聊聊M3X的MQA那些事
相信關注M3X的朋友，對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是如何實現(xiàn)16x展開的技術方面，分享一下我的個人看法。
在談及MQA技術之前，我們先對MQA進行介紹。而對于MQA有哪些優(yōu)勢、為什么MQA文檔的后綴是Flac這些問題，在MQA官網(wǎng)及對MQA感興趣的大咖都有介紹，本文就不再重復介紹了，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“母帶質量認證”，它是英國Meridian共同創(chuàng)辦人Bob Stuart針對Hi-Res高解析音頻所開發(fā)的編碼壓縮技術。MQA采用一種稱為折疊（fold）的技術(MQA編碼),將母帶音頻的大小縮小至CD級別，從而易于傳播，為流媒體Hi-Res無損音頻傳輸成為可能。
Bob Stuart曾用一個很簡明的方式來向大家說明，他說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。它的特點就是經(jīng)過MQA的編碼技術折疊、折疊、再折疊，讓檔案信息縮小、縮小、再縮小，再經(jīng)過MQA解碼技術，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的處理過程,它先取得原汁原味的音頻信號，有最高的分辨率和音質（最高可達到705.6KHz/24bit或768KHz/24bit）,然后經(jīng)過MQA一層一層的折疊編碼處理（fold）,最后達成MQA檔案。（圖片來自MQA官網(wǎng)）
二、MQA解碼方式
根據(jù)播放設備的不同，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：當采用Tidal或Roon這類支持MQA的軟件播放時（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88.2kHz/24bit或96kHz/24bit，也就是我們常所說的MQA 2x展開。
MQA Full Decoder: 完整還原MQA第1、2、3層編碼,如果你的播放設備能夠對MQA進行硬件解碼，除了能將音頻做第一層展開（Origami unfold to Core），接下來還能進行更多層的展開和相關處理，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MQA解碼能力的硬件裝置，如采用獲取MQA認證的Shanling M8播放器，最高支持MQA 8x展開(unfold)，當播放一個原始編碼為352.8kHz/24bit的MQA檔案時，其MQA檔案能夠被完整的展開并播放，最終播放出來的效果就會是352.8kHz/24bit;；當采用Shanling M3X播放器，最高支持MQA 16x展開(unfold)，當播放一個原始編碼為768KHz/24bit的MQA檔案時, 其MQA檔案能夠被完整的展開并播放，最終播放出來的效果就會是768kHz/24bit，而此時就是MQA最佳的播放狀態(tài)，聲音質感也是最佳的，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實現(xiàn)的一些USB解碼和耳機產品，如AudioQuest DragonFly或一些iFi的產品，當連接到具備MQACore Decoder(如Tidal APP),可以完成MQA文件的展開并提供MQA體驗。
以上圖來自MQA官方網(wǎng)站https://www.mqa.co.uk/how-it-works
三、M3X是如何實現(xiàn)MQA 16x展開
M3X采用高通驍龍430 8核處理器(CPU,以下都簡稱CPU)和雙ESS ES9129C DAC，支持MQA “硬解”，MQA Full Decoder,16x展開。那么它是如何實現(xiàn)MQA 16x展開的呢？
下面我先從ES9219C 這顆DAC說起，ES9219C是一顆高性能的SABRE HiFi D/A轉換的DAC，支持PCM384KHz/32bit和DSD256，支持MQA硬件Renderer（硬解）,其MQARenderer是在ES9219C DAC內部進行處理，并支持8倍展開（unfold）。ES9219C是經(jīng)過MQA認證的MQA hardware renderer。
以下是ESS ES9219C Datasheet(DS規(guī)格書)部分有關MQA截圖，通過配置ES9219CDAC 內部MQA相關的寄存器來使能MQA Renderer功能，實現(xiàn)MQA hardware Renderer。
MQA在解碼過程中還有一個特性值得一提，就是其解碼過程是一層層展開的，前一層展開后，會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，我們說說M3X MQA 16x展開的實現(xiàn)流程，首先在M3X主控端，CPU把MQA 檔案通過MQA Core Decoder進行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I2S接口，把CPU MQACore Decoder展開的2x MQB數(shù)據(jù)傳給ES9219CDAC，ES9219C在DAC內部進行8x的MQA Rendering(MQA硬解)，最終最高輸出2x×8x=16x(采樣率為705.6kHz/768kHz)，DAC內部按705.6kHz/768kHz XIN時鐘速率進行 D/A數(shù)模轉換輸出。這MQA 8x Renderer是在ES9219C DAC內部進行渲染處理的，不是在主控進行處理的。
其實，講到這里，我們已經(jīng)了解到M3X是如何實現(xiàn)MQA 16x展開和輸出的了。細心的朋友會發(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ES9219C DAC的384KHz/32bit 的限制了嗎？其實不然，其主要有以下兩個原因：
1、ES9219C DAC 規(guī)格書中寫的支持384KHz/32bit PCM只針對輸入限制，對輸出是不限制的，也就是主控輸入給DAC的PCM數(shù)據(jù)最高不能超過384KHz/32bit。而M3X 主控CPU對2x MQACore Decoder后，其分辨率最高不超過88.2kHz/24bit或96kHz/24bit，是沒有超過DAC 384KHz/32bit限制的。
2、MQA 8x 的MQA Renderer是在ES9219C DAC內部進行MQA 8x的硬件渲染（MQA hardware renderer），輸出705.6Khz或768Khz的采樣。在DAC內部直接進行D／A轉換輸出，其輸出采樣率是不限制的，最終達到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進行展開解碼，然后再通過I2S接口輸出給DAC進行轉換輸出，這樣對于要支持MQA 8X或還是16X展開，其一方面要取決于CPU展開計算能力，一方面取于DAC的解碼能力。比如通過MQA認證的山靈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需要強大的CPU計算能力，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進行硬件渲染，大大釋放了主控CPU的資源，從而實現(xiàn)了MQA 16x的完全展開（MQA Full Decoder）。
如前面MQA介紹所述，MQA從錄音設備到錄音處理（音源上識別是不是錄音室質量）、傳輸、播放（解碼、渲染）等環(huán)節(jié)都有嚴格的限定，需要對整鏈路母帶級音質進行認證。因此ESS ES9219C DAC是經(jīng)過了MQA認證的，并在DAC內部實現(xiàn)了MQA hardware renderer。同時，采用了ES9219C的HiFi播放器產品嗎，如山靈M3X，也一樣需要送樣給MQA官方進行MQA認證，并向MQA官方支付MQA授權費。
四、總結
本文詳細介紹了MQA、MQA技術、MQA的幾種解碼方式及詳細闡述了M3X是如何實現(xiàn)MQA 16x Full Decoder的，希望對大家了解MQA有所幫助。
MQA作為一項針對Hi-Res高解析音頻所開發(fā)的編碼壓縮技術，采用獨特的MQA編碼折疊技術和MQA解碼展開技術，為流媒體Hi-Res無損音頻傳輸成為可能，一經(jīng)推出便引來網(wǎng)絡流媒體從業(yè)者和HIFI廠商的強烈關注，在DAC內部進行MQA的硬件渲染（硬解），大大解放了主控CPU計算資源，為在一些輕量式便攜式播放器展開更加多倍的MQA檔案，提供無限想像空間。越來越多的產品加入了MQA的陣營，我們將持續(xù)不斷研發(fā)新產品，加入新技術，開發(fā)出更多好聽好用的產品。
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