碳中和+国产替代,IGBT前景广阔
“碳中和”背景下,大力发展清洁能源已经是大势所趋,光伏和风力发电在能源结构中的占比不断提升。IGBT作为能源变换与传输的核心器件,在新能源汽车、光伏、风电等领域应用极为广泛。
在传统能源的消耗端,IGBT在工业领域的应用能够有效减少电力消耗,帮助实现节能减排。2021年,我国光伏发电市场蓬勃发展的同时,海外光伏芯片大厂因疫情交期延长,逆变器IGBT芯片供需矛盾凸显。未来随着国产替代进程的开启,IGBT需求及其国产化替代将迎来黄金发展期。
近期,开源证券电子团队发布行业深度报告
“碳中和”背景下,新能源发电和储能迎来发展良机
1、“碳中和”是全球共识,能源结构亟待改善
在气候恶化、全球变暖形势日益严峻的今天,“碳中和”已成为全球共识。要实现“碳中和”,采用新能源,改善能源结构是重要途径。目前全球能源结构中煤炭、石油、天然气等传统化石能源所占比例仍然较高,世界主要经济体都对发展清洁能源、新能源做出了规划和顶层设计。未来以光伏、风电为主的可再生能源将实现快速发展。据美国能源信息署(EIA),至2025年可再生能源在全球能源消耗中的占比将提升至28%,超越煤炭、天然气、石油及其他液体能源成为第一大能源。
全球能源消费结构中可再生能源占比有望持续提升
资料来源:EIA
据《中国能源革命进展报告(2020)》, 2019年,煤炭在我国一次能源消费总量中的占比约为57.7%,比2015年下降6个百分点;石油约占18.9%,较2015年略高0.6个百分点;天然气约占8.1%,提高2.2个百分点;非化石能源约占15.3%,提高3.2个百分点。风、光等非化石能源占比提升明显,且占比与全球平均水平基本持平。
2019年全球能源结构中石油占比最高
数据来源:《中国能源革命进展报告(2020)》、开源证券研究所
2019年我国能源结构中煤炭占比最高
数据来源:《中国能源革命进展报告(2020)》、开源证券研究所
2、风、光发电占比提升助推储能发展
随着新能源发电在整体能源结构中的占比不断提升,发电侧的储能建设需求将实现快速增长。光伏、风电等新能源发电具有季节性、间歇性、波动性等不稳定因素,储能系统能对此进行平抑、消纳、平滑新能源发电的输出。
在实际应用中,光伏发电功率受阳光强度、角度影响,且阳光与气候、季节、区域强烈相关,甚至一日内的变化也极度明显,随机性强。风力发电则受风速影响大,自然风不是恒定的,导致风力发电输出的电能也具有间歇性的特点。此外,风力发电具有逆调峰特性,即风力发电功率大的时段是用电负荷低的时段,进一步增加的电网的调峰难度。
光伏发电功率随机性强
资料来源:融通新能云
风力发电具有逆调峰特性
资料来源:融通新能云
因此,将光伏、风电发电系统与蓄电池储能系统并网,可以合理安排蓄电池的充放电、光伏电池和风机的出力,从而达到最大限度延长并网供电时间的目的。
例如针对光伏发电弃光的问题,需要将白天发出的剩余电量进行储存以备晚上放电,实现可再生能源的能量时移,提高风、光资源的利用效率。而针对风电,由于风力的不可预测性,导致风电的出力波动较大,需要监控其运行负荷,将其出力进行平滑。
储能系统针对光伏、风电的间歇性实现能量时移
资料来源:索比光伏网
因此国内各地方政府纷纷出台政策,对新建新能源发电项目做了配套储能建设的要求,以解决以上新能源发电并网占比提升带来的问题。
国内各省份对新建新能源发电项目做了配套储能建设的要求
数据来源:北极星储能网、开源证券研究所
此外,储能系统在输配电侧能够用于调峰调频,增加电网稳定性,在用户侧能够作为备用电源,亦能够削峰填谷实现电价套利,发展前景广阔。
储能在发电侧、电网侧及用户侧发挥作用
资料来源:CIES
国内和全球的电化学储能累计装机量在过去几年快速增长,未来随着电池及变流器等核心部件成本降低以及新能源发电的储能配套装机要求提升,储能装机发展速度有望进一步提升。
全球电化学储能累计装机量快速增长
资料来源:CNESA
国内电化学储能累计装机量快速增长
资料来源:CNESA
逆变器/变流器市场大发展,IGBT深度受益
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1、逆变器连接发电端与电网,IGBT是核心半导体器件
光伏逆变器作用是“直-交”逆变
光伏逆变器将光伏组件发电产生的直流电逆变成交流电,并入交流输电网(或接入家庭交流负载),而IGBT等功率器件是逆变器实现逆变功能的核心。
光伏逆变器将光伏组件产生的直流电逆变成交流电
资料来源:chinaprecede
逆变器主要由半导体功率器件(和驱动)、控制电路两大部分组成。逆变器的工作原理是通过功率半导体器件的高频开关,把直流电能变换成交流电能。
逆变电路中都使用具有开关特性的半导体功率器件(如IGBT、MOSFET等),由控制电路周期性地对功率器件发出开、关脉冲控制信号(如PWM脉宽调制信号),控制各个功率器件轮流导通和关断,再经过变压器藕合升压或降压后,整形滤波输出符合要求的正弦波交流电。
逆变器主要由控制电路和功率半导体器件组成
资料来源:全球电气资源
直流电经由功率开关器件后整形输出成交流电
资料来源:全球电气资源
以英飞凌的三相组串式逆变器方案为例,其电路可分为两部分。Boost电路部分采用SiC MOSFET或IGBT的单管/模组方案,将光伏面板发电产生的电能进行升压。之后的DC/AC逆变电路可根据情况选用SiC MOSFET或IGBT的单管/模组方案,将升压后的直流电逆变成为交流电输入电网或接入负载。
英飞凌三相组串式光伏逆变器使用功率器件
资料来源:英飞凌
根据逆变器适用场合,可将光伏逆变器分为集中式逆变器、组串式逆变器以及微型逆变器。
集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端,一般用于大型光伏电站。集中式逆变器最大特点是系统的功率高,成本低,但由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配,采用集中逆变的方式会导致逆变过程的效率降低的下降。
组串逆变器是基于模块化概念,每个光伏组串(1-5kW)通过一个逆变器,已成为现在国际市场上最流行的逆变器。其优点是不受组串间模块差异和遮影的影响,同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况,从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本,也增加了系统的可靠性。
微型逆变器的逆变系统中,每一块电池板分别接入一台微型逆变器,当电池板中有一块不能良好工作,则只有这一块都会受到影响。
集中式逆变器相较组串式逆变器连接更多光伏阵列
资料来源:索比光伏网
不同功率段的光伏发电场景选取不同的逆变器。以英飞凌方案为例,1.5kW以下项目(家庭户用光伏发电系统)选用微型逆变器;1KW-6KW(如中小型屋顶光伏发电系统,小型地面电站)选用单相组串式逆变器;5KW-200KW选用三相组串式逆变器,600KW以上的项目(如大型厂房、荒漠电站、地面电站等大型发电系统)选用集中式逆变器。
近年以来组串型逆变器的价格与集中式逆变器价格逐步拉进,并且凭借多路MPPT(最大功率点跟踪)实现更高的发电效率,开始在大型地面电站市场中跃升主流地位。组串型逆变器相比集中式逆变器亦能更精准的识别每个组串故障,精准运维,效率大幅提升。因此,未来组串式逆变器的渗透率有望进一步提升。
2020年低功率三相逆变器占据市场主要份额
数据来源:IHS MARKIT、开源证券研究所
组串式逆变器在我国渗透率不断提升
数据来源:CIIA、开源证券研究所
对应到IGBT的选型,通常微型逆变器、部分小功率的组串式逆变器采用IGBT单管、MOS分立器件作为功率开关;而大功率的组串式逆变器、集中式逆变器则采用额定功率更高的IGBT或SiC MOSFET模块产品。随着IGBT单管的设计和制造工艺水平不断提升,其所能承受的电流电压也愈来愈大。以往必须要IGBT模块才能胜任的一些高功率的工作场景,现在使用IGBT单管也能较好地运行。因此IGBT单管在光伏逆变器中的使用渗透率总体呈现上升趋势。
IGBT单管内封装单颗IGBT芯片
资料来源:英飞凌
IGBT模块内封装多颗IGBT芯片
资料来源:systemplus consulting
风电变流器起“交-直-交”的整流和逆变作用
风电变流器属于风力发电机组大型核心部件之一,将风机发出的变化的电压和频率的电能,经过交直转换变为稳定电压和频率的电能馈入电网。
风电变流器起整流和逆变作用
资料来源:英飞凌
风力发出来的电本身是交流电,但由于风力发电有很大的不稳定性,且风速和设备本身等都会直接影响发电机转动,因此需要通过风电变流器对电能进行整理:发电机产生的幅值频率不断变化的交流电,通过机侧变流器整流为直流电,经直流支撑电容稳压后输送至网侧变流器,控制系统通过PWM矢量控制技术将直流电转换为频率幅值稳定的交流电,馈入电网。风电变流器的整流和逆变过程亦是通过IGBT等功率器件的的高频开关来实现的。
风电变流器起“交-直-交”的整流和逆变作用
资料来源:CDEIA
储能变流器起双向逆变作用
储能变流器(Power Conversion System—PCS)由DC-AC双向变流器、控制单元等构成。储能变流器的主要功能是系统根据监控指令进行恒功率或恒流控制,给电池充电或放电。
储能变流器相对光伏逆变器承担更多的作用,通过其传输的电能方向是双向的:储能变流器既参与光伏组件及公共电网对电池的充电过程(AC-DC),又参与电池对家用负载供电、对电网送电的电能调节过程(DC-AC)。
储能PCS在光伏-储能系统中起到电能双向流动的作用
资料来源:TI
以户用光伏储能系统为例,在白天光照充足时,光伏面板发电量充足,可以供应家庭负载,同时也通过储能变流器向蓄电池充电,若仍有多余电量可进行并网售电。在光照不充足时,光伏面板和蓄电池同时给家庭负载供电。在夜晚谷电电价时间段,电网给电池补电。
储能变流器连接太阳能组件、电网、负载及电池
资料来源:德业股份
2、新能源发电和储能市场蓬勃发展,IGBT未来空间广阔
展望未来, “碳中和”事业将持续推进,光伏/风电等可再生能源及配套电化学储能有望持续快速发展,将显著带动IGBT的市场需求。
我们基于以下核心假设,预计风电+光伏+储能新增装机市场对IGBT的需求规模将由2021年的86.7亿美元上升至2025年的182.5亿美元:
假设1:容配比为1.1;风电和光伏逆变器/变流器实际需求量是当年装机量的1.2倍;
假设2:2025年风电和光伏全球新增装机量分别为200/300GW;
假设3:2021年全球光伏和风电的储能配套装机比例为6%,至2025年上升至27%;
假设4:2020年储能变流器单位成本是光伏逆变器的2.5倍,至2025年降至2倍。
光伏、风电及储能对IGBT的需求量有望不断增加
数据来源:国家能源局、北极星太阳能光伏网、开源证券研究所
我国光伏逆变器已全球领先,导入国产IGBT势在必行
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1、新能源领域国产IGBT渗透率低,多因素助推有望开启国产替代
光伏需求旺盛,海外芯片供应紧张,助推国产替代。IGBT器件的性能直接影响新能源发电的效率,因此客户对功率半导体的价格敏感度较低,而对其性能和可靠性要求较高。过去我国逆变器企业在器件选用过程中往往偏好性能更为卓越、稳定性更好的海外IGBT产品。
2021年,光伏发电市场蓬勃发展,2021前三季度我国光伏新增装机量合计25.56GW,同比实现快速增长。光伏逆变器中的核心器件IGBT需求持续旺盛,然而受疫情等因素影响,海外光伏芯片大厂交期延长,逆变器IGBT芯片供需矛盾凸显,因此我国光伏逆变器企业加快了对国产IGBT器件的验证和导入工作。此外在中美贸易摩擦等地缘政治事件影响下,部分逆变器企业建立国产供应链体系的迫切性日益凸显,正加速引入国产核心器件供应商。
2021前三季度我国光伏新增装机量同比快速增长
数据来源:国家能源局、开源证券研究所
分布式光伏大力推进,IGBT单管需求旺盛。结构上来看,2021年我国分布式光伏推进十分迅速,2021年前三季度装机量占比达64.19%。分布式光伏逆变器功率较小,主要采用IGBT单管方案。因此在快速增长的需求下,IGBT单管相较IGBT模块更为紧缺,国产替代的迫切性更高。技术上来说,IGBT单管的封装难度较IGBT模块更低,厂商更容易把握单管产品的性能指标和产品稳定性、一致性。因此,我国功率半导体企业总体将先通过IGBT单管供应实现光伏IGBT替代的突破。
2021年9月,国家能源局发布整县(市、区)屋顶分布式光伏开发试点名单,全国31个省市自治区共报送试点676个。国家政策对光伏发电整县推进的支持,也将持续带动光伏IGBT单管的用量。海外功率大厂扩产总体谨慎,在无法保障供应的情况下,光伏IGBT国产替代势在必行。
2021年分布式光伏装机比例大幅上升
数据来源:国家能源局、开源证券研究所
光伏去补贴,全产业链有降本需求,国产器件有望凭借性价比优势持续渗透。2021年是我国光伏行业正式开启实行平价上网的第一年,新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目和新核准陆上风电等新建项目不再享受财政补贴,未来光伏产业将摆脱依赖政府补贴的状况。光伏全产业链将面临更加市场化的竞争,各个环节具有更迫切的降成本要求。IGBT等功率半导体占光伏逆变器的成本可达15-20%,逆变器企业采用更具性价比的国产IGBT器件将有效实现降本。
我国光伏发电标杆电价不断下降
数据来源:国际太阳能光伏网、开源证券研究所
2、光伏逆变器国产厂商实力雄厚,为国产IGBT持续导入提供土壤
我国光伏产业在政府的补贴支持下取得蓬勃发展,新增装机量不断提升。目前我国已经建立了完善的光伏产业链,在硅料、硅片、组件、逆变器、整机等产业链的各个环节涌现出一批领军企业。
我国具备完善的光伏产业链
资料来源:各公司官网
我国企业在逆变器环节实力雄厚,全球市场占有率领先,为国产IGBT等器件的导入提供了深厚的土壤。2020年全球前十大光伏逆变器厂商中,我国企业占据6家。其中华为和阳光电源分别占有全球23%和19%的市占率。因此,国产IGBT企业相较海外企业,更有希望凭借本土供应优势,实现与逆变器客户的密切对接和持续服务,逐步提升渗透率,最终有望占据全球光伏逆变器IGBT市场的多数份额。
我国新增光伏装机量在2020年明显提升
数据来源:国家能源局、开源证券研究所
2020年我国光伏逆变器企业市占率高
数据来源:伍德麦肯兹、开源证券研究所
我国风电变流器和储能变流器的国产化程度仍然较低,随着国内厂商的不断研发投入,未来有望实现快速发展,为导入国产IGBT产品创造更优越的产业链条件。
储能变流器与光伏逆变器的技术总体同源,国内光伏逆变器企业在储能变流器市场具有绝佳的发展机会。对于国产IGBT供应商来说,亦有希望借助国内逆变器厂商导入储能市场。
2020年装机量排名靠前的储能变流器企业大部分为光伏逆变器企业
数据来源:CNESA、开源证券研究所
受益标的
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受益公司盈利预测与估值
数据来源:Wind、开源证券研究所
本文源自金融界
六年HIFI灵魂之旅,分享我对音质的追求
本文作者:edyo
起源
大冬天的没法出去走走,只能懒在家里,看看电影看看书,打打游戏听听音乐,但是人生么,走过总会留下些脚印什么的,要不就写点东西记录下本人hifi耳机体验之痕迹,以迎接新的一年2019的到来。本人80后,作为一名伪技术宅,在工作之余喜欢追逐尝试各种数码产品,本人在2012年闲逛chiphell途中,无意间浏览到一款电脑hifi产品,这就是一款在当时比较火的解码耳放一体机,售价高达5000元的艾诗mdac5。
当时解码耳放一体机还是件非常新颖的产物,并不像现在市场上百花齐放,各家厂商都推出了自己的解码耳放一体机,这种机器的作用就是它集合了解码器和耳放机的功能,只要通过一条usb线就可以连接你的电脑,从usb出来的数字信号直接通过这台机器进行解码成模拟信号,并通过耳放线路放大模拟信号进行声音的输出,直接在耳机口上插上你心爱的耳机就能听到差别与电脑集成声卡输出的声音。作为一个热衷于使用创新声卡的音乐爱好者,曾经总共买过5张创新声卡,体验过声卡所能带来的魅力,难道这个解码耳放一体机和外置声卡是相似的东西么,他们又有何差别,便逐步开始对这类产品产生了兴趣。
其实无论它们内部具体有和差别,它们的最终目的都是使电脑播放出来的音乐能够更加动听,但是创新声卡却随着集成声卡的飞速发展而逐渐没落,随着集成声卡的解码率越来越高,支持声道越来越多,无论从功能上还是音质上创新声卡已无法立于不败之地,差距越来越小,导致玩家不会再花更多的钱去额外购买一款声卡。这里顺带搜了一款目前比较新款一个创新的声卡,从介绍中可以了解到目前的创新声卡为了能更好的还原音质,也使用了市面上最常见的hifi解码芯片,并且为了做到差异化以及顺应PC配件发烧的趋势加入RGB灯效的功能。
国内
CREATIVE 创新 Sound BlasterX AE-5 PCI-E声卡949元
声卡主要的作用还是外接多媒体音箱,而音乐输出设备除了音箱之外还有其实耳机,hifi耳机也具备更好的还原音乐的能力,如果玩家希望通过高级的hifi耳机去欣赏音乐的时候,不同hifi耳机因为阻抗和灵敏度的关系,导致声卡的输出并不能完美的驱动高阻抗和低灵敏度耳机,所以诞生了解码耳放一体机,把耳放的能力集合进了一体机里面,使电脑直接通过一体机可以方便的获得驱动hifi耳机的能力,大家对于“天籁之音”的追求永不停息。
之后就一直想购入一台解码耳放一体机尝试下,但是5000元产品对于当时我来说还是有点贵的,没想到之后艾诗推出了一款更廉价的解码耳放一体机mdac2a,从当时的评测来看,该机器主要在原有mdac2的基础上加强了耳放部分的输出,因为是甲类耳放的关系会导致发热量比较高,但是它所能带来的音质能到达到当时该价位标杆级的标准,所以在2013年10月购入该产品,也标志着我正式进入hifi领域,虽然只是个入门,但是一入hifi深似海,从此钱包是路人。
声音理念
刚买来mdac2a时,我身边只有一只耳机飞利浦shp8900,也算是soomal强烈推荐,但是我买的时间可比它推荐的时间早得多,其实以前因为穷只买的起飞利浦的大耳,而且从当时逛电脑城里面专卖飞利浦耳机的店的时候,你可以感觉到一个能生产这么多不同类型不同价位的耳机厂家,做出他们家最贵的耳机,肯定不能比其他品牌弱啊,否则不是砸了自家招牌,所以就买它们家最贵的不会错。最后也证明了我的猜测,几百的飞利浦确是和其他品牌1,2千同等音质的存在,只是在做工,品牌影响力上面差了些,当初最后悔的事情就是没有买shp9000,后来淘过一副二手的,但是没想到偏音。之后飞利浦的发展大家应该也有所了解,在本站定期推荐的shp9500就是目前市场上在售耳机中最高声价比耳机,369的价格媲美2000的音质,而x1,x2也都推出了廉价版,应该也是为了更能体现这个品牌的声价比。
好价
PHILIPS 飞利浦 SHP9500 开放式 HiFi监听耳机369元
PHILIPS 飞利浦 Fidelio旗舰系列 X2HR 头戴开放式HiFi监听耳机969元包邮(需用券)
只拥有一只大耳肯定不能满足于我,当时的我一直对森海塞尔hd650梦寐以求,因为更早的那些年的时候曾经在商场里面被毒过,觉得那才是hifi的声音,要不是因为贵,但是随着人民币的贬值,市场的发展,曾经的2000与现在的2000完全不是一个级别的事情,所以毫不犹豫的购入,慢慢去体会当初的感动。
好价
11日14点:SENNHEISER 森海塞尔 HD650 头戴式耳机2199元包邮
耳机有了,是否还能再优化提升一下,在原有的基础是否可以做到?我的mdac2a通过网上的评测可以了解到,它的同轴口要比usb口强,最好在它的前面加一个界面,也就是介于电脑与解码之间的东西,用于处理usb信号,最后在艾诗mua1和Soul Note SC300之间选择了后者,因为后者其实是个CD机,可以直接播放CD,然后纯数字输出到解码,功能上更强大,就这样给mdac2a加了同轴的输入源,然后还购入一款hifi专用电源滤波器,配了几条diy线,这样的组合搭配下来感觉音质终于有了进一步的提升,这个提升是比较全面的,因为是在原因的基础上提升,并不会改变原有设备的基础。
在上面的组合搭配下,使用了挺长一段时间,在这期间,本人经常浏览耳机论坛,了解各种品牌耳机,浏览各种毒文,随着耳机的价格的逐渐走低,不断的购入了各种历史悠久品牌的不同耳机,AKG k701,拜亚dt990,dt880,歌德sr325,sr125,飞利浦x1,shp9500,森海hd600,尝试体验了不同品牌的声音理念,感受他们的差别,其中的故事就不具体展开了,不同品牌的音色确实都是独树一帜,别具风格。当感受了这些同一层次的东西之后,便有了想继续突破的尝试,所有玩hifi的应该都会有这种想法吧,此时毒已入髓。
升级之路
既然这套组合中2000价位的解码耳放一体机和耳机不能满足于我,那我提升到5000价位是不是就会有更好的音乐感受呢,接下来就关注到了该阶段5000价位的东西,一体机比如谷津U4,wadia121,奥世cello,钰龙DA8ii当时这个价位一体机产品好像只有这4台,当时的纯解码好像有傲立m-dac和ps audio nuwave这两台比较热门的。
好价
谷津 U4 dac前级耳放一体机刚需可入5199元
最后选择了奥世那台机器的原因有以下几个,一是大,我的电脑桌边上有个飘台可以放很多设备,从上面的图就可以看到;二是漂亮,纯属个人感觉,比另外两台纯黑色要好看些;三是能DSD解码,当时对DSD其实并不是很了解,只是觉得看上去很牛逼,价格也没有超预算,新出来的没什么毒文,就做一回小白鼠盲阻了下来。之后体验下来风格确实和原来mdac2a的有很大的不同,这个音色就像是从森海变成了AKG,能感觉声场变大,解析力更为清晰分离,音色相比较原来的设备更偏上了一些,更快速的动态,完全区别于mdac2a的听音风格,但是总体来说音质提升并没有价格上提升的那么大,后来我还听从厂家意见,给这个解码升级过晶振以及解码芯片升级成9038,但是提升确是微乎其微,所以hifi这东西就是这样,耳机的音质越往上提升会越来越难,音箱因为没有玩过不发表意见。文章最后我会用图的方式来描述整个hifi提升的旅程,不愿意看文字描述的可以直接翻到本节最后。
有了5000档的解码(一体机),那就得有5000档的耳机相匹配啊,接下来的目标当然是把2000档耳机升级到5000档,而各家旗舰耳机中在这个价位的耳机只有拜亚的旗舰T1II了,而且本人对他们家的dt880的音色也特别偏爱,所以肯定得尝试一下。
国内
beyerdynamic 拜亚动力 T1 二代 旗舰级头戴式耳机5898元包邮(需用券)
买回来后因为我只有一体机上面的单端口可以推,但是听说这个耳机最好是用平衡口推才能更好的发挥它的实力,所以就得考虑在一体机的基础上再加一个耳放,而仅仅使用一体机的解码功能输出到耳放,用更高的耳放输出功率来推动耳机,这样我原本的二层结构就变成了三层,整套系统环节变多,线材搭配也就更多。先是尝试了一个千元仿拜亚A1的DIY耳放,因为那个时候对拜亚的耳机特别有好感吧,但是发现这个耳放太过强势,会把原有解码的味道做了改变,最后经过网上各位大大推荐,购入Cayin的iHA6耳放,也就是凯音66套里面的耳放机,支持平衡输入输出,满足我平衡推动T1耳机的意愿。终于有了这个耳放才让我感受到T1那高一层旗舰素质,整个解析和动态都变得更强,但是这个耳放唯一的不足就是单端口太弱了,感觉还不如原本一体机自带的耳机口,这感觉太白开水了,所以最后也没有逃脱被我淘汰的命运。
上面这个3000档的耳放被淘汰了,那我是升级了6000的耳放吗?非也,本人既然是个伪技术宅,当然只对性价比高的产品,特别是DIY的产品感兴趣,其实DIY里面有很多精品,做技术的大家都心灵相通,惺惺相惜吧,DIY产品基本都是些搞HIFI技术的达人研究出来的,就算它的技术炒来的那又如何,我们平时写代码的程序不也都用别人写好API,能用好就是在前人的基础上搭楼,所以我还是比较欣赏DIY产品的,当然这其中也有浑水摸鱼的,这就需要靠你自己来判断了。我选的耳放是一台仿湖人A281的DIY耳放,虽然我没有对比过这机器与原机的差别,但是我比较过这台机器的平衡输出与iHA6的平衡输出,总体比较下来还是很有胜面,但是就像我之前说的,越往上音质提升的幅度就越小,所以这次成功的尝试影响到了我对该DIY品牌的好感度。
接下来段时间因为受到网络上对各种一体机(解码器)评测的影响,入了一个当时很火的解码器山灵h1.2s,毕竟之前的一体机我是盲阻来的,不知道网上一直好评的机器与我盲阻来的机器到底有何差别或者差距,虽然这只是台3000档机器,而我原有的解码经过9038pro芯片升级后价位已经到达7000档。最终的横向对比结果,我只能在几个特殊音符里面听到些差别,在大部分的时间里,他们两台机器的听感我很难感受到明显差别,是不是会有读者会怀疑是我耳朵问题,那我也无力反驳,仅以我的听音能力来评论,hifi产品3000档的优秀作品确实不一定比6000档的差什么,这个结论应该只限于一体机或解码器,当然我之后也购入过千元档和万元档的解码,在搭配合理的情况下,就是界面和耳放都已经很出色的情况下,他们的差距远没有你想象的那么大。
好价
SHANLING 山灵 H1.2s DSD无损解码发烧DAC USB异步 耳放 外置声卡3070元包邮(需用券)
耳放和解码都更新过了,还有什么可以升级的吗,当然就是升级解码耳放前面那个部分,三年前购入的作为数字输出源的CD机界面,这次升级我个人感觉是我整个HIFI旅程中最重要的一步,只能说我以前没有意识到pchifi对于usb数字信号的处理要求会这么高,没有想到pc的数码声全是因为这个usb口传出来的数字信号造成,升级了界面后的音质变化是非常明显的,另一侧面也说明了数字界面在14年到17年间的技术升级是非常重要的,无论是玩家还是厂家都更重视了pchifi的音质改善,大家都逐渐摆脱原有cd播放的模式,朝着网络数字化方向坚定的发展,这才是未来发展的趋势,或者说已经成为广大音乐爱好者快捷获取音乐的途径。从我的个人感受来看,在逛论坛的时候也能体会到,这几年已经非常非常少的人会再提及cd机,而不像我刚入门的13,14年那么频繁。这次界面的升级也仅仅是选择了一款千元档的机器乾龙盛qa730,网上对这款机器的评论也是很不错,毕竟买之前我还并不确定界面的升级是否能够带来正面的影响,从而替代原有cd机附带界面的能力。这个变化主要体现在音质更有厚度圆润,动态更犀利,从整体感觉上来说好像数码声的感觉变得更少,朝着模拟声方向更进一步。
有了这次非常可闻甜头之后,我便对数字界面产生了浓厚的兴趣,不断从网上了解各种优秀的数字界面,而其中最有名的就是audiobyte hydraZ界面与weiss INT204界面,但是他们的价格实在是太不友好了,如果加上原版线电,他们的套装价在万元和2万元,对于我这套5000档的搭配来说实在是轻重不平衡,这个时候我又想到了DIY产品,并且无意间发现之前购买耳放的商家出了款仿hydraZ界面套装,价格也在4000-5000档,搭配我目前的解码来说价位比较合理,说不定也能达到预期的效果。最终出来的效果,可以说这套产品确实没有让我失望,对比原来的qa730,更强的解析分离度使所有的音乐都能更清晰的感受到不同乐器的演奏,背景乐的层次,人声的轻重,更容易让聆听者深深地沉浸在音乐的美好之中。
拥有一颗对于不同技术追求孜孜不倦的心,又使我对R2R结构的解码器产生了兴趣,我之前了解的解码器全都是Delta-Sigma架构的,这种架构更现代,成本更低,而R2R架构历史更悠久,其所采用的芯片PCM1704为十多年前的产物,而我最早购入的那台解码耳放一体机mdac2a采用的解码芯片PCM1792a比它还更新,对该同公司系列的芯片具有相当的好感度,并且据说顶级的解码大部分都是R2R架构,而从评测的文章可以了解到R2R相对Delta-Sigma来说,在解析和素质上来说并没有优势,它主要在声音的柔顺润方面加强了听感的自然度,更符合常人的听感,最新的hifiman顶级便携播放器R2R2000太子就采用该架构,所以便对R2R架构的解码深深长草。另一个使我感兴趣的技术,就是目前最新的解码输入接口新增了I2S接口,以前的解码大部分都使用同轴或者光纤输入数字信号,I2S优点是时钟信号有独立的传输线,也就是数据和时钟分离,这和同轴和光纤传输那种数据和时钟信号一体化的传输,是两种不同的方式,还减少了转换合成的步骤,最新的接口都是通过HDMI线进行传输信号,更多分离的线传送不同信号,能够帮助提升音质透明度和结像能力,而我的B800界面正好也带了该接口。
结合上面两种技术,我的下一个目标就是找一款带I2S over HDMI的R2R解码,5000档以上的解码应该直接接近万元档了,而能符合这些要求的解码,基本上只有Holo泉了。虽然这款解码已经上市2年,而且最近又正好出了它的升级款泉2,但是对比下来,主要有以下几点,一改进了USB数字界面,但是我本身就已经有一款出色的界面,所以并不需要用到它自带的界面,二支持DSD1024解码,因为我不用它的USB输入,而我的界面本身的数字输出能力并没有达到1024,所以对我来说也没有用,唯一对我来说最重要的升级的可能是,三I2S接口的四路独立的接收电路,使得I2S的时钟信号受到更低的干扰。这样比较下来,对于我来说收一台二手的泉1性价比无疑是最高的,就这样我升级到了这款原价接近万元看上去最符合我要求的解码。
整个升级之路我通过一张图来进行总结
再贴一张所有设备升级的时间价格表(其中不包括耳机和线材,*代表二手购入)
对比总结
除了在家听,之前也提到本人会去参加每年举办的各类耳机展,本人坐标魔都,所以展会和耳机店相对来说还是比如容易接触到的。但是展会上的设备你试听的时候,全是用他们的源,他们的音乐播放,你根本对这些音乐不了解,无法了解他们的设备与你设备的差别,更何况在展会的环境里面,相对来说很比较吵,所以一开始根本听不出太多的感觉。之后有了经验,每次都会带上自己的便携播放器飞傲x5III代作为前端,同轴数字输出到展会上的机器,播放同样的音乐,这样的对比不同器材才能感受到他们的差异。
当然音乐这东西之所以称之为玄学,就是因为他们没有一个固定的标准来评判哪个好听,哪个不好听,全都靠自己的听觉来感受,不同音色哪个最对你的口味,那就是好听,但是不同的音乐风格又需要不同的音色来匹配,所以还得看你喜欢听什么类型的音乐,看别人评测文中对于音乐的感觉描述部分其实没有太多用,各种形容词对不同音乐类型来说可能都会产生不准确的感受,只有看其中是否有对比的内容才能让你稍微了解下大致的差别,所以下面我就大致总结一下我在几次重要升级尝试中的对比和提升,主要靠费用和提升百分比两个数值来体现,当然这个提升百分比只是本人所能直接感受的程度进行量化后所得一个大概数值,仅作为参考。把第一次购入的艾诗mdac2a搭配飞利浦shp8900耳机所能带来的音质作为基准分100,来对比之后每一次设备更新的提升如下。
目前升级后的搭配和效果,从提升效率费用比来说,可以感受到在万元档以内的PCHIFI类产品,界面的性价比最高,其次是耳放,解码,耳机,之后产品越往上升,价格提升幅度会越来越大,但是音质的变化并不会随着费用的巨大提高而明显提升,比如我现在有两套设备,一套精音界面+泉+精音耳放搭配,和另一套qa730+d50+仿eme,两套设备价格相差1万3,但是提升估计也就只有20%不到的感觉,其实初烧就是性价比最高的,搭配我的第二种方案,或者花个3000元多买一款解码耳放一体机,比如现在香榭丽舍,upd2,QI,GD02,天鹰座,upd2,连线材的钱都省了,然后配个易推的大耳,比如hifiman edx,达摩,k812等,完全可以花最少的的投资好好享受音乐了,投入的更多,损失的更大。当然这只是我的个人PCHIFI产品购买经验总结,希望对大家有所帮助。
技术经验
最后给大家分享一下个人在升级过程中技术经验,主要介绍如何才能更好的输出数字音频,也就是数模转换的过程,当然这只是个人的理解,也就是个入门级介绍。数模转换从某种意义上讲就是把二进制的数转换为十进制的数,数学上采用权相加法。
上面转换过程中,2的X次方中的X就是权,而在数模转换过程中二进制数据其权系数的产生,依靠的是电阻,CD格式是16bit,即16位,所以采用16只电阻,对应16位中的每一位,参考电压源依次经过每个电阻的电流(权系数)和输入数据每位的电流(0或1)进行加权求和即可得出模拟信号,这种转换方式就是多比特解码器,其中电阻的精度决定了多比特转换器的精度,多比特系统目前广泛采用的是R2R梯形电阻网络,对精度要求可以降低一点,多比特系统的优点在于设计简单,但受制于电阻的精度,使得PCM的DAC,也就是俗称R2R DAC的成本过于昂贵。
现代的数字音频格式有两种,PCM和DSD,PCM就是上一段提及的由二进制组成每个样本的模拟量,也就俗称多比特。而DSD由0和1的脉冲占比来表达模拟量,俗称单比特,那为啥需要DSD音频格式呢,那就需要先了解一下单比特。单比特依靠数学运算的方法在PCM中插入过取样点,插入7个取样点就是18倍过取样,这些插入的取样点与原信号通过积分电路进行比较,数值大的就定为1,数值小的就定为0,这就是脉冲密度调制信号(PDM),PDM经过一个开关电容网络构成的低通滤波器,1就转换为高电压信号,0就转换为低电压信号,然后通过级联积分,最终转换为模拟信号。插入取样信号会制造出许多高频噪音,所以还要经过一个噪音整形电路处理,将这些噪音推移到人耳听不到的频域。所以单比特解码转换精度不受限于电阻精度,但是设计过取样和噪音整形的电路难度很大,目前市面上主流的DAC就是采用类似这种转换过程的Delta-Sigma DAC,这个过程大体上来说牺牲了速度而换取了精度。
从单比特的介绍来理解,DSD其实可以简单看作为把多比特的PCM通过计算机软件进行高质量调制后的高频率单比特数字音频格式,可以直接交给DAC芯片进行数字模拟转换,这样就摆脱了DAC芯片实时调制运算的过程,摆脱在这个多阶过程中每一个变化所产生的相位上,时种上的失真。所以当使用Delta-Sigma DAC的时候,直接播放DSD音频格式会得到比PCM更好的音质就是这个原因。那我们能否在播放PCM音频格式的时候,通过计算机软件进行计算来完成这个调制的过程直接生成DSD音频格式呢?其实这种能力早就存在,在早期的DSD64音频格式文件中,很多都是直接从高频率的PCM录音文件直接生成的,接下来我就给大家介绍下如果通过软件来实现PCM到DSD的转换。
主要用到的软件就是Foobar,所以只有播放本地音乐的时候,才能进行此转换过程,大家可以从官网下载最新版本,并且进入Perference-Components安装以下三个插件。
ASIO support:提供支持ASIO输出
http://www.foobar2000.org/components/view/foo_out_asio
Supper Audio CD Decoder和ASIO proxy:联合使用提供Direct DSD回放
①
②
安装好这3个插件之后,就可以在Foobar配置界面左侧看到Output-ASIO,点击后出现以下页面
在这个页面可以把下面两个选择框都选中,Use 64-bit ASIO drivers和Run with high process priority。在ASIO drivers里面选择foo_dsd_asio,双击打开ASIO proxy
先在最上面ASIO Device里面选择你要输出的设备,可以是你的界面或者是你的解码耳放一体机的驱动。接着最关键的步骤就是在这个ASIO proxy页面配置不同PCM输入信号对应的DSD输出信号,也就是图中蓝色部分,可以点击配置,这里我全部设置成我的设备所能支持的最高解码率DSD512,这个需要根据各位所用于的界面以及解码器的性能进行配置,不同的界面和界面所能支持的最高DSD解码率都不相同,如你设置的码率超过了你的界面或者解码器的能力,那样就会播放不出声。比如我的另一台topping D50解码器,虽然它支持DSD512,但是当我们查看它的具体规格的时候会发现DSD512是必须通过USB连接的时候才支持,如果你在它的前面接了一台界面,这个时候它的连接方式可能通过同轴COAX连接界面,这时它所能支持的最高码率只有DSD64,那我在这个Foobar ASIO proxy配置页面只能设置最高DSD64输出。
这样才能播放成功
最后一步,回到Output设置页面,把输出设备设置为DSD:ASIO:foo_dsd_asio,下面的output data format可以设置为最高32bit。
至此所有foobar配置都已完成,开始享受ASIO DSD音频的魅力吧!
至于听感的提升能有多少呢,还是留给大家自己来体会吧,毕竟这个过程完全就是免费的啊。至此,终于把这篇六年总结写完了,花了不少精力,最后一章节技术经验部分其实完全与前文可以分成两篇来写,但是为了方便所有音乐爱好者能够与我共同享受这些年音频技术发展所能带来的提升,所以就放在一篇里面提供更简单快速的路径查看,只是感觉写的略微有些仓促,但也应该算是简洁明了,希望大家能实际应用到。另一个小心思,当然也希望能增加这篇文章的收藏率,本人在本站共发表过两篇生活中的实际应用相关文章,而这篇是第三篇,不仅是记录个人生活的痕迹,也同样希望能够更进一步,无论是生活还是工作,永远保持一颗进取的心。
最后,在此祝家人身体健康,万事如意,在新的一年平平安安,心想事成!
正巧在2019年1月20日完结本文,谨以此篇作为生日礼物献给自己!
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