基礎 -- jitter是啥？

[drunkenlife]

所謂的jitter是指一個週期波，例如44.1KHz，每個個別波出現的時間有點小誤差，
對CD訊源而言，音樂當初記錄時是以每秒44.1K次記錄下當時的音壓，再生時，也應該用每秒44.1K次還原；
這似乎不太難，但若是考量到jitter呢？
假設錄音時，jitter是0（這當然不可能，不過我們也沒輒），再生時有jitter呢？
這聽來會是如何？
想想，你唱歌時拉個長音，卻中氣不足，唱出來的聲音就有點抖，
原本該唱個LA，卻忽快忽慢聽來就點So與Si了。

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jitter這東西，認真分析，也是有其頻譜分布，類似音樂一般，也類似電源雜訊，
也就是每個週期波的誤差不會都相同，有時快有時慢，快慢的時間差也是不停在變動，統計這變動，就會看見有些固定的成份在，
例如電源雜訊造成的，60、120、180Hz週期，
各種不同成分組合就形成不同的聲音，這，就是為何CD轉盤透過S/PDIF送給DAC唱，會聽來每隻轉盤都不同囉～
轉盤的聲音特色，源自於其jitter的頻譜。

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jitter聽來會是啥樣子？
由其原理就能猜到，jitter像是抖音，音調會降低，這聽一些極高頻的聲音就知道，我建議聽風鈴聲；
再來當然還是與高頻有關的，例如泛音，也就是聲音的諧波，例如鋼琴一個個音，聽來是否豐富、自然？而不是怪怪的帶著微微的刺耳聲？
再來的比較複雜，音像的穩定度、定位、凝聚、形體，這是因為人耳判斷聲音發出的位置的其中之一項是根據時間差，
當各個頻率的聲音發出的時間不穩定時，人耳會錯亂，像是那個發聲體在晃動一般，因此音像就不凝聚、穩定。
當這問題很嚴重時，聽來音像就是很大一沱，沒啥明確的音場呈現可言，
相對之下，稍微弄的好的LP系統在這方面都大大勝過那些jitter高的數位系統。

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那jitter實際上是如何轉進我們聽見的聲音中？
這當然是發生在數位轉類比這過程，digital to analog conversion，DAC。
但這裏說的並非指一般說的DAC機，而是其中的最核心部位，真正執行數位轉類比的那塊電路。

本質上，DAC有個時鐘，就是那44.1KHz，還有一長串持續輸入的音樂數位資料，
時鐘每走一格，就將一筆資料轉成類比音樂訊號輸出，jitter就是指這時鐘準不準，穩不穩，
因此這時鐘必須很準，多準？
10ppm，也就是百萬分之十這種等級，能夠越低當然越好，人耳對此很敏感。

一般而言，這時鐘由個零件產生，就是石英錶這名詞的由來，是一顆石英震盪子，

原理看這裡 http://en.wikipedia.org/wiki/Crystal_oscillator
chen3058之前是這行的

這個東西準不準，差異很大，其中的細節真是多如牛毛，單是看chen3058解釋我就暈了...
換個方式看，Digikey上賣的 http://www.digikey.com/product-search/e ... als/852333
看Frequency Stability，頂多就是+-9ppm，也就是一般大量生產四處賣的，頂多就是這種等級，
要更精準，那得訂製，而且實際上，往往是生產一批後，挑出來的。

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那麼，只要用上jitter最低的石英震盪子就搞定囉？
事情當然沒那麼簡單，正如擴大機需要乾淨的電源，石英震盪子也是，電源不佳，jitter就會冒出來；
此外，溫度也是個重點，石英震盪子的頻率與溫度有關連，因此才會有TCXO（temperature compensated crystal oscillator）這種東西。

搞定了石英震盪子，就一切OK？
沒那麼簡單，石英震盪子輸出的時鐘訊號傳遞到DAC這過程，也得步步為營，小心翼翼，
例如說，A報數給B複述，A很嚴謹的一秒喊一次，1, 2, 3...B卻漫不經心，聽到A喊，有時高興立刻複述，有時拖個半秒才複述，這當然就很糟囉～
那麼該注意啥？
電路走線當然得注意，另一個重點還是電源，
數位電路雖然說有相當大的抗雜訊能力，但這是指資料0或1不會誤認，但不表示判斷出是0或1的時間很精準，也就是時間這點並不抗雜訊。

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數位電路雖然說有相當大的抗雜訊能力，但這是指資料0或1不會誤認，但不表示判斷出是0或1的時間很精準，也就是時間這點並不抗雜訊。

這張圖顯示一個數位buffer的輸入與輸出之間的關係

以這個buffer來說，當輸入訊號振幅達到Vcc的某個比例時，才會觸發輸出轉為輸出高電壓，也就是1，
而這比例，其實是個不穩定的數值，

每顆IC都不同，也隨著溫度而變化
其中一個重點是，對特定一顆IC，某個溫度狀態，觸發的threshold是VCC（工作電源）的某個比例，
倘若電源不穩呢？那這threshold電壓就不穩，
如此縱使輸入訊號的jitter很低，輸出的jitter還是會拉高，而這額外加入的jitter就帶著電源雜訊的頻譜。

[drunkenlife]

其中一個重點是，對特定一顆IC，某個溫度狀態，觸發的threshold是VCC（工作電源）的某個比例，
倘若電源不穩呢？那這threshold電壓就不穩，
如此縱使輸入訊號的jitter很低，輸出的jitter還是會拉高，而這額外加入的jitter就帶著電源雜訊的頻譜。

這裡該仔細解釋，threshold不穩，那麼每次訊號輸入時，觸發（也就是接收到）的決定電壓就不同，
那麼，縱使輸入訊號非常完美穩定，每個波都很準，觸發的電壓點（也等於時間點，波形是個斜斜的上升波）就會變化

以這個buffer來說，當輸入訊號振幅達到Vcc的某個比例時，才會觸發輸出轉為輸出高電壓，也就是1，
而這比例，其實是個不穩定的數值，

綜合以上二點，還有個手法也很必要，
便是讓波形非常陡，那麼也能壓低觸發時間差異（等於壓低jitter），
這得靠用好的石英震盪子，而且電路也夠漂亮，訊號cross talk少，波形反射低，才能得到很漂亮的方波。

[drunkenlife]

以上談的jitter vs 電源，這能解釋為何CD player唱同一片CD的第一曲 vs 最後一曲，聲音聽來差不少，第一曲較佳，越是後面越差，
相當大的可能是CD片旋轉時非常不穩，抖動的相當嚴重，這會讓讀取頭不時朝三個維度移動嘗試著讀取資料，
這種步進馬達忽動忽停，對電源的衝擊相當大，若器材的電源不夠紮實，便會導致DAC與其他部分的電源波動，因而拉高jitter。

拆開CD player成轉盤與DAC可以解決一部分問題，但也引入另一部分問題...

[LSP000]

......
拆開CD player成轉盤與DAC可以解決一部分問題，但也引入另一部分問題...

我常在想, 當數位音樂不再需要以CD為載體時, 真還有必要拆開成 "轉盤" 與 "DAC" 兩部份, 而忍受這個因此而引入的另一部分問題嗎?
解決舊問題時所製訂出來的不完美規格, 在各種數位技術突飛猛進的今天, Hi-End 系統難道就一定還需要受到這種老掉牙規格的束縛與制約嗎?

[drunkenlife]

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拆開CD player成轉盤與DAC可以解決一部分問題，但也引入另一部分問題...

我常在想, 當數位音樂不再需要以CD為載體時, 真還有必要拆開成 "轉盤" 與 "DAC" 兩部份, 而忍受這個因此而引入的另一部分問題嗎?
解決舊問題時所製訂出來的不完美規格, 在各種數位技術突飛猛進的今天, Hi-End 系統難道就一定還需要受到這種老掉牙規格的束縛與制約嗎?

當然不需要，但，市場需要，一如另一題討論系統的gain，
HiFi音響，一般的說法是組合音響，
東家買一隻，西家買一隻，湊起來都能唱，
做成這樣就如Microsoft Windows，動彈不得，沿襲一堆老東西，冒出一大堆問題。