字音频,时钟质量至关重要。当时钟暴露于温度波动的环境中,振荡器(Oscillator )的精度会受到温度影响。Oven的字面意思是“烤箱”,是指保持温度恒定的容器。如果将时钟安装在恒温容器,也就是所谓的”烤箱“当中,就可以避免温度对时钟振振荡器的影响,从而为音频的细节、动态和立体声成像带来显着改善。

原子时钟(Atomic Clock)

原子时钟以原子共振频率标准来计算及保持时间的准确,是世界上目前已知最精确的时间和频率标准。使用原子钟将极大的提高数字音频设备时钟频率的精度,并将抖动降至最低水平。


精确、无抖动的时钟对于高质量的数字音频至关重要。


如果设备本身没有高质量的内部时钟,它或许能够通过从属于外部时钟而获得更高质量的时钟。通常,任何具有WordClock、AES/EBU、S/PDIF或MADI输入的设备都可以从属于外部时钟。该外部时钟可以是专用的主时钟,或是具有相应输出的其他设备。寻求更好的时钟将立即改善其音质。

如果有多个专业音频设备以数字方式相连接,那么它们必须全部同步到同一时钟源。同样,这可以是专用主时钟,或具有适当时钟输出的其他设备。

Antelope所有的音频接口中都采用了我们先进的64-bit声学聚焦时钟和抖动管理算法,并使用恒温控制振荡器。同时,您也可以更进一步,为您的数字音频系统选择我们享誉业界的主时钟系列。

ISOCHRONE TRINITY

384kHz 主时钟

时钟信号输出

HD Video 6 x BNC @75Ω

SD 1 – BNC @75Ω for NTSC video

SD 2 – BNC @75Ω for PAL video

SD 3 – BNC @75Ω PAL 24/NTSC 30 

SD 4 – BNC @75Ω PAL 48/PAL 47.95

Wordclock – 16 BNC @ 75Ω,3Vpp

AES/EBU – 4 XLR @ 110Ω

S/PDIF – 4 RCA @ 75Ω


OCX HD

768kHz 主时钟

时钟输出

10x Word Clock Outputs

4x AES/EBU Outputs

2x S/PDIF Outputs


LIVE CLOCK

192kHz 便携式主时钟

时钟输出

4x Word Clock Outputs up to 192 kHz

2x AES/EBU Outputs up to 192 kHz

2x S/PDIF Outputs up to 192 kHz


10MX

10MHz 旗舰级原子主时钟

时钟输出

Atomic: 10 x BNC, 10MHz, 75 Ohm

Word Clock: 4 x BNC

AES/EBU: 2 x XLR

S/PDIF: 2 x RCA


当你拥有一台理想的主时钟,声音的瞬态将以前所未有的方式闪耀在您的面前,无与伦比的深度和细节为您带来了完美的立体声成像, 还有那晶莹剔透的高频......是的,这就是羚羊的声音!