基礎 -- jitter是啥？

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，卻忽快忽慢聽來就有點So與Si了。

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。

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。

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。

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。

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，

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。

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。

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。

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...

這作法其實並沒有完全壓低jitter，只能排除轉盤造成DAC的電源波動導致的jitter，但並沒有解決轉盤輸出的S/PDIF訊號上的jitter，卻又額外引入S/PDIF接收端導致的jitter。

S/PDIF這介面上傳遞的不只資料，也包含clock，但這clock並非用方波方式傳遞（也就是比較可能精準的方式），

這是因為方波無法傳遞遠距離，波形很容易嚴重扭曲，一如前面討論的狀況，因此必須嵌入資料中，由接收端解開，

這解開的電路就是個猜測clock的電路，猜，當然是有時猜的快，有時猜的慢，只是一段時間平均值與前端的clock頻率會很接近。

這是為了解決前後二隻機器間若是用獨立的clock頻率差這問題，

但這就造成送到DAC的clock不斷的抖動，忽快忽慢，嚴重的jitter，

典型的jitter量100ps。

因此，取CD player的S/PDIF輸出另外接DAC，就DAC的類比電路而言可能會比較好，電源較乾淨，聽來較細緻；

就jitter而言，倒不見得會比較好，往往jitter較高，聽來比較糊/朦朧，高頻較差。

相關討論 http://miaofoundry.url.tw/phpbb/viewtopic.php?f=4&t=7363