勾人心弦的藝術--南瓜最新Tube DAC解碼

家電論壇 發佈 2020-05-01T11:06:31+00:00

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在這幾年,高清音樂格式的不斷革新,我們能夠接觸的高清數碼音源也層出不窮。解碼器作為數碼與模擬信號之間的橋樑也日趨重要。由於DXD的推出,DXD是針對DSD轉檔最佳化的PCM格式,解析度為24/352.8,換算解析度大約是DSD64的三倍,製作之後就算輸出為DSD128也綽綽有餘,足以完整保留DSD的訊息量。不少錄音師選擇以DXD格式錄音,以便直接進行混音製作工作,最後再輸出為DSD格式,所以這兩年DSD高清檔案和SACD碟片進入繁盛時期。我認為一款殿堂級的解碼必須要具備最基本的兩個條件才能吸引我:第一是真正領先於業界的DSD解碼技術;第二是後續模擬放大電路能把模擬的味道還原出來,要成就好聲音在電源與模擬部分很多時候比起解碼規格更為重要。南瓜最新Tube DAC解碼兩者兼備,可以說達到了我的夢想。南瓜的精湛工藝就不用多費文筆另說了,下面就純粹在技術角度來探究一下這一牛機。


最牛的DSD解碼技術
隨著 DSD高解析檔案的盛行,市面上大多數數位訊源都已經可以支援DSD解碼,問題是大多數解碼,卻未必能發揮DSD格式的真正優勢,這也是很多發燒友所說的偽DSD解碼,怎麽說呢?
現代解碼的框架是一樣的,都是提升採樣頻率,再解碼。如果只是解碼CD的PCM信號,我們手中cd唱片的編碼方式在八十年代初已定,玩數位相機的朋友就知道,後期解碼無論如何升頻,都是「對原有的數碼相片進行插值放大」。但如果機器在解析 DSD高解析檔案時PCM解碼方式和DSD解碼方式分別就大有文章了!

PCM與DSD格式的爭論由來已久,但作為後來者,DSD是比PCM更接近於「模擬」的編碼與轉換方式的技術優勢是無可否認的。尤其是技術的發展,DSD的高頻噪訊問題,在取樣頻率提升為兩倍(DSD128)甚至四倍(DSD256)之後,DSD128的高頻噪訊約在40kHz才開始產生,DSD256則要到接近80kHz時オ會產生高頻噪訊,遠離人耳聽音範圍,真正逼近Sony當年所宣稱的理想規格。

先通俗地解釋一下,解碼晶片大致可以粗分為兩大主流:一是多bit,另一個則是1bit。以發展時間的長短來說,多bit是在cd唱盤問世時就出現的,而第一代的 1bit產品則是約在1990代初期才在市場上出現。多bit和1bit以結構上分析到底孰優孰劣?舉例來說,一串用細繩穿起來的珠鏈。我們用兩種方法將細繩上的珠子取下來,第一種方法是:分若干次取,每次取下固定數量的珠子;第二種方法是:有多少顆珠子就取多少次,每次只取一個珠子。需要注意的是,唯晶片論不管是發燒友中還是非燒友中都是普遍存在的。但實際上,DAC晶片只是決定音質關鍵因素之一,而非唯一因素,甚至可以說不是最重要的因素。讓我們先看看PCM陣營的困境吧,如前所述,從1990代初期,市售DAC晶片就以Delta-Sigma轉換技術即是DSD架構為主,也就是說所有PCM信號其實在DAC晶片里都經過了DSD轉換,也都夾帶了DSD的高頻噪訊。就是說真正的 PCM幾乎是不可能實現的願望。

現在市面上的DAC晶片礙於成本限制,幾乎都不是真正的1bit解碼,而是多位元(一般是5 bit) DSD解碼架構,例如DCS賴以成名的Ring DAC技術就是交由數十個5bit的小DAC,配合大量相同數值的精密電阻來完成。目前頂級解碼器的設計就是怎樣利用這些晶片來達到最高的分析力和最少的失真。SACD忠實擁護者Esoteric解碼核心選用市售Delta Sigma DAC晶片通過並聯等方式提高位元深度。市售的DAC晶片最高可支援到32bit,過去Esoteric也是用市售AK4497晶片多顆併聯,Esoteric GrandiosoD1、Grandioso K1、K-01x可達到36bit、35bit的位元深度。最新的天價旗艦Grandioso D1X改採用R2R分砌式DAC,大幅地提高了位元深度達64bit,能重播DSD 22.5MHz、PCM 768kHz的檔案。全分立電阻網絡電路(R2R)分砌式DAC得花很多功夫去測量配對,務求每一組上的元件達成精確匹配。多位元PCM解碼因為每一個bit的輸出比重不同,所以存在非線性失真問題,必須仰賴精密度非常高的元件與線路,才能降低這種失真,而現實是零件的參數是不可能完全配對。dCS、CH除了 DAC以外,都在數位處理平台(Digital ProcessingPlatform)和訊號處理(Signal Processing)都採用了FPGA和ICs可以自由編程處理平台,幾乎可以在硬體中編輯任何邏輯與訊號處理,這個平台是核心,利用各家開發的程式透過FPGA把DAC電路都會受到晶片或濾波器對最終的聲音的影響減到最低,正如CH設計師說的透過FPGA程式算法來校準。畢竟這也是現實技術限制的無奈之舉。

有一個問題就是這些DAC在接收DSD信號時,內部是先把DSD轉換為PCM再解碼,根本不是原生支持DSD解碼。一般廠製Delta Sigma DAC晶片在進行解碼之前,DSD訊號都會先經過低通濾波線路,被降轉為取樣頻率較低的多位元訊號之後,再進行PCM數類轉換,而且跟PCM解碼一樣利用陡峭的濾波線路濾除雜訊,如此一來當然就失去上述DSD解碼所特有的優勢。我們很多發燒友會誤以為兼容支持就是真DSD解碼。這點很多廠家都避免討論這個問題。
再從實際使用的層面檢視,在錄音室領域,由於很大部分錄音室遺留硬體和舊有錄音母帶原因,所以在錄音處理階段,是 PCM格式,最後才輸出為DSD格式,如果機器在解析 DSD高解析檔案時又轉為PCM解碼方式等於經過兩次PCM與DSD的轉換,對於聲音質量難免造成負面影響!要知道因為編碼方式不同,DSD與PCM的解析度無法直接換算的,轉換肯定有壞處而沒好處。這也是我們發燒友所說的「多隻香爐多隻鬼」。

唯有1bit DSD解碼才能真正展現DSD的優勢,兩個DSD標準的創立者Ed Meiter (EMM Labs總裁)與Andreas Koch (Playback 總裁) 他們的設計都採用自家開發的1bit DSD解碼線路,從不使用市面的解碼晶片,當然不可同人而已。

提到DSD就不能不說說神級人物--瑞士人Andreas Koch,當年DSD 的規格制定者之一。Andreas Koch先生曾在Studer ReVox工作,並參與全世界第一部數字取樣頻率轉換器的設計,在1984年時獲得專利。後來Andreas進入Dolby進行AC-1及AC-3的研發,Andreas是Dolby Labs杜比實驗室聘請的第一位數字音頻工程師,那些廣泛運用於數位電視廣播及DVD的Dolby AC-3(Dolby Digital)有損壓縮音頻的算法就是Andreas研發的。1993年,Sony與Philips聯手推行DSD規格的制定,共同投資組建了一個團隊,專注於數字領域的研發推出DSD技術研究,以及錄音與編輯器的研發,當時團隊的首席工程師就是Andreas Koch。1995年,Sony發布了SACD,然而在和Toshiba東芝幾乎同期推出的DVD-Audio的競爭中,由於自己擁有唱片公司,並且Andreas打造出了32軌SACD錄音與剪輯工作站Sonoma(Sony One-bitMastering Audio Station),成為當時唯一真正1 bit DSD錄音與剪輯設備,讓Sony/Philips的SACD在市場上占得先機。後來,Andreas經歷過與Ed Meitner合作的EMMLab,到後來為實現自己夢想而自立門戶成立的Playback Designs,再到成立AK design,一路走來,Andreas始終是數碼音頻領域的權威,他在數字音頻的領域始終走在技術的前沿。正因為如是,NAGRA才找AK design一起合作開發DA部分的數字模組電路。

NAGRA Tube DAC採用最強悍的72 Bit / 11.2 MHz的8核XILINXSPARTAN FPGA晶片,高功率FPGA執行了獨家程式運算,配合多個8核X- Mos晶片運作,所有音頻源均採用DSD256格式(11.2 MHz採樣率)以當今最高的解析度運行,是標準CD的25倍和SACD的4倍,即使CD信號進來也是升頻到DSD256再解碼,同時亦支持PCM 24 bits up to 384 kHz, DXD。NAGRA特色的8層軍規電路板超精密設計使得信號以最短路徑傳輸。
無論用什麼格式數字化,都會產生超聲波偽影,位深越多,底噪就越低,每多1位,底噪就降低大約6dB,1位DSD會有顯著高於16位PCM的超聲噪聲,而PCM則會在採樣頻率上出現明顯的噪聲。這種噪聲僅比可聽度高一個八度,所以使用的濾波器必須具有非常陡的斜率,以免濾除我們想要的高頻,所以PCM必須經過陡峭的數字濾波消除噪訊,因此採用PCM錄音的CD的波型是不夠完整的。PCM解碼用陡峭的數位濾波線路一刀切斷20kHz (重播16/44.1訊號時)以上高頻,這種作法會產生pre-ringing失真,成為「數碼聲」的主要來源。

而DSD則是選擇噪聲移至較難聽到的頻段的降噪算法,或者採用更高的採樣率。使用DSD64至DSD128或DSD256的播放軟體,可使數字失真高於聽覺範圍八度,從而讓使用更高級的降噪算法和更保守的數字濾波器成為可能,進而顯著改善音質表現。DSD/PCM的重要分水嶺在數字濾波上,為什麼說NAGRA Tube DAC採用的是最牛的DSD解碼技術?正因為它所強調的得益於DSD256的11.2 MHz超高採樣頻率而實現不使用數字濾波器!不用我解釋,大家就清楚其中的好處。所以說這是最接近模擬的解碼技術,聲音通透和活生感優異就是最大的表現。而傳統的PCM解碼(例如DCS,CH等)往往都有多個濾波器模式選擇開關,說是讓愛樂者欣賞碟片時有不同口味,但實際上這就是不同濾波器帶來的不同聲染色!當然這種染色你喜不喜歡是另外一話題了。
時鐘也是大家關心的,Andreas認為一般石英震盪時鐘的最高震盪頻率最多達到30MHz,無法支援前述DSD升頻所需要的50MHz。為了突破這個限制,採用MEMS(MicroelectromechanicalSystem Oscillator)微機電震盪器,這種時鐘看起來就像晶片,但是內部其實是微型機械結構,它的穩定性更高,較不受機械振動及溫度變化的影響,如果使用得當,時基誤差可以比石英時鐘低十倍。重點是它的震盪頻率高達80MHz。 而且 Andreas Koch認為時鐘要儘可能地靠近DAC,可以確保不會受到外部來源的潛在有害因素影響。這點CH的設計師當年也是這樣設計,但由於商業的因素,很多廠家也就因為消費者的要求而特別搞了時鐘接口,所以在時鐘上的技術爭論一直各有理據,暫且不表。

供電的重要性當然人所周知,Tube DAC採用的是數字和模擬電路完全獨立供電,所以主機後面分別有兩組供電接口分別為數字和模擬供電。而且僅數字部分就使用了16種超低噪聲電源。一些數字電源的噪聲水平噪聲量級為驚人的0.4到0.8 uV RMS(從10 Hz到100 kHz)。如果你肯投入,Classic PSU超級電容器組成的虛擬電池供電器就是NAGRA領先業界的又一代表作,有如電池般的清純電源而又可以避免傳統電池的動態壓縮,相信發燒友都知道好處非一般傳統線性電源可以比擬的。


最牛的模擬技術
市面上的絕大部分HI-END廠家都在流行追求頻響寬、解析力高、聲音通透的風格。活生感優異,還原度高,但聲音整體飽滿度不足,寬鬆感不夠。聲音取向是偏向超高分析力,帶一點機械化的現象,音樂感提升可是以個人口味,我還是覺得如能在音樂的細緻度和情感的刻畫上再提升一點便會更加完美。這就是後續模擬放大電路的重要性!要成就好聲音在模擬部分很多時候比起解碼規格更為重要,特別是對於我們也玩黑膠的人來說,很好的空間感和現場感,樂器真實感這種模擬特有的音樂味道也是非常看重。
也許對於普通人來說,看到Tube DAC裡面琳琅滿目的電容陣容就感到滿足,其實發燒友特別是改革開放以來玩的老燒都深刻體會耦合電容在模擬電路的重要性,畢竟那是信號路徑上的元件。對聲音的影響巨大,Nagra廠家就曾經特別官宣過,為了挑選最適合電容,廠家的金耳朵專家特別聆聽了世界眾多精品電容才特別定製的。考究如此,才是HI-END精神所在。

為了達到最接近模擬的聲音,NAGRA摒棄了一般廠家所採用的IC或電晶體緩衝放大模式,直接採用自家名聞於世的牛放大,每聲道一個,產生無源電壓增益-(對於1V / 2.5V輸出為+ 7 / + 11dB-)和進一步的阻抗轉換,然後使用美國軍規全新古董膽JAN5963膽作緩衝。

牛推對於現在很多廠家來說都是不敢輕易觸碰的,因為這對牛的磁芯和線的材料繞線工藝等要求非常嚴格,特別是要滿足現代帶寬和線性相位響應的極高要求,只有大廠才有這樣的科研實力,但對NAGRA來說就是小菜一碟!NAGRA製造變壓器水準之高在音響界可說是無出其右,是因為其每件都是原廠老工人生產的高級製品。NAGRA引以為豪的就是美國阿波羅登月計劃的變壓器都是他家定製,這樣的軍工背景實力又有誰可比肩?這個超複雜的mu-metal高導磁合金封閉的牛,明亮的藍色磁芯據說是具有革新挑戰性的全新磁性零件,其初級導線非常細,次級更細,阻抗等都是廠家工程師不斷試驗才確定的,軍工嚴謹的製作果然非同一般。看到機器的測試文件裡面極其優秀的參數,你就可以知道這牛確實了不起。

零反饋陰極耦合膽緩衝器使用美國JAN5963與同類產品相比,具有更雄厚的聲音,更高的規格一致性和更長的使用壽命。它的噪聲性能甚至優於數碼模組的130dB。這樣就可以確保膽色過人的同時不會降低動態。因此這樣的牛膽組合才能在保證最佳的透明度的同時帶給我們最接近模擬的聲音。


無與倫比的聲音
正如前文所說,頂級解碼不少,但能真正感動你的聲音有幾個?Tube DAC絕對不負追慕者之所望,千萬別讓同廠HD DAC X強悍和霸氣的外觀給Tube DAC搶占了風頭,試過這精巧的外形下令人詫異的強勁實力,你才有體會何謂之牛!牛!牛! 詳細試聽的感受就不費篇幅了,留給閣下去親自品鑑吧。


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