聊聊M3X的MQA那些事

相信关注M3X的朋友，对M3X支持MQA“硬解”，16x展开并不陌生，本文从MQA的介绍、MQA的解码方式、M3X是如何实现16x展开的技术方面，分享一下我的个人看法。

在谈及MQA技术之前，我们先对MQA进行介绍。而对于MQA有哪些优势、为什么MQA文档的后缀是Flac这些问题，在MQA官网及对MQA感兴趣的大咖都有介绍，本文就不再重复介绍了，有兴趣的朋友可以网上百度搜索。

一、MQA介绍

MQA是Master Quality Authenticated的缩写，可以翻译为“母带质量认证”，它是英国Meridian共同创办人Bob Stuart针对Hi-Res高解析音频所开发的编码压缩技术。MQA采用一种称为折叠（fold）的技术(MQA编码),将母带音频的大小缩小至CD级别，从而易于传播，为流媒体Hi-Res无损音频传输成为可能。

Bob Stuart曾用一个很简明的方式来向大家说明，他说MQA就好像一张纸，上面承载了Hi-Res音频的所有信息，折叠（fold）之后，它所占档案大小就只有原本的一半，MQA解码时只要再将纸张多次展开（unfold），你就可以得到原始的信息量，从而能让使用者听到录音室里原汁原味的声音效果。它的特点就是经过MQA的编码技术折叠、折叠、再折叠，让档案信息缩小、缩小、再缩小，再经过MQA解码技术，展开、展开、再展开。

上图为MQA官方提供的概念图，我们可以非常直观的了解MQA的处理过程,它先取得原汁原味的音频信号，有最高的分辨率和音质（最高可达到705.6KHz/24bit或768KHz/24bit）,然后经过MQA一层一层的折叠编码处理（fold）,最后达成MQA档案。（图片来自MQA官网）

二、MQA解码方式

根据播放设备的不同，MQA有4种解码方式：No Decode、MQA Core Decoder、MQA Full Decoder和MQA Renderer。 下面我们先来看下这4中方式的原理和区别。

No  Decode: 你的播放环境（包含软件和硬件）完全没有解码MQA的能力，无法展开MQA编码，播放MQA音乐最高只能按44.1KHz/24bit或48kHz/24bit播放。

MQA  Core Decoder：当采用Tidal或Roon这类支持MQA的软件播放时（软件解码），能让MQA音频展开（unfold）第一层折叠，还原MQA第1层编码，其分辨率最高不超过88.2kHz/24bit或96kHz/24bit，也就是我们常所说的MQA  2x展开。

MQA  Full Decoder: 完整还原MQA第1、2、3层编码,如果你的播放设备能够对MQA进行硬件解码，除了能将音频做第一层展开（Origami unfold to Core），接下来还能进行更多层的展开和相关处理，最终展现出最完整的MQA效果，展现音频的最佳分辨率。

例如，你采用具备高级MQA解码能力的硬件装置，如采用获取MQA认证的Shanling M8播放器，最高支持MQA 8x展开(unfold)，当播放一个原始编码为352.8kHz/24bit的MQA档案时，其MQA档案能够被完整的展开并播放，最终播放出来的效果就会是352.8kHz/24bit;；当采用Shanling M3X播放器，最高支持MQA 16x展开(unfold)，当播放一个原始编码为768KHz/24bit的MQA档案时, 其MQA档案能够被完整的展开并播放，最终播放出来的效果就会是768kHz/24bit，而此时就是MQA最佳的播放状态，声音质感也是最佳的，这也是聆听MQA声音最好的方式。

MQA  Renderer：是指具有MQA渲染器产品，可还原MQA第2、3层编码，不支持MQA串流，需要搭配MQA CoreDecorder解码器使用，就可完整还原MQA第1、2、3层编码。这是一种比较轻量的MQA解决方案，比如采用XMOS实现的一些USB解码和耳机产品，如AudioQuest DragonFly或一些iFi的产品，当连接到具备MQACore Decoder(如Tidal APP),可以完成MQA文件的展开并提供MQA体验。

以上图来自MQA官方网站https://www.mqa.co.uk/how-it-works

三、M3X是如何实现MQA 16x展开

M3X采用高通骁龙430 8核处理器(CPU,以下都简称CPU)和双ESS ES9129C DAC，支持MQA “硬解”，MQA Full Decoder,16x展开。那么它是如何实现MQA 16x展开的呢？

下面我先从ES9219C 这颗DAC说起，ES9219C是一颗高性能的SABRE HiFi D/A转换的DAC，支持PCM384KHz/32bit和DSD256，支持MQA硬件Renderer（硬解）,其MQARenderer是在ES9219C DAC内部进行处理，并支持8倍展开（unfold）。ES9219C是经过MQA认证的MQA hardware renderer。

以下是ESS ES9219C Datasheet(DS规格书)部分有关MQA截图，通过配置ES9219CDAC 内部MQA相关的寄存器来使能MQA Renderer功能，实现MQA hardware Renderer。

MQA在解码过程中还有一个特性值得一提，就是其解码过程是一层层展开的，前一层展开后，会挟带让后一层展开的必要信息，例如MQA Core展开之后就挟带了必要信息，能够进行下一阶段Full decoder或是MQA Renderer的完整译码。

介绍完ES9219C DAC和MQA一层一层的展开特性，我们说说M3X MQA 16x展开的实现流程，首先在M3X主控端，CPU把MQA 档案通过MQA Core Decoder进行2x的展开（unfold）为采样率最高88.2KHz/24bit或96KHz/24bit的MQB（MQA-core）,然后通过I2S接口，把CPU MQACore Decoder展开的2x MQB数据传给ES9219CDAC，ES9219C在DAC内部进行8x的MQA Rendering(MQA硬解)，最终最高输出2x×8x=16x(采样率为705.6kHz/768kHz)，DAC内部按705.6kHz/768kHz XIN时钟速率进行 D/A数模转换输出。这MQA 8x Renderer是在ES9219C DAC内部进行渲染处理的，不是在主控进行处理的。

其实，讲到这里，我们已经了解到M3X是如何实现MQA 16x展开和输出的了。细心的朋友会发现，ESS ES9219C DAC这颗DAC 最高支持PCM 384KHz/32bit,那么MQA Full Decoder 16x展开后，其最高采样率输出为705.6Khz和768Khz，这不是超过ES9219C DAC的384KHz/32bit 的限制了吗？其实不然，其主要有以下两个原因：

1、ES9219C DAC 规格书中写的支持384KHz/32bit PCM只针对输入限制，对输出是不限制的，也就是主控输入给DAC的PCM数据最高不能超过384KHz/32bit。而M3X 主控CPU对2x MQACore Decoder后，其分辨率最高不超过88.2kHz/24bit或96kHz/24bit，是没有超过DAC 384KHz/32bit限制的。

2、MQA 8x 的MQA Renderer是在ES9219C DAC内部进行MQA 8x的硬件渲染（MQA hardware renderer），输出705.6Khz或768Khz的采样。在DAC内部直接进行D／A转换输出，其输出采样率是不限制的，最终达到２x*8x=16x的MQA完整展开（MQAFull Decoder）的MQA效果，展现音频的最佳分辨率。

目前业界HiFi播放器对MQA的展开（MQA解码）大部分的都是由主控CPU处理，如前所述，MQA Core Decoder和MQA Renderer由主控CPU进行展开解码，然后再通过I2S接口输出给DAC进行转换输出，这样对于要支持MQA 8X或还是16X展开，其一方面要取决于CPU展开计算能力，一方面取于DAC的解码能力。比如通过MQA认证的山灵M8播放器，其主控采用高通骁龙430, AK4499高性能DAC（最高支持768KHz PCM）,因MQACore Decoder和MQA Renderer都由CPU处理，虽然DAC支持768Khz的输入，但因MQARenderer需要强大的CPU计算能力，因此M8只做到支持8x的MQA Full Decoder.而同样采用高通骁龙430的山灵M3X播放器，得益于M3X采用支持MQA hardware renderer的ES9219C DAC ,主控只需处理MQA 2x Core Decoder,另外8x 的MQA Renderer交由DAC进行硬件渲染，大大释放了主控CPU的资源，从而实现了MQA 16x的完全展开（MQA Full Decoder）。

如前面MQA介绍所述，MQA从录音设备到录音处理（音源上识别是不是录音室质量）、传输、播放（解码、渲染）等环节都有严格的限定，需要对整链路母带级音质进行认证。因此ESS ES9219C DAC是经过了MQA认证的，并在DAC内部实现了MQA hardware renderer。同时，采用了ES9219C的HiFi播放器产品吗，如山灵M3X，也一样需要送样给MQA官方进行MQA认证，并向MQA官方支付MQA授权费。

四、总结

本文详细介绍了MQA、MQA技术、MQA的几种解码方式及详细阐述了M3X是如何实现MQA 16x Full Decoder的，希望对大家了解MQA有所帮助。

MQA作为一项针对Hi-Res高解析音频所开发的编码压缩技术，采用独特的MQA编码折叠技术和MQA解码展开技术，为流媒体Hi-Res无损音频传输成为可能，一经推出便引来网络流媒体从业者和HIFI厂商的强烈关注，在DAC内部进行MQA的硬件渲染（硬解），大大解放了主控CPU计算资源，为在一些轻量式便携式播放器展开更加多倍的MQA档案，提供无限想像空间。越来越多的产品加入了MQA的阵营，我们将持续不断研发新产品，加入新技术，开发出更多好听好用的产品。