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聊聊PC hifi数字网络播放器的DIY

作者:admin      发布日期:2019-12-02   点击:

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发表于 2019-11-22 12:32 | 只看该作者

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本帖最后由 处理器 于 2019-11-22 17:25 编辑

借来一台经过优化的PChifi的电脑,接上了家里书架系统,确实比我原来IMAC、macbook pro好不少。想想也正常,一般电脑需要上网、还得办公,还要兼顾娱乐,系统安装的应用也是五花八门,听音过程避免不了不稳定,有时候重启一下机器声音都发生变化。很久没有折腾DIY,首先研究了一下手上的这台PChifi专机,翻阅了几个主要网站的资料,确定了方案。
小目标DIY组装一台PC专机做数字网络音频播放器,“打败”苹果原厂全家桶。
一、基本方案
1、操作系统:黑苹果和Windows。选择了后者,主要理由是windows的ASIO驱动更直接,前提是ASIO驱动提供者优化更好,多年的苹果经验,基本硬件厂商都是直接使用苹果音频核心,好处是兼容性很棒,IPhone、MAC直接使用,不需要安装驱动。
2、主板架构:笔记本和台式机架构。选择了后者,现在都是网络数字流媒体时代,电脑的性能不能太差,台式机架构的性能明显优于笔记本,散热更好,而且配件也相对便宜。
3、机箱。既然选择了台式机架构,散热和静音就是重点要考虑问题,风冷水冷都考虑过,要有好声音,必须是PC专机,机箱选用全铝合金、铜管CPU散热方案,无风扇电源也是必须的(电源下面再说),定制这样的机箱成本很高。
4、基本配置:CPU i3系列带T(35W功耗)集成显卡、内存 DDR4 8G 双通道、硬盘 SSD 120G、主板选ITX工业控制主板(现在大部分板子都是固态电容),主板要精简,减少干扰,其他配置像Wi-Fi模块都外置、主板自带LAN口选双千兆。
5、软件:精简优化后的window10专业版、播放器Roon核心部署在群晖NAS上、专机安装Roon Bridge + HQPlay,专机只安装与播放相关的软件,包括windows自带的应用都卸载或禁用掉。
6、电源:定制DC-ATX和商业ATX电源。商业ATX电源功率都比较大,而且体积也大,不带风扇更少,看了海韵、安钛克几款都不是很理想,要放进卧式铝合金机箱比较困难,似乎目前要兼顾体积和外观,电源选择DC-ATX是最合适的方案。
二、原理
数字网络播放器,重点关注三个指标:延时、抖动和干扰。延迟和延时是两个概念,英文是delay、latency,经常混淆,个人理解Delay一般是固定值,比如播放器缓冲池大小设定带来的延迟,播放的时候需要等候几秒,这不是重点考虑问题,当然缓冲池设的太大会影响延时,访问缓冲池也需要时间,音乐播放器缓冲池访问速度相对CPU的缓冲速度不是一个概念

1、数字播放要关注延时,尤其是不确定的延时。举个例子,比如原本一段3分钟整的音乐,理想的播放情况应该就是3分钟,但往往实际播放了3分150ms,多了150ms,听感会有明显区别。造成这个原因是操作系统、各种安装的第三方应用、播放软件、网络、硬盘、内存、CPU等等各方面因素的综合结果,典型就是Wi-Fi延时,音频延时一般很难测量,windows下可以参考latencyMon查看系统延时情况。
2、抖动。抖动会影响DAC的数模转换,不要关注数据是否出错的这个误区,001010的传输正常情况不会变为111111(除非受到强烈干扰),但计算机系统的01010传输过程中是由高电平和低电平组成,假设:数字“1”高电平是1V、数字“0”低电平是0V,实际传输过程是数字“1”的电平可能是1.1V、1.2V、1.3V,一般计算系统都可以识别出来,满足计算机运算没有问题,数据从电脑传输到解码器以及第三方数字界面都没有问题。但只要中间没有物理隔离,这种数字抖动会影响解码器的A/D转换,有时候换USB线影响声音也是这个原因,本质都不是数字信号出错了。
3、干扰。PC电脑内部干扰很多,数字接地和模拟系统的接地需要特别留意。一般PChifi专机最好不与模拟系统共地,否则,干扰会非常明显。另外,就是EMI干扰进入电流,随着数字信号进入解码器,DAC前端滤除不干净就会影响后面的数模转换。尤其是有些DAC是需要USB供电影响会更大。这个需要具体问题,具体分析。
电脑的供电会直接影响上面3个指标,定制电源实际就是为了进一步减少电源抖动和相互干扰,重点关注电源波纹和负载响应指标。
三、验证
方案和原理基本清楚了,开始施工,DIY条件有限只能摸着石头过河。计算机周边供应商都比较熟悉,装配电脑可以轻松搞定,各种条件测试,内存条、主板和CPU各种搭配,不行都可以拿回去。
1、初装机电脑:经过烤机连续10小时测试,在CPU占用99%的情况,用Roon播放DSD,CPU温度在70度左右,整机功耗是55瓦。正常情况下CPU占利用率才11%,温度40度左右,整机功耗在16-20瓦左右,开机瞬间的整机功率在55瓦左右,说明散热和电源供电都可以满足基本要求,不影响声音。
2、对Windows做各种优化、卸载了各种微软的应用和服务,包括提升播放器的运行优先值。结果是,基本上没有变化,包括系统延时,通过latencyMon软件查看没有变化。但是干扰确实少了,这也是废话没有QQ、微信干扰肯定少,另外,BIOS可以把内存速度降低,这个会影响系统延时,其他没有明显变化,主要是没有影响到声音变化。
3、对声音会有变化的软件是DAC的windows驱动。WAPI和ASIO试试看,明显不一样,ASIO比WAPI更通透一点,比苹果的音频核心也通透一点(这是windows比苹果更优的原因),但ASIO是第三方厂商写的,有时偶尔会出现爆音,国外专业大厂出的ASIO驱动我连续跑了10个小时DSD,用HQPlayer升频到DSD512,USB传输都没有出一个CRC错误。
4、网络优化。专机没有配置Wi-Fi网卡,单独配置无线中继器,家里是ubnt组千兆网,每个房间天花板上都有千兆无线AP,接专机电脑是再配置单独无线中继器,通过有线LAN接入电脑,这个优化过程非常重要,而且有点复杂,但影响声音难以想象,一般最好是直接有线连接,无线AP的不确定因素太多。
5、定制电源。12VDC-ATX方案,采用了CPU、SSD和主板分别独立供电,定制了300瓦开关电源,波纹做到15mv接近线性电源水平,负载没实际测试应该也比一般开关电源好。对声音影响明显,听感是声音少了很多毛刺感,会多出一些细节,监控了电脑的运行指标基本没有变化,做烤机CPU压力测试的时候观察CPU的电压稳定一点,依旧会有明显抖动,说明还有进一步的优化空间,再往前提升一点点指标,成本要翻倍了,一个优秀的线性电源就不少钱(普通线性电源建议算了,还不如开关电源)。
6、升级线材。升级了Sata线材,做了屏蔽,Sata插口也做了优化,声音没有听到明显变化;所有电源线包括机箱内的电源线都是定制的,说实话也没有特别明显的声音变化,可能是定制的开关电源还不够高级吧。

四、结论
经过反复测试和调整,方案已经得到听感验证,明显优于苹果全家桶电脑,这点放心,对玩了十几年的音响的人来说,如果只是一点点差异和区别,我觉得可以忽略不计。原装苹果全家桶的做数字播放器也确实不错,虽然是笔记本架构的电脑安装了这么多应用,但提供了全面的功能,Wi-Fi的性能都很好,另外,不管IMAC、Macbook pro和Mini都是笔记本架构,IMAC pro才是台式机架构。
1、不愿意折腾的朋友,强烈建议还是购买网络数字播放成品机,自己DIY了一下,实际综合成本确实不低,尤其是在机箱、电源方面的投入,可以说比CPU、硬盘、内存、主板那些点东西成本高多了,还不包括自己投入的时间优化。成品机,还需要做单独的控制系统,软件和APP,上面列举的内容都是个人DIY,商业产品还需要很多仪器测量,高精度的测试仪器都是价格不菲的。
2、指标,指标这个东西很关键,一台网络数字播放器要做到很高指标,投入的成本很大。自己DIY还好说,差不多就可以了,国内一些旗舰网络数字播放器价格都不便宜,可以想象这确实需要投入很大的成本,为了更高的指标,不是拿现成配件组装一台电脑就完事了。需要开发独立的主板、更好的供电、光电隔离设计、带隔离的双线性电源设计这些都是一般DIY不容易做到的。
3、不断提升指标的过程就是发烧,不发烧,哪里需要再搞一台专门听音乐的电脑呢?
自己DIY还有改进空间,像电源、USB接口等方面还有改进方案,但不成熟,也没验证,这里就不一一介绍了,欢迎高手切磋讨论。





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