转贴一篇非常好的文章，，关于CD的JITTER的

WHITE

itter知识
原著：Charles Altmann
编译：王轩骞(hotpoint)
Chapter 1：什么是jitter
Episode 1:什么是jitter
所谓jitter就是一种抖动。具体如何解释呢？让我们来看一个例子。假如你有个女友，你希望她每天晚上下班之后7点来找你，而有的时候她6:30到，有的时候是7:23，有的时候也许是下一天。这种时间上的不稳定就是jitter。如果你多观察这种时间上的不规律性，你会对jitter有更深一些的理解。
在你观察的这段期间内，女友最早和最晚到来的时间被称为“jitter全振幅”（peak to peak jitter amplitude)。“jitter半振幅”（jitter-amplitude）就是你女友实际来的时间和7点之间的差值。女友来的时间有早有晚，jitter半振幅也有正有负。
通过计算，你可以找出jitter半振幅的平均值，如果你能够计算出你女友最有可能在哪个时间来，你就可以发现女友来的时间是完全无规律的（随机jitter radeom jitter）还是和某些特定事情有关系（关联jitter correlated jitter）。所谓关联jitter就是比如你知道你的女友周四要晚来，因为她要去看她的妈妈。如果你能彻底明白这点，你就已经是一个correlated jitter的专家了。
Episode 2：什么是时基抖动（Clock jitter）
在数字音频中，我们要直接和数字信号的发送与传输打交道。声音以二进制编码被储存在光盘或者DAT卡带中，在回放音乐的时候，这些010101的信号被送进DA转换器(Digital-Analog converter）并被还原为模拟波形信号；在录制数字音频的时候，一个参考时钟信号会和音频信息一起被送进AD转换器（Analog-Digital converter），转换器把模拟信号转换为0101的数字信号并且记录下来。
数字信号总是和一个参考时钟信号一起传送并且记录，一些数字音频传输格式如S/PDIF和AES/EBU，它们在一个信号中同时传送数据和时钟。数字音频的时钟信号是一种方波（square-wave），并且在频率以及振幅上被进行了修正，而且它的占空比要达到50%。信号的改变（方波波形的高低变化即电平的高低）记录着时钟信息。
如果信号传输所用的时间不相等，那么就产生了时基抖动，实际上，世界上是没有任何一个不存在时基抖动的电路（就好像你的女友不可能总是以1/1000秒的精确时间到达：）现在，你已经具备了时基抖动基本知识，下面，让我们看一些更深层的。
Joe Adler是这样定义时基抖动的：“对于数字信号在时间上正确位置有重大影响的短时间的改变。”（"Short-term variations of the significant instants of a digital signal from their ideal positions in time"）在Adler的这篇文章中，他还讲了关于如何测量jitter的技术。
Episode 3：什么产生了jitter
需要精确的东西都是越精确越难以做到。在后面的文章中，你将了解到，数字音频需要非常非常高的时钟精确度，因为我们的耳朵对于声音的质量似乎异常敏感。因此，为了得到最精确的结果，我们需要非常精确的测量仪器。通常，数字音频设备的时钟都是由非常精密的晶体振荡器产生的。
正如Mike Story说的：“基于晶振（晶体振荡器以及压控晶体振荡器产生的）产生的时钟具有非常的低的jitter，但是jitter仍然存在。”（"Crystal based clocks (XCO′s, VCXO′s) generally have the lowest jitter - but they still have some." ）“在设备中还有其他产生远比压控晶体振荡器产生更多jitter的jitter源。”（"There are other sources of jitter inside equipment that may contribute substantially more than the VCXO."）这里所说的其他jitter源主要是电源供电部分产生的电压波动，这些波动对于DA转换器是很致命的，它会导致转换点在逻辑上发生时间变化（causing variations in logic level switch points）。
Episode 4：CD player里面到底发生了什么
如果电源噪音（电压波动）导致切换点逻辑上的时间抖动，那么播放器（CD，MD，DVD，DSD，DAT）里面到底发生了什么？
一个简单的CD播放器里面有多个马达，驱动电路以及控制电路。为了能够正常读取盘片，机器要做以下工作：首先，主轴马达驱动CD盘片转动并达到预定速度，控制光头位置的定位马达驱动光头定位到预定轨道上，最后，驱动回路控制光头聚焦，光头发射激光并且接收反射信号。每一个马达和回路都会增加电源噪音，这些噪音直接影响DA转换器的内部工作状态。所以，每一个马达和回路都会为数字信号增加另外一种jitter（频率，振幅以及波形上的不同），这些干扰通过不同方式都会影响到声音的质量。
如果你明白了以上原理，我就可以给你解释那些HIFI爱好者以及录音师争论得很激烈的以下问题：
1，为什么不同的CD镇片（就是主轴上面用来固定盘片的铁片）会造成听感上的不同。
2，为什么一些转盘制造厂商使用皮带传动
3，为什么不同的转盘音质不同
4，为什么一些厂商在转盘中使用stray light(???)
5，为什么一些类似“消磁作用”的产品对转盘有效果
6，为什么不同的存储介质音质不同，尽管他们记录的都是0101的数字信号
答案主要是如下几点：
一些CD播放器或者CD转盘价格非常昂贵的原因是他们将整个解码系统源头，即读取设备产生的jitter降低到了最小。为此，它们需要使用非常稳定和干净的电源，多路供电，精确的时钟生成电路以及造价昂贵的机械结构。在后面，我们将在价格因素尽量小的情况下比较jitter的影响。但是，如何确定上面说的这些可以全面的解释jitter到底是什么呢？我们将在“jitter听起来是什么样子”用具体讨论。让我们先关注一下别的。
Episode 5：产生jitter的源
jitter可以分为两种：交界面产生的jitter（interface jitter）和采样中产生的jitter（sampling jitter）。交界面产生的jitter可以进一步被划分为传送过程中产生（transmitter jitter）的（比如为了把数字信号输出到转盘外部所产生的）和线材引起（line induced jitter）的。当我们把CD的数字输出和外部的DA转换器连接在一起的时候，不管使用同轴线缆，还是TOSLINK光纤接口，或者SToptical接口，都将在源信号中引入jitter。有趣的是，不同的接口会引入不同类型的jitter（波形，频率，振幅以及相关性上的不同）。具有了以上知识，你已经可以回答以下问题：
1，为什么不同的数字接口（光纤，同轴）音质不同，尽管他们传送的都是相同的信号。
2，为什么线材长度会直接影响音质。
3，为什么不同厂家生产的同样长度的同轴线缆音质不同。
这些都是线材引起的jitter。
Episode 6：采样jitter（sampling jitter）
在声音再生的过程中，我们通过许多方法削弱在DA转换器之前产生的jitter，对于这个，我们将在“如何消除jitter”中具体讨论。但是你应当知道，如果在数字信号的录制过程中jitter就已经产生了这怎么办呢？答案很简单，重新录一份：）数字录音过程中产生的时基抖动究竟是怎么一回事呢？答案是正确的采样记录在了时间轴错误的位置上。而在录音之后，这是jitter完全不可以被矫正的。传输过程产生的以及线材引起的jitter对于整套数字录音系统的品质有至关重要的影响。作为数字录音系统的主要器材，AD转换器的时钟发生器会夹杂相当数量的jitter。这些夹杂着jitter的时钟信号通过数字线路，被传送到AD转换器中，而在这个过程中，又会引入线材产生的jitter。这些带有jitter的信号会成为参考时钟信号被送入AD转换器，并且决定信号采样点的位置最终记录下来。AD转换器内部的电路可以削减一部分外部产生的jitter，但是它不能去掉全部。因此对于录音师来说，AD转换器时钟信号中引入越少量的jitter，最终得到的记录质量就越好。Bob Katz在他的文章中这样说：“模拟－数字转换器是整套数字音频电路中最容易受到jitter影响的部分。”（"The A to D Converter is one of the most critical digital audio components susceptible to jitter"）
对于低成本的设备来说，使用内部的参考时钟的AD转换器可以避免因数字接口以及参考时钟和外部转换器之间产生交界面jitter，但是如果需要在已有的音轨后面添加新的内容，那么就需要同步AD转换器和已经录制的音轨。这种情况下，你就需要一个外部参考时钟。高质量的录音工作室通常使用高精度（通常是可以控制的）的参考时钟来同步AD转换器。如果你有一个好的时钟发生器，它会大大减少传输过程中产生的jitter，但是你仍然要和传输过程中线材引起的jitter做斗争。

Chapter 2：jitter听起来是什么样子
在这一章中，我们将探索有关jitter对于听觉上影响的问题。不过在这之前，让我们来关注一下jitter在仪器上是如何表现出来的。
Episode 1：如何测量jitter
下面这几幅图片截自示波器，它反映了从TOSLINK（最常用的一种光纤接口）中传输出来的，含有jitter的S/PDIF信号。测试所采用的是廉价的CD播放器，为了让效果更明显，我们采用了10米长的光纤线（通常使用的都是1米）。

示波器工作在模拟状态下，你看到的是多次转换的重影（superimposition of multiple transitions）。波形显得很不规则，这是因为jitter的存在。两条垂直的细线间表示抖动的振幅大约在3纳秒。那么只含有少量jitter的波形是什么样子的呢？请看下图：

通过这张图可以看出，信号的波形要比上面的那幅好的多，抖动的振幅大约在3皮秒的范围。上面这两幅图给你一个对含有jitter的信号的一个最基本的认识。
还有另一种方法可以检测到jitter的存在。通过将信号输入到相位锁定环（phase locked loop，简称PLL）并且测量VCO（压控晶体振荡器）的控制量的变化。这种测量方法是将jitter解释为频率的调制，如下图（关于PLL的基本原理，请参照有关书籍）

在上面这幅图中，你无法直观得看到jitter，在这幅图中jitter表现为波形偏离中立点的情况。这种测试所得出的结果并不全面，因为它很大程度上取决于PLL中的相位比较器（phase comparator）以及滤波环（loop-filter）的质量。此外，波形表明，从PLL中输出的信号的jitter要比原始输入信号中的要多（？？）。如果将信号送入频谱分析仪中，我们就可以得到jitter频率组成的详细情况。
如果要从音频的角度来观察，就应该先给DA转换器输入一组含有尽量少jitter的正弦波信号当作数字输出并且分析模拟输出的频谱，得到DA转换器的泛音频谱。接下来，将含有jitter的同样的信号输入到DA转换器中并分析模拟输出，比较上面的结果，你就会发现不同之处。究竟发生了什么呢？
Watson和Kulavik称：“时基抖动引起基本频率在宽度上的散开。另外，不管是随机还是分布的抖动的频率都将增加噪音，这些会直接反映在SNR和THD+N上。”（"Clock jitter causes the width of the fundamental frequency to spread. Additionally the jitter frequency, whether random or distributed, increases the value of the noise floor. Hence SNR and THD+N are both degraded." ）
对于jitter的定量测量是一件很复杂并且耗资巨大的工作，因为这需要十分精密的仪器。GuideTech生产的测试jitter的仪器可以量化最低到1皮秒的抖动，LeCroy的数字示波器则提供了最基本的测量抖动的功能。
Episode 2：试听环境
如果你想听到没有jitter的声音，那么你肯定要比较没有jitter的声音。由于完全避免jitter是不可能的，因此在下面的试听比较中，我们只能尽可能将jitter降低。
在下面的试听中，我们将使用菲利普CD723这款价值$99的低档CD播放器作为音源。CD723上仅仅装配了同轴S/PDIF输出，为了比较两种接口的不同，我们特地加装了TOSLINK光纤接口。CD723的数字输出接到了Altmann的24BIT/96KHZ的DAC上。这款解码器采用的是Crystal的CS8414作为数位接收芯片。CS8414内置了相位锁定环（PLL），可以锁定32KHZ到超过100KHZ采样率的信号。内置的PLL可以将高频jitter降低到一个很不错的程度（大约100P），除此之外，这款DAC没有采用其他降低jitter的措施。
我们下面要做的是模拟大量在HI-FI甚至HI-END系统中都出现的jitter的效果。为了获得含有尽量少jitter的声音，我们在解码器和CD播放器之间加了Altmann-UPCI（不用理会这东西，只是广告，具体作用就是减少jitter）。对于误码以及采样错误，以目前的转盘技术，已经很少发生，对于这款CD723，只有当机器收到剧烈碰撞以及急剧下落的过程中才会出现。这样，我们就排除了除jitter以外其他可能影响声音的因素，确保听到的差异是由jitter产生。
Episode 3：主观感受
试听这个系统的人大多是HIFI爱好者，并具有一定的试听经验。试听的主题就是jitter vs. less-jitter，换句话说就是采用Altmann-UPCI和不采用（如此露骨的广告-_-B）。我们测试了CD以及DVD。下面是结果：
1，“区别真的很大！每一个人都应该能听出来。”区别是很明显的，几乎所有的人在第一秒钟就可以区别出不同，完全是两种不同的声音。
2，“less-jitter的声音要好，明显好！”听众认为，jitter少的声音听起来更加透明，高频更好，不同乐器区分明显，更好的时间感，更好的整体感等。
3，“当听到jitter很少的声音时候，感觉像听另一张CD”
当你听到jitter严重的信号解码出来的声音的时候，你试图去辨别乐器的位置，但是即使你全神贯注，也很难听清。你的耳朵试图辨别声音的具体频率，但是由于jitter的存在，声音变得很飘，所以你并不能听得十分清楚，当你的大脑接受声音信号的时候，它会试图把声音解释成具体的形象，比如饱满的，温暖的，华丽的等等，当jitter过多的时候，这项工作会变得很难进行，久而久之，你会感觉到疲倦。
当大量jitter存在的时候，乐器或者演唱者的声音会散开（发飘），你将很难定义声音，第一印象将是声音比较模糊，不清晰。如果你集中精神试图辨别声音，你会觉得好像耳朵在拒绝声音。你可能能够分别出声音的频率，但是你听不到它里面有什么。反之，如果信号中jitter较少，声音将非常容易被识别，非常清晰，空气感很好，你将听到非常多的细节。

wenyiwang

WHITE兄：
       您好！
       的确很好！

小鬼头

有老外说，有时候加进非同步RE-CLOCK线路后，TDA1543的DAC声音变好，但测一测JITTER，反而大。
莫非JITTER并不是数字电路的病根？哈哈。。。

white

下面引用由小鬼头在 2004/04/20 05:04pm 发表的内容：
有老外说，有时候加进非同步RE-CLOCK线路后，TDA1543的DAC声音变好，但测一测JITTER，反而大。
莫非JITTER并不是数字电路的病根？哈哈。。。

这个和谐波失真对声音好听不好听的影响是一样的吧？在一定的范围里面，，就算是奇次谐波失真，，也能够使声音好听的，。。

bigtube

服！