聊聊M3X的MQA那些事
相信關(guān)注M3X的朋友，對(duì)M3X支持MQA“硬解”，16x展開并不陌生，本文從MQA的介紹、MQA的解碼方式、M3X是如何實(shí)現(xiàn)16x展開的技術(shù)方面，分享一下我的個(gè)人看法。
在談及MQA技術(shù)之前，我們先對(duì)MQA進(jìn)行介紹。而對(duì)于MQA有哪些優(yōu)勢(shì)、為什么MQA文檔的后綴是Flac這些問(wèn)題，在MQA官網(wǎng)及對(duì)MQA感興趣的大咖都有介紹，本文就不再重復(fù)介紹了，有興趣的朋友可以網(wǎng)上百度搜索。
一、MQA介紹
MQA是Master Quality Authenticated的縮寫，可以翻譯為“母帶質(zhì)量認(rèn)證”，它是英國(guó)Meridian共同創(chuàng)辦人Bob Stuart針對(duì)Hi-Res高解析音頻所開發(fā)的編碼壓縮技術(shù)。MQA采用一種稱為折疊（fold）的技術(shù)(MQA編碼),將母帶音頻的大小縮小至CD級(jí)別，從而易于傳播，為流媒體Hi-Res無(wú)損音頻傳輸成為可能。
Bob Stuart曾用一個(gè)很簡(jiǎn)明的方式來(lái)向大家說(shuō)明，他說(shuō)MQA就好像一張紙，上面承載了Hi-Res音頻的所有信息，折疊（fold）之后，它所占檔案大小就只有原本的一半，MQA解碼時(shí)只要再將紙張多次展開（unfold），你就可以得到原始的信息量，從而能讓使用者聽到錄音室里原汁原味的聲音效果。它的特點(diǎn)就是經(jīng)過(guò)MQA的編碼技術(shù)折疊、折疊、再折疊，讓檔案信息縮小、縮小、再縮小，再經(jīng)過(guò)MQA解碼技術(shù)，展開、展開、再展開。
上圖為MQA官方提供的概念圖，我們可以非常直觀的了解MQA的處理過(guò)程,它先取得原汁原味的音頻信號(hào)，有最高的分辨率和音質(zhì)（最高可達(dá)到705.6KHz/24bit或768KHz/24bit）,然后經(jīng)過(guò)MQA一層一層的折疊編碼處理（fold）,最后達(dá)成MQA檔案。（圖片來(lái)自MQA官網(wǎng)）
二、MQA解碼方式
根據(jù)播放設(shè)備的不同，MQA有4種解碼方式：No Decode、MQA Core Decoder、MQA Full Decoder和MQA Renderer。 下面我們先來(lái)看下這4中方式的原理和區(qū)別。
No Decode: 你的播放環(huán)境（包含軟件和硬件）完全沒有解碼MQA的能力，無(wú)法展開MQA編碼，播放MQA音樂最高只能按44.1KHz/24bit或48kHz/24bit播放。
MQA Core Decoder：當(dāng)采用Tidal或Roon這類支持MQA的軟件播放時(shí)（軟件解碼），能讓MQA音頻展開（unfold）第一層折疊，還原MQA第1層編碼，其分辨率最高不超過(guò)88.2kHz/24bit或96kHz/24bit，也就是我們常所說(shuō)的MQA 2x展開。
MQA Full Decoder: 完整還原MQA第1、2、3層編碼,如果你的播放設(shè)備能夠?qū)QA進(jìn)行硬件解碼，除了能將音頻做第一層展開（Origami unfold to Core），接下來(lái)還能進(jìn)行更多層的展開和相關(guān)處理，最終展現(xiàn)出最完整的MQA效果，展現(xiàn)音頻的最佳分辨率。
例如，你采用具備高級(jí)MQA解碼能力的硬件裝置，如采用獲取MQA認(rèn)證的Shanling M8播放器，最高支持MQA 8x展開(unfold)，當(dāng)播放一個(gè)原始編碼為352.8kHz/24bit的MQA檔案時(shí)，其MQA檔案能夠被完整的展開并播放，最終播放出來(lái)的效果就會(huì)是352.8kHz/24bit;；當(dāng)采用Shanling M3X播放器，最高支持MQA 16x展開(unfold)，當(dāng)播放一個(gè)原始編碼為768KHz/24bit的MQA檔案時(shí), 其MQA檔案能夠被完整的展開并播放，最終播放出來(lái)的效果就會(huì)是768kHz/24bit，而此時(shí)就是MQA最佳的播放狀態(tài)，聲音質(zhì)感也是最佳的，這也是聆聽MQA聲音最好的方式。
MQA Renderer：是指具有MQA渲染器產(chǎn)品，可還原MQA第2、3層編碼，不支持MQA串流，需要搭配MQA CoreDecorder解碼器使用，就可完整還原MQA第1、2、3層編碼。這是一種比較輕量的MQA解決方案，比如采用XMOS實(shí)現(xiàn)的一些USB解碼和耳機(jī)產(chǎn)品，如AudioQuest DragonFly或一些iFi的產(chǎn)品，當(dāng)連接到具備MQACore Decoder(如Tidal APP),可以完成MQA文件的展開并提供MQA體驗(yàn)。
以上圖來(lái)自MQA官方網(wǎng)站https://www.mqa.co.uk/how-it-works
三、M3X是如何實(shí)現(xiàn)MQA 16x展開
M3X采用高通驍龍430 8核處理器(CPU,以下都簡(jiǎn)稱CPU)和雙ESS ES9129C DAC，支持MQA “硬解”，MQA Full Decoder,16x展開。那么它是如何實(shí)現(xiàn)MQA 16x展開的呢？
下面我先從ES9219C 這顆DAC說(shuō)起，ES9219C是一顆高性能的SABRE HiFi D/A轉(zhuǎn)換的DAC，支持PCM384KHz/32bit和DSD256，支持MQA硬件Renderer（硬解）,其MQARenderer是在ES9219C DAC內(nèi)部進(jìn)行處理，并支持8倍展開（unfold）。ES9219C是經(jīng)過(guò)MQA認(rèn)證的MQA hardware renderer。
以下是ESS ES9219C Datasheet(DS規(guī)格書)部分有關(guān)MQA截圖，通過(guò)配置ES9219CDAC 內(nèi)部MQA相關(guān)的寄存器來(lái)使能MQA Renderer功能，實(shí)現(xiàn)MQA hardware Renderer。
MQA在解碼過(guò)程中還有一個(gè)特性值得一提，就是其解碼過(guò)程是一層層展開的，前一層展開后，會(huì)挾帶讓后一層展開的必要信息，例如MQA Core展開之后就挾帶了必要信息，能夠進(jìn)行下一階段Full decoder或是MQA Renderer的完整譯碼。
介紹完ES9219C DAC和MQA一層一層的展開特性，我們說(shuō)說(shuō)M3X MQA 16x展開的實(shí)現(xiàn)流程，首先在M3X主控端，CPU把MQA 檔案通過(guò)MQA Core Decoder進(jìn)行2x的展開（unfold）為采樣率最高88.2KHz/24bit或96KHz/24bit的MQB（MQA-core）,然后通過(guò)I2S接口，把CPU MQACore Decoder展開的2x MQB數(shù)據(jù)傳給ES9219CDAC，ES9219C在DAC內(nèi)部進(jìn)行8x的MQA Rendering(MQA硬解)，最終最高輸出2x×8x=16x(采樣率為705.6kHz/768kHz)，DAC內(nèi)部按705.6kHz/768kHz XIN時(shí)鐘速率進(jìn)行 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出。這MQA 8x Renderer是在ES9219C DAC內(nèi)部進(jìn)行渲染處理的，不是在主控進(jìn)行處理的。
其實(shí)，講到這里，我們已經(jīng)了解到M3X是如何實(shí)現(xiàn)MQA 16x展開和輸出的了。細(xì)心的朋友會(huì)發(fā)現(xiàn)，ESS ES9219C DAC這顆DAC 最高支持PCM 384KHz/32bit,那么MQA Full Decoder 16x展開后，其最高采樣率輸出為705.6Khz和768Khz，這不是超過(guò)ES9219C DAC的384KHz/32bit 的限制了嗎？其實(shí)不然，其主要有以下兩個(gè)原因：
1、ES9219C DAC 規(guī)格書中寫的支持384KHz/32bit PCM只針對(duì)輸入限制，對(duì)輸出是不限制的，也就是主控輸入給DAC的PCM數(shù)據(jù)最高不能超過(guò)384KHz/32bit。而M3X 主控CPU對(duì)2x MQACore Decoder后，其分辨率最高不超過(guò)88.2kHz/24bit或96kHz/24bit，是沒有超過(guò)DAC 384KHz/32bit限制的。
2、MQA 8x 的MQA Renderer是在ES9219C DAC內(nèi)部進(jìn)行MQA 8x的硬件渲染（MQA hardware renderer），輸出705.6Khz或768Khz的采樣。在DAC內(nèi)部直接進(jìn)行D／A轉(zhuǎn)換輸出，其輸出采樣率是不限制的，最終達(dá)到２x*8x=16x的MQA完整展開（MQAFull Decoder）的MQA效果，展現(xiàn)音頻的最佳分辨率。
目前業(yè)界HiFi播放器對(duì)MQA的展開（MQA解碼）大部分的都是由主控CPU處理，如前所述，MQA Core Decoder和MQA Renderer由主控CPU進(jìn)行展開解碼，然后再通過(guò)I2S接口輸出給DAC進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出，這樣對(duì)于要支持MQA 8X或還是16X展開，其一方面要取決于CPU展開計(jì)算能力，一方面取于DAC的解碼能力。比如通過(guò)MQA認(rèn)證的山靈M8播放器，其主控采用高通驍龍430, AK4499高性能DAC（最高支持768KHz PCM）,因MQACore Decoder和MQA Renderer都由CPU處理，雖然DAC支持768Khz的輸入，但因MQARenderer需要強(qiáng)大的CPU計(jì)算能力，因此M8只做到支持8x的MQA Full Decoder.而同樣采用高通驍龍430的山靈M3X播放器，得益于M3X采用支持MQA hardware renderer的ES9219C DAC ,主控只需處理MQA 2x Core Decoder,另外8x 的MQA Renderer交由DAC進(jìn)行硬件渲染，大大釋放了主控CPU的資源，從而實(shí)現(xiàn)了MQA 16x的完全展開（MQA Full Decoder）。
如前面MQA介紹所述，MQA從錄音設(shè)備到錄音處理（音源上識(shí)別是不是錄音室質(zhì)量）、傳輸、播放（解碼、渲染）等環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格的限定，需要對(duì)整鏈路母帶級(jí)音質(zhì)進(jìn)行認(rèn)證。因此ESS ES9219C DAC是經(jīng)過(guò)了MQA認(rèn)證的，并在DAC內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了MQA hardware renderer。同時(shí)，采用了ES9219C的HiFi播放器產(chǎn)品嗎，如山靈M3X，也一樣需要送樣給MQA官方進(jìn)行MQA認(rèn)證，并向MQA官方支付MQA授權(quán)費(fèi)。
四、總結(jié)
本文詳細(xì)介紹了MQA、MQA技術(shù)、MQA的幾種解碼方式及詳細(xì)闡述了M3X是如何實(shí)現(xiàn)MQA 16x Full Decoder的，希望對(duì)大家了解MQA有所幫助。
MQA作為一項(xiàng)針對(duì)Hi-Res高解析音頻所開發(fā)的編碼壓縮技術(shù)，采用獨(dú)特的MQA編碼折疊技術(shù)和MQA解碼展開技術(shù)，為流媒體Hi-Res無(wú)損音頻傳輸成為可能，一經(jīng)推出便引來(lái)網(wǎng)絡(luò)流媒體從業(yè)者和HIFI廠商的強(qiáng)烈關(guān)注，在DAC內(nèi)部進(jìn)行MQA的硬件渲染（硬解），大大解放了主控CPU計(jì)算資源，為在一些輕量式便攜式播放器展開更加多倍的MQA檔案，提供無(wú)限想像空間。越來(lái)越多的產(chǎn)品加入了MQA的陣營(yíng)，我們將持續(xù)不斷研發(fā)新產(chǎn)品，加入新技術(shù)，開發(fā)出更多好聽好用的產(chǎn)品。
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