[音源] 玩XMOS USB之三,DSD传输

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发表于 2012-12-31 12:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 定音鼓 于 2013-1-2 16:08 编辑

2012最后一天,说下XMOS传输DSD情况。
目前利USB传输DSD都是利用DSD over PCM标准,简称DoP,XMOS也不例外。
经过各种播放器和各种插件折腾,DSD终于出声,解码端还是用适应能力强的ES9018。
播放器分别为foobar2000和Jriver。

弄请DoP原理后,其实什么USB方案都不重要,重要的是能传输DoP格式,哪怕是SPDIF传输,后面的DAC部分,随便找个FPGA或者逻辑电路就可以轻易分离出DSD码。
不知道将来是否有IC厂家出能解码DoP的DAC来?
好,看看春节前自己是否能做出一个能解调DoP I2S电路来

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发表于 2012-12-31 13:00 | 显示全部楼层
恭喜!老兄的xmos越做越完善了
我的芯片还丢在抽屉没动过呢~

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 楼主| 发表于 2012-12-31 13:03 | 显示全部楼层
转一片介绍文章

关于DoP(DSD Over PCM)的说明
DoP open Standard

Method for transferring DSD Audio over PCM Frames Version 1.1

USB Audio2.0的特性规格中,对于多重声音的定义,只有标准PCM一种格式。而对于一般的原生档格式也定义成相容于各种格式的资料,其中包含声音(audio)的格式。但很不幸的,对于DSD以及日渐普及的USB声音解码器则并没有特定的格式定义。採用官方的USB规格以单向差模(single common)方式来传输DSD声音的方式已经逐渐消失,唯一的契机是尽可能联合许多制造商来共同参与制定出一种透过USB端子传输DSD档案的方法。尽管这个方法的目标是针对USB设备的连结,但通常来说也可以适用于其他PCM基础的连结方式如Firewire, AES/EBU以及S/PDIF...等。

1.动机

音乐播放软体的制造商都想要尽量简化他们为了支援USB连结传输声音时所需要格式的种类,理想来说,只需要有一种格式就好,同样的,硬体制造商也想要让他们的硬体跟所有的播放平台都相容,当然,这只会发生在所有人都使用单一格式的时候。

如上所提及,USB Audio 已经支持 “原生资料”的格式,可以使用于DSD,这会跟其他声音资料的传输途径(包含PCM)有一个很清楚的分野。然而,最新版本的Apple作业系统 OS 10.7 所内附的USB驱动程式只支援PCM规格,除此之外,它的中央声音处理引擎CoreAudio,,在OS内部也只支援PCM,所幸的是它对于取样频率并没有限制 (较早的版本有一个支援原生档案的模式,但已成歷史)。由于Apple作业系统的架构强迫声音软体的开发厂商使用CoreAudio来当成所有声音相关的格式,因此在Mac平台上基本上只有一种格式存在:PCM。 即便可行,创造一个分开的途径来传输DSD资料将会是一个浩大的工程。所以我们没的选择,只能使用PCM的路径来传输DSD的声音,藉由特别的旗标(header)或是档头(header),让接受资料的硬体可以侦测到格式的改变,并且依此来切换他们的解码装置。



当使用Windows的平台时,会显得稍微容易一些:Windows原生并没有完全支援USB Audio 2.0的格式,它内建只支援到96kHz以及更低的PCM格式,它并没有内建驱动程式支援较高的取样格式,所以很明确的不论是标准PCM或是DSD,在Windows平台上一开始就需要客制化驱动程式。幸运的是第三世界的软体发展厂商(比如Steinberg Audio) 早就于多年前参与并且开发好驱动程式 (称为 ASIO),支援 PCM 以及 DSD 的格式,并且没有取样频率或是字元长度的限制。ASIO格式已经愈来愈普及,并且许多软体开发商也都支持,ASIO并不是是一个硬体的驱动程式,但是它媒介于声音播放以及硬体驱动程式之间,每一个硬体的制造商仍然需要开发客制化的硬体驱动程式,但是ASIO则创造了一个所有应用软体的共同介面标准。



2. 解决方案

如上所述,Windows婆台基本上透过了ASIO驱动程式提供了解决方案,而原生资料的规格可以透过USB Audio 2.0的格式支持,这虽然不是DSD透过USB传输的理想途径,但至少是安全而直接的。


因为Apple OS 只容许PCM的传输途径,因此我们必须寻找一个方法把DSD的声音资料放进PCM的架构中,然后透过内建的USB驱动程式来传送。DSD具有1 位元的取样大小以及2.8224MHz的取样频率,换言之,它的资料量有2.8224Mbits/sec,这相当于是16 位元 PCM格式于176.4kHz取样频率下的资料量,为了要明确的在PCM的串流资讯中辨识出何时是DSD或是何时是PCM的资料,我们需要额外的位元,PCM比较高的规格是24位元/176.4kHz,这给予我们8个位元来当做辨识的标记,这感觉有点太多了,因为8位元有256种状态可以标示,而我们其实只需要分别两个状态(DSD & PCM),但我们会看到这些多余的部份如何派上用场,以下是我们如何在每个音轨的每个取样中使用24位元:



8个最显着的位元用来当做 DSD的标记,其余跟随的则是取样资料从0x05 到 0xFA。 每一个音轨内的取样都包含有相同的标记,这已经是我们挑选过在当接收端的硬体误判DSD的讯号为PCM时,最能有效降低爆音的方式,如果它真的不幸产生,他会在88kHz附近产生一个大约 -34db的杂音,这对于音质几乎无损,而且大多的D/A转换器都会在它抵达喇叭前就压制到一个相当的程度,大部分的硬体制造商以及软体开发商会很容易的共同防守来避免切换格式时错乱的情形发生,它会在开发软硬体过程的有限时间内排除,这是软体硬开发商的共同责任去避免发生错误解读的情形,并且全面的在上市前测试他们的产品,反之将错误的将PCM资料当成DSD来解读,则只会制造出更少可预测的爆音。



留下的16的较低的位元则用来存放DSD的资料,第一个位元从t0开始。USB Audio的规格则将每一个PCM的Frame指派给特定的音轨 (左, 右...等) ,而当使用来传送DS串流资料时,每一个PCM Frame 只包含相关连于其指派音轨的DSD资料。

3. 双倍DSD (128FS)以及更高的解决方案

有两种可行方案,取决于是否所使用的PCM传输架构能支持到 352.8kHz的取样频率而定:

1.上述所说针对64FS DSD的解决方案,可以藉由将相关的PCM取样频率,从176.4kHz提昇到 352.8kHz,只要可以支援这种方式, 就可以轻松的延伸到128FS,而所有的标记位元以及顺序都维持不变。

2.对于没有办法支持352.8kHz (比如 AES/EBU)管道时,有一个变通的方法可以使用,并且不需要提昇PCM的取样频率:



PCM的音轨配对(比如说L/R) 可以用来传输单一DSD音轨的128FS DSD资料D,较低的PCM frame配对包含较旧的16 DSD位元 ,如同在64FS中相同的顺序,较高的PCM frame配对则包含较新的16 DSD位元.,使用不同的标记位元在一开始就区分是否使用这种方式。

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 楼主| 发表于 2012-12-31 13:05 | 显示全部楼层
恭喜!老兄的xmos越做越完善了
我的芯片还丢在抽屉没动过呢~
swing 发表于 2012-12-31 13:00



别提了,因为喜欢技术,折腾XMOS。我是丢西瓜捡芝麻,耽误很多正事。
顺祝老弟新年快乐!

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俺低能搞不动这东西

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原生USB to DSD在2013即将出现,Dop马上就成为过去式,大家还是不要在Dop上折腾了。

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纯属摆显贴!无图无真相!!

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回复 6# 59401


    愿闻其详。

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不上不下,讲了一半。

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发表于 2012-12-31 18:35 | 显示全部楼层
原生USB to DSD在2013即将出现,Dop马上就成为过去式,大家还是不要在Dop上折腾了。
59401 发表于 2012-12-31 13:21



    说得再详细点嘛
我一个朋友说,HDMI到DSD已经搞掂了,也是原生的。

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说得再详细点嘛
我一个朋友说,HDMI到DSD已经搞掂了,也是原生的。
chenxiuping15 发表于 2012-12-31 18:35


HDMI就本来可以传DSD信号,现成的HDMI接收或转发芯片,懂得使用芯片就行,对于音频格式的支持,不需要再开发。
对于USB to DSD,SONY已经开放,既然这样,很快会有应用的芯片出来,DSD在神州大地普及指日可待。

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我猜的。您应该是肖老师吧产品出来没?

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DSD能通过同轴传输码?

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太高科技了!

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高手,推出产品啊!

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春节前换48pin了
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春节前换48pin了
定音鼓 发表于 2013-2-1 23:25



    肖老师,发片来玩玩呀

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期待支持S/PDIF输入的DoP协议的DSD信号的DAC出来. DoP V1.1成为主流的传输DSD协议了吗? 或者说, 目前有支持DoP的DAC多吗?
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这东东有什么好处呢?LZ能说详细点学习一下吗?DAC解码器后面加上去音质是不是会好很多?
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