PCHIFI的终极方案详谈（一）——理论篇

gxhj

一、起因
    很久不发帖，主要是因为没有时间，人也比较懒。但不代表这几年不折腾，只是已经不怎么玩DIY了。
因为喜欢唱歌玩录音的原因，关注我的朋友都知道我一直以PCHIFI听音为主。这10年来也发表过不少关于PCHIFI的帖子。自从2016年开始，我就以LYNX AES16搭配APOGEE PSX100这套组合做为PCHIFI设备，一用就是五六年，因为在我看来，这个搭配在PCHIFI里也已经算中高端，毕竟AES16是口碑很好的专业纯数字卡，而PSX100这个ADDA也是老机器里知名度较高的，我想这个搭配，音质应该算非常好了，一直自我感觉也很满意。
2021年底，因为某些原因，我入手了一台2000年的时候堪称旗舰的24轨硬盘录音机TASCAM MX2424（可以在陈洁丽《一水隔天涯》等一众早期雨林唱片专辑歌词里看到这台设备），因为我只是当纯数字录音播放机，机身已经自带一组同轴输入输出，一组AES输入输出，不需要自带ADDA功能（选配件），这样价格比较便宜。到手以后，我用MX2424的AES输出，和AES16声卡的AES输出，同样接入APOGEE MINI DAC去，播放同一首歌的WAV文件（PC上使用正版HQPLAYER播放），发现AES16的数字输出的声音，比MX2424差得太远了，声音发散，声场不清晰。音质这东西，真的是没有对比就不会有伤害。



上图为1999年发布的当时TASCAM旗舰硬盘录音机MX2424

二、分析  
    多年以来，玩传统HIFI的很多发烧友，是看不上PC HIFI的，说PCHIFI不可能和传统高端CD转盘的音质抗衡，这其中有一定道理，但也不是绝对的。目前PCHIFI玩家基本都是通过声卡数字输出连接解码器的方案（这里说的声卡包括PCI ,PCIE ，火线，雷电，USB等各种方式连接的声卡），所以解码器不在本次PC HIFI讨论范围内，我们只讨论数字输出素质的差别。就说为什么高端的声卡和同价位甚至更便宜的转盘，或者一些数字播放器对比，声音就是普遍较为发散发虚，声场扁平，人声干无感情，原因还是音乐文件从硬盘读取，经过播放软件运行，CPU内存，再经过WINDOWS系统的音频通道后，才能到达声卡硬件。关键点就在于音频数据在到达声卡前，经历了哪些造成音质劣化的流程。在WINDOWS系统中，音频数据的程序接口MME,WDM ,到后来WASAPI，还有专业常用的ASIO等，但作为PCIHIFI玩家，恐怕认定最专业的音质最好的驱动方式，就是ASIO了。不过不幸的是，ASIO在90年代末发明的时候，目的是为了让WINDOWS系统里也能实现低延迟的效果，而并非明显去提升音质。涉及太详细的专业的程序的东西，我相信很多人和一样也看不懂，还是以一张在PC中ASIO音频数据流程图看个大概意思就行了。流程图太长，所以切割分两张图。
  




    我上面想表达的是，即使是ASIO驱动，也绕不过音频数据通过WINDOWS系统的音频接口对音质的影响，也就是说，在PC下，用播放软件播放音频文件，到达声卡硬件时，音质已经被系统影响过。不管声卡做工再好，时钟再好，音频数据来的时候已经差了，从卡的AES或者同轴输出的音频信号，已经没法和高端的CD转盘比。不管是LYNX的，还是PRISMSOUND的声卡，也绕不过ASIO驱动对音质的影响，声音和高端CD转盘比很难做到极致。当然，实际上现在很多高端的声卡，声音已经很好，足够满足90%以上的发烧友，这里还是再强调是要求顶级音质的情况下，总略微和传统HIFI差的一些感觉。

三、认识PROTOOLS系统
    既然常见的PCHIFI系统，都因为绕不过系统的音频通道导致音质有一定的受损。那么有什么办法不再需要ASIO呢。其实很多人都知道，90年代开始，电脑数字录音技术就已经成为唱片制作的主流，90年代开始至今，除了极少数坚持模拟录音的唱片外，几乎能听到的主流唱片，都是通过电脑录音混音，也没有人觉得音质上有什么不妥，事实上，近30年来95%以上的唱片都是电脑录音制作，不管你的HIFI播放设备多少百万，最终都是要欣赏电脑出来的声音。PROTOOLS系统为什么称为“唱片工业标准”，我在这里大概说一下PROTOOLS系统的简单发展史。详细的发展史可以转到https://zhuanlan.zhihu.com/p/144431170研究。我这里提到的主要是最近四个阶段，因为目前发烧友手上能玩到的与PROTOOLS系统相关的硬件，最早也至少是90年代后期的24/888等经典硬件。
PROTOOLS系统虽然是基于电脑平台，但是从最早的PROTOOLS系统开始，它就不是一个单纯的软件，而是软件+专用DSP处理卡+专用音频接口高度整合的一套系统。以90年代开始主流唱片制作的PROTOOLS 24MIX平台为例（我称为protools第一时代），需要单独购买PROTOOLS软件，在电脑主板上插上PCI插槽的MIX CORE卡，再连接自家专用接口888/24 ，888/20等。注意，上面三大件缺一不可，而且都是AVID自家的东西。虽然PROTOOLS系统最早只能在苹果电脑运行，但是本世纪初，从5.1.1版软件开始，已经可以在WIN2000下运行，同一个时间，ASIO也刚出道不久。不管是MAC还是PC下，AVID认为CPU无法很好的处理音频，早就自己独家研究了DAE音频接口程序，彻底绕过了操作系统的影响。简单的说，在电脑上运行的PROTOOLS软件，本身都是靠自家DSP卡运算的，整个录音播放引擎、效果处理都靠DSP，DSP处理卡用专用线缆和外部自家的音频接口连接。单纯PROTOOLS软件是无法运行的，运行软件时，会检测DSP卡和专用音频接口情况。说白了，电脑只是一个显示界面，鼠标键盘是控制器，音频数据从硬盘读取后，尽量不受操作系统，CPU，内存的影响。这样的搭配，让PROTOOLS这样的软硬件高度整合的系统音质达到顶级品质，让全球的录音混音师认可做为唱片制作标准平台。



上图为90年代发布的protools mix卡


上图与protools mix卡配套的专用接口之一—— 888/24

    时间到了2002年，我称为第二时代，也就是我现在在使用的，性价比算是最高的PROTOOSL系统。这时候，AVID推出了下一代的DSP卡（刚出来是PCI接口，后期为PCIE），对应支持的PROTOOLS软件版本7到10，称为PROTOOLS HD系统。这个时代持续了10年才有更新的产品，基本上现在听到的从2002-2013年之间的唱片，都是这代PROTOOLS平台的作品。官方支持的WINDOWS系统从XP,VISTA,到WIN7结束支持。这一代的DSP卡分两种，一种叫做主卡（CORE CARD），至少要有一张主卡即可运行（适合纯听音乐或者兼顾简单录音），如果需要扩展运算量和音轨，可以增加加速卡（ACCEL CARD），加速卡可以最多并联5-6张。同步发布的音频接口为96IO和192IO。  在这里比较推荐192IO（标准配置8模拟输入，8模拟输出，4AES输入，4AES输出），也是当时唱片制作的主流旗舰接口，能支持到24bit 192k， ADC使用AK5394，DAC使用CS4396，都是当年旗舰的芯片。目前一张主卡二手价格在1000前后，性价比较高。而192IO的品质就不用说了，只因为不能独立运行做ADDA，所以炒不上高价。DSP卡与192IO之间使用专用的DIGILINK连接线连接。



上图为protools hd核心卡和加速卡


上图为PROTOOLS HD系统标配旗舰音频接口192IO


但是，到这一代的时候，音频接口的选择也相应的放松了，也不一定选它自家的192IO等接口，第三方的ADDA厂家，比如PRISMSOUND、APOGEE、羚羊、LYNX等等，可以增加“HD扩展卡”的方式，直接与DSP卡连接。当然，第三方厂家的“HD扩展卡”附件，本身也需要像AVID缴纳授权费，否则不可能和PROTOOLS HD平台连接，没办法，人家是“唱片工业标准”，总要想办法对接上。比如如果你有一台PRISM SOUND ADA-8XR，可以直接在机内加一张“HD扩展卡”，就可以用DIGILINK连接线直接和电脑主机上的DSP卡连接使用。

上图为带HD扩展卡的 PRISM SOUND ADA-8XR


上图为PRISM SOUND ADA-8XR的HD扩展卡

    2011年前后，AVID推出了下一代DSP卡和下一代接口，一直延续到近两三年。新一代的DSP卡叫HDX卡，一张顶上一代五张的处理能力，但是处理卡目前还在产在卖，二手也要一万五前后，性价比不高。 而新一代的接口 AVID HD IO，音质各项性能比192IO又上一个档次，最良心的是，还可以和上一代的DSP卡连接使用，这是最惊喜的。

所以，我目前使用PROTOOLS HD 平台，连接AVID HD IO使用，加上APOGEE BIGBEN的加持。这是我认为目前性价比较高的PC HIFI搭配。跳开了ASIO之后，在PROTOOLS系统上，可以听到之前所有PC HiFi系统都听不到的细节和音乐层次，也没有人敢说音质不好了，因为，这套平台就是做唱片的，是传统HIFI系统的上游。最后，直到PROTOOLS 10版本，官方都说只支持到WIN7 64，但实际我在WIN10 64下也正常使用，所以这也算个惊喜。

四、总结
    虽然PROTOOLS HD 系统现在二手组合起来也不是什么天价，音质也是顶级水准，但是，但是，有以下两个原因你可能不想玩。
    1、PROTOOLS软件是设计录音混音的，只支持WAV和MP3格式，播放的时候需要把音乐文件拖到音轨去，就不要想各种播放列表什么什么的了，它不是播放器，播放音乐不方便。

上图为PROTOOLS HD10多轨界面


    2、对电脑主机有要求，官方验证过的只有几款2011年前后的惠普和DELL的工作站电脑（服务器CPU，ECC内存），曾经试过在一般组装PC（B75主板+E3 1230V2+普通DDR3内存）上测试，每次播放不久就会提示错误。当然我相信实际肯定能在更多电脑运行，但是什么搭配得自己去验证，至少来说，服务器主板，服务器CPU和ECC内存是不可缺的。
当然，如果上面的问题都不是问题，那恭喜你，你体验到了全新的PC HIFI世界。

下一篇将以实拍图，介绍我目前的PC HIFI设备及连接。

本人原创内容，请勿转载。

4921981

前排学习。。。  

LeonBernieniv

明白了，protools相当于一套自有软硬件系统挂靠于pc上类似于docker容器运行。

lbx

好文

capa

感谢科普

lszyc

器材在当年是顶级的，现在听的很多音乐，都是用这些系统制作。

但这种二手专业器材，数量少，兼容性差，只能作为小众玩具，也称不上终极方案。

从PCHIFI的发展方向看，肯定是软件+接口的方案。现在的CPU+GPU，比1998年的PC+专用加速卡，速度快了上万倍，接口的性能出提升了10倍以上（THD+N增加20倍以上）。

jamesgjh

恕俺直言，你对pc音频的一个基本判断是不对的，windows的音频驱动程序，不管有多少层，不可能改变你的原始音频数据，除非你加入了各种处理。至于为啥pc音频与CD机不同，这里涉及太多技术，心理，甚至玄学方面的东西，一言难尽了。

wood2k

这个理论莫非是数据从硬盘读取以后，经过主板，内存，CPU，传给声卡时的数据就变了？
个人认为这个在PC内部应该是软件或者说播放器的影响更大，就跟硬解压和软解压的区别一样，内置声卡如果直接输出模拟信号，受到PC电脑电源、声卡性能等影响较大，如果PC输出是数据信号，这个影响是最小的，比声卡输出数字音频信号还要小的多，最终影响模拟音频质量的还是DA转换阶段和后级线路等！

泰山神龙

分享一下朋友制作的设备。

konrad

看完后感觉这更像是录音室的配置，PCHIFI当然是绝对达到了

LN_YXY

期待高手大作，感谢分享！

zizaideyu

终极武器果然就是制造武器的母机。

gxhj

lszyc 发表于 2023-5-8 11:32
器材在当年是顶级的，现在听的很多音乐，都是用这些系统制作。

但这种二手专业器材，数量少，兼容性差， ...

我这里介绍的是这套唱片制作的方案这么多年来的软件硬件发展。 目前最新的搭配是HDX卡+AVID MTRX，可是这一套下来就要十万八万了，音质肯定是顶级，但是对于PC HIFI来说没有性价比。

其次，就算是目前最新的加速卡，运算能力可能也不及十几年前的CPU，但是音频数据用专用音频DSP卡处理和CPU处理，音质就是有差别，这个在专业领域也是有共识的。

gxhj

jamesgjh 发表于 2023-5-8 11:37
恕俺直言，你对pc音频的一个基本判断是不对的，windows的音频驱动程序，不管有多少层，不可能改变你的原始 ...

20年前我也认为主板的同轴输出的数字音频信号，对音质是没有影响的，是无损的，应该重点折腾后续的解码器等。但后来发现我错了。

qqsj1968

gxhj 发表于 2023-5-8 18:29
20年前我也认为主板的同轴输出的数字音频信号，对音质是没有影响的，是无损的，应该重点折腾后续的解码器 ...

终于找到一位录音师，有个疑问。
几万元的声卡，除了模拟输入，除了录音软件播放，有什么特别之处？比CD机如何？
https://www.douyin.com/video/6853003907585674510
https://www.douyin.com/video/6855647418378161421

tuanjie

貌似以一款软件的面目出现，实则一个系统的近乎完善体系解决方案…………搞好了，妥妥的参考系统无法反驳！但习惯了使用方便性的、没听过好声音建立起说得过去欣赏价值的人，接受不了………

jamesgjh

gxhj 发表于 2023-5-8 18:29
20年前我也认为主板的同轴输出的数字音频信号，对音质是没有影响的，是无损的，应该重点折腾后续的解码器 ...

不知道你是如何确定音频数字会改变，当然我说不变是过程中没有任何加工的情况下，很多软件比如foobar2000就可以对信号进行处理再输出，音量调节也会改变音频数据。你说的改变是通过测量还是听感呢？参考系统是什么呢？这是个根本性的问题，如果windows输出的音频都不是原始的数据，搞pchifi就没法搞了。

gxhj

jamesgjh 发表于 2023-5-8 20:27
不知道你是如何确定音频数字会改变，当然我说不变是过程中没有任何加工的情况下，很多软件比如foobar2000 ...

没有任何加工，同样播放软件，从主板同轴输出的数字音频信号，和独立声卡的同轴输出是不一样的。不同声卡的数字输出信号都不同。 我是说同一台电脑，同一个播放软件，同播放一个文件。

lszyc

gxhj 发表于 2023-5-8 18:28
我这里介绍的是这套唱片制作的方案这么多年来的软件硬件发展。 目前最新的搭配是HDX卡+AVID MTRX，可是这 ...

实时回放肯定有区别，这个已经被无数实践证明，但如果只是非实时的制作那没什么sqkl

jamesgjh

gxhj 发表于 2023-5-8 20:46
没有任何加工，同样播放软件，从主板同轴输出的数字音频信号，和独立声卡的同轴输出是不一样的。不同声卡 ...

再问下，你是将不同同轴输出的信号直接用数字方法录下来比较，还是接到一个dac听到输出声音不同呢？如果是听声音不同，不同的同轴信号输出的时序稳定性可能会造成声音不同。