USB、网口、AES、同轴、光纤、HDMI IIS HIFI数字音乐输出接口技术解析

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音频数字接口是随着音乐数字化而出现的，在纯模拟时代，如磁带机，LP，开盘带等是没有音频数字输出接口的。但是随着音乐数字化后，以PCM为基本格式的数字音乐文件（比如mp3,wav,flac等，后面又出现了DSD为基础的格式，如ISO，DSF，DFF）和CD/DVD-AUDIO光盘层出不穷。基于HIFI考虑的高端分体系统，数字与模拟分离成为了推荐的选择方式，所以专业音频的数字接口开始流行，比如常见的AES,光纤，同轴，最新的如HDMI IIS等。



数字音频接口丰富的D300REF

随着音频标准发展，比如，同轴，AES，光纤支持的频率因为标准本身的原因，频率上限有限，而HDMI IIS本质上是厂家的一种私有协议，标准虽好，但是兼容性一般。近年前，USB，与网络输出作为通用高端解码器的接口越来越成为常态，慢慢成为了一种事实上的一种数字音乐输出接口而被广大发烧友所接受。所以这篇文章将从技术上讲解各种接口的利与弊，以及注意的细节，仅供大家参考选择。


一、同步音频标准接口：



这里说的音频标准接口，是由国际音频协会定义的音频标准，比如AES，同轴（BNC或RCA同轴），光纤，其实这些本质上标准都是相同的，比如都是SPDIF协议。SPDIF协议，就是为了中长距离而设计的可单线传输全部音乐数据与音频时钟标准，是一个完全同步的音频协议，而且完全没有纠错。而AES接口（类似三芯卡侬），同轴（RCA接口或BNC接口），以及光纤，都只是SPDIF协议的接口方式罢了。通俗来说，SPDIF是张三的话，AES接口，同轴，光纤就是张三的不同打扮。这里说一下三个接口的优缺点：


AES接口



平衡传输+地线屏蔽，可以说是音频标准接口当中最好的接口，对线的要求是阻抗110欧(不能用模拟卡侬线代替，因为模拟卡侬线阻抗是<50欧)，数字信号在阻抗严重不匹配的情况下会导致严重的波形失真，从而造成关键的音频时钟与数据的抖动，最终导致解码器声音的不稳定，使声音变差.。因为是平衡传输，所以抗干扰性极强，传输距离远，对线材要求比同轴要低，同品牌同样线基与做工的情况下，公司DS3实测，AES的抖动比同轴少30%左右，在中高端解码器上，也有耳闻的还原力的差别。


同轴接口

同轴主要包括RCA输出和BNC输出，本质都是单芯输出+地线屏蔽，但是这种抗干扰性远不如同样材质与做工的AES线，属于简单的方式，1.5米以内的传输较佳。


光纤接口

光纤接口并不怕干扰，所以在抗干扰性上最好，但是光纤在光电转换时的抖动影响很大，在高码时明显不如好的同轴。虽然高速光纤性能可以支持192khz，但是实质上，抖动是高于同轴的。所以对于播放低码率CD格式等，可能光纤与同轴相差并不是很大，但是在高码上，区别越来越大，但光纤胜在成本低。


【例外】私有的HDMI IIS原生接口

这个接口，无论怎么说，都是声音最好的接口，因为它是原生的IIS，直接输入到解码芯片，无需任何的转换，也是完全的同步。唯一的缺点就是比较私有，平衡的方式传输原生的IIS音频标准给DA芯片，可以支持任何高码率，而且平衡传输抗干扰性强。但是这个接口目前没有官方标准，均为厂家私有标准，所以现在很多转盘厂家与解码器厂家都是尽可能的兼容。目前仍然存在兼容性问题，而且有些哪怕自制线仍然无法解码，最核心的原因是现在DA有两类接口，一类DA PCM的IIS与DSD左右声道是相同的，有一些是相反的。





现在AKM&CSS是一类阵营，ESS是另一类阵营。除了这个，还有四根线具体的线序也有区别，看厂家心情。所以期通用性强，使用通用的HDMI线就能直连，仍然存在较大的困难。这个接口，只适合于动手能力强的烧友去尝试这种真正原生的好声音，而且单端的IIS因为传输距离对IIS质量影响极大，这也是为何IIS单端传输为板级协议的原因，不推荐非平衡的IIS传输，享声这种接口也基本放弃。最后因为兼容性差的问题，所以在此不再谈论了。


前三种接口，与其它音乐输出接口最大的区别是它的数据中带有音乐数据与音频的原始时钟信息，它可以转换成DA直接需要的原始IIS信号，但是这个转换性能（SPDIF转IIS）其实是解码器的核心技术，非常考验成本。不过现在像ESS都集成了SPDIF输入，内部自带一个基于时序的锁相环，这种技术门槛不再是一个门槛。最关键的是它还是完全同步的，任何的干扰以及转盘输出一般都会影响解码对这个音乐数据的播放时序的正确性，这也是为何数字线和转盘质量对声音影响巨大的原因。


二、纯数据输出的异步音乐数字接口（无音频时钟）：

纯数据输出的音乐接口，其实只是原始的音乐数据的传输，没有任何实质的音频时钟。这种接口我们更多的称之为音乐数据传输接口，而非音频数字接口。加上现在所有的播放器对于音乐数据传输接口都是完全异步，以及系统自带的效验和纠错机制，所以可以保证数据传输完全异以及正确性。这点是完全异于数字音频接口，数字音频接口是时钟和数据都有的，包括可以直接安排解码器何时、如何播放这个音乐的采样数据，只需要一个SPDIF到IIS的转换芯片就可以完成与DA芯片的对接。而音乐数据传输接口则没有这些功能，只是安全的把数据传给解码器，其它方面如解码器如何存储到缓存，用哪个本地时钟，如何变成IIS输出给解码器，这些都是USB接收模块与解码器的工作，这个功能类似于界面。

网络接口：大家理解这个接口跟理解电脑中的网口没有区别，只不过他在音乐应用中传输音乐数据罢了。

USB接口：大家理解这个接口跟理解电脑中的USB接口没有区别，只不过他在音乐应用中传输音乐数据罢了。

所以两种数据接口由于它是消费工业电脑标准，通用性很强，音频现在以这两个接口作为解码器的音乐数据传输接口，也是为了更好的与消费接轨，同时可以避免专业数字音频接口的频率有上限的问题。

三、两类通用性音乐输出接口的区别以及对声音的影响

两类接口的工作流程以及基本原理

但是，作为DA芯片，通常都是IIS输入，IIS的质量由音频时钟的质量（频率抖动以及音频区的噪声为关键指标），电源的音频区的噪声，时钟与数据的对齐精度决定的。所以上述接口在声音上都是有影响的。

AES/同轴/光纤接口

这三者的区别，上述有讲，不再细分，只讲这些接口输出质量的对音质的影响。第一就是AES输出转盘的SPDIF质量（音频区的噪声，时钟精度，数据与时钟的同步精度），通俗点来说就是转盘的电源好不好，时钟好不好，以及厂家的经验好不好与产品定制高不高端。这三个方面都对SPDIF协议的基础有非常明显的影响，而且除了光纤，同轴与AES线对传输质量影响很大。这种接口大幅度降低了解码器的成本，同时能让解码器可以不再关心本地时钟的相关成本，只有这种情况下时钟同步才有意义。所以说这类接口，只要转盘足够好，解码器本身电源与放大没有短板，声音就可以非常好。转盘负责数据与时钟，解码器负责数模转换与放大，分工明确。缺点就是好的同轴，AES线要求不低，而且码率一般仅支持到192khz和DSD64，更高的码率面临着非标准性的问题，存在兼容性的问题。

网络接口

网络接口的解码器一般支持某类协议，比如RAAT，DLNA等，解码器内部一定有一个CPU作网络通讯。简单来说，CPU更强一些就可以接硬盘作本地播放与显示了，与一般的网播网络接口没有本质区别，仅仅是功能单一罢了。网络接口天生进行了地线隔离，噪声也不大，所以对于解码器而言，仅仅作为一个数据传输通道来说，是一个较好的选择。不足的是，因为网络通道延时的不确定性，导致接收端的工作状态一直不太稳定（比如接收的phy网卡芯片），从而导致电源消耗不太稳定，这样就影响到整个解码器的电源噪声，机内再通过PCB传递到DA与放大，这也是为何不同的NAS，对声音有影响的原因。归结而言就是，网络接口在数据通道上来说，声音不差，但是要达到极致的效果，需要想办法解决延时不确定以及更小的噪声影响问题，达到上限极难。这里要说明一点，一些NAS或路由器上的时钟，并不影响真正的IIS质量，因为IIS上的时钟是本地时钟，这类时钟更换几乎没有意义。

USB接口

音频的USB接口为最高USB2.0接口，一般请不要接USB3.0接口，主要原因是没有必要接入更多的干扰（USB3.0线更多，干扰更大）。USB接口与网络接口最大的区别就是延时可控性要高很多，纯物理协议，但是缺点就是直接连接无隔离。从信号线直接连接到解码器，到电源，地线也要连接作为检测使用，所以如果主机是消费级的产品，噪声将直接传递到解码器，从而严重影响解码器的声音。如果把USB输出的噪声打造成HIFI级，如高端转盘AES等噪声水平，又能发挥USB的超低延时与稳定性，这会是最好的音频数据通道接口。目前享声最新CD-ONE的USB输出证明了这一点。享声播放器+CD-ONE USB输出的声音，优于任何其它通用存储。

而享声AMC 技术的音乐转盘也是基于这种优化而打造的，完全达到CD-ONE USB输出的超低延时与越低噪声，以及享声的USB调音技术。最后也要说明一点，USB传输上相关的时钟，并不影响IIS输出质量（IIS是本地时钟与本地缓存取数据），只是用于数据传输（无论何种质量的时钟都不会导致数据错误），同时一般USB通讯并没有传输时钟，直接CPU直接负责，所以不要在此方面投入资金。

综合来说，具体选择传统的数据与时钟均有的数字音频接口还是纯音乐数据的通讯接口，最重要的是看解码器集成的USB或网络模块的水平与高档AES等数字音频接口输出转盘对比是怎样的。一般来说，几年前的解码器基本集成的都是通用的USB/网络第三方公司的模块，集成极高性能的USB/网络界面极少，一般成本100多元，好的200多元，这样的价格限制了时钟与模块的综合成本，也限制了优秀驱动的开发，潜力可能有限。

最近几年独立开发的USB接收以及网络模块，水平有所上升，部分配有需付费专业的超低延时音频驱动，也是值得推荐的。如果是以前的解码器，重点还是推荐传统的数字音频接口，而最新的解码器可以选择传统数字音频接口和USB/网络接口（具体看你现有的转盘/主机是什么类型）。如果是传统的数字音频接口，线材是关键。如果是纯音乐数据接口，则也要注意上述提到的优化，否则声音也会不太理想，特别是网络接口，要优化到极致，综合成本不低。