音频DAC解码浅谈(不用芯片的解码机才是最牛的)

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音频DAC解码浅谈（不用芯片的解码机才是最牛的）



  
数字-模拟转换器（DAC）对数字音频源如各种CD机、SACD机、便携播放器和手机等是核心零件之一（虽然不一定贵）。DAC负责把解码好的数字音频流，转换为模拟音频信号。在这个处理过程中，芯片起到关键的作用。

但是，有一类解码机器，它们里在采用的是全分立电阻网络电路（R2R）。相对一般芯片来说，这类机器就如同NBA相对蓝球世锦赛一样的存在。采用这种方式的解码机器很少，目前笔者知道的主要有三家。一家是英国的dCS，一家国内的Holo Audio，一家法国的totaldac，还有意大利Aqua的新旗舰解码Formula（其它欢迎补充）。

一、dCS公司及产品介绍

英国dCS成立於1987年，从创立开始，dCS就在数位讯源和解码的领域上努力。一开始dCS提供电子软硬体工程技术给予英国军方，应用在雷达、声纳等军事设施，也为商用卫星系统提供高精密电路设计与测试系统的设计，而通过这些技术开发和对于精准度的要求，奠定了dCS在家用音响市场上制作顶级产品的基础。

1996年，dCS不再满足于专业领域的生意，决定进军hi-end家用市场。当年他们以专业机的技术基础，推出Elagr，这是第一部24/192的数位类比转换器。Elgar大获成功之后，他们又以专业机972（D-D也就是升频器）为基础，将其操控界面简化之后，作成家用机Purcell，这是第一部家用升频器（Upsampler）。继purcell之后，dCS融合Elgar与Purcell的特色，推出比较便宜的Delius数位类比转换器。

经历二十多年的解码技术发展，数位格式的进步有目共睹，从CD到SACD，取样频率越来越高，频率响应越来越宽，这过程当中dCS功不可没，这家英国音响厂家一直是高阶数位音乐应用的技术推手。在CD以PCM记录数位音乐的时代，全世界专业录音室最常见到的数位/类比转换器，大概就是dCS，等到SACD出现，DSD格式成为更先进的数位格式之后，dCS仍是数位讯源的领导者，率先推出分体独立的DSD数类转换器，以1394介面突破Sony锁定DSD数位输出的限制。

dCS的民用解码机器均是以音乐家命名，价格昂贵是其基本特点，那怕入门级的Debussy DAC均要10万左右，实在不是一般人能消费得起的。


Debussy DAC解码

dCS现在主售有Debussy DAC，Rossini转盘及时钟分体套装，以及Vivaldi四件套装以及最新的Batok解码耳放一体机

1.Debussy DAC解码

Debussy除了传统的数码信号解码播放外，更对应电脑多媒体应用，具有USB 2.0接口，能通过USB接口与电脑连接，作为外置声卡使用。

Debussy DAC具有AES3、DualAES(24/192)、SPDIF(24/96)及USB 2.0(24/96)的数字输入。装备有专利的非同步USB技术，时钟更为精淮且jitter更低，能为电脑系统提供更高精度的音频解码能力。


Debussy配合dCS顶级机种Scarlatti相同的Ring DAC架构，以多组5bitDAC组合而成24bit/192kHz的升频解码，将所有讯号超取样至2.822或3.07 MS/s，利用配合DAC的精密电阻，提高运算的精确度，将误差值平均，精确度便会更高。

Debussy DAC装备有独家的数字音量控制，可直接搭配后级驱动，具有1组XLR及1组RCA模拟输出，具有两组滤波可选择，提供不同音色选择。

2.Rossini 升频CD机及时钟套装

Rossini Player可以读取CD，同时也可做网路串流并且都采升频解码处理，仔细一点应该称之为Upsampling CD/Network Player，不要以为他仅有播传统光碟片的能力，那就仅窥见了Rossini Player的一半功能。上方的播放机为Rossini Player，下方则是Rossini Master Clock。


dCS之所以能成为数位讯源的领先者，除了与工程背景有关系，更重要的是他们为了音响产品开发出了许多一流的设计，其中以独家Ring DAC电路为首，Ring DAC与其他品牌采购DAC晶片后再次设计有很大不同，在取样率的转换上Ring DAC采取5bit/2.822MHz的特殊规格。

2.822MHz这个每秒取样次数与DSD相同，dCS认为在这个取样频率上声音的时间间隔够小，波型可以达到非常接近类比讯号，但是DSD采用的是1bit的位元深度，仅能记录前后差异，纪录范围受到限制，于是将纪录位置提高了32倍成为5bit，因为每提高1个bit就需要多一倍的晶片组，所以无法无限增加，5bit是他们认为较平衡的数字。

DAC除了规格还包含了类比处理，Rossini的DAC电路板上还包含了电源稳压、类比滤波、以及输出级 (A类)，由头到尾都采用全平衡设计，要成就好声音在电源与类比部分很多时候比起解码规格更为重要，而且Rossini所使用的Ring DAC和旗舰Vavildi一模一样。


dCS设计中的另一个重点是Upsampling，也是许多现代数位讯源常用的讯号处理方式。Rossini将这个升频内建在机箱中，而Vivaldi则是独立一个箱体。

Rossini对于接受的数位讯号会一致性的提升至多阶DXD超取样处理，DXD的规格为24bit/352.8kHz，大约为4倍的DSD档案，Rossini会提升512倍的DXD至32bit/705.6kHz，最终再以DXD或转换为DSD经过DAC解码。

Rossini的超取样处理主要针对PCM音乐档案，如果是以传输方式给予DSD的档案则不会进行超取样处理，而是直接播放。

除了Ring DAC以外，dCS的数位处理平台(Digital Processing Platform)和讯号处理(Signal Processing)都非常重视。

dCS对于数位处理平台采用了非常弹性运用的FPGA和ICs，可以自由编程处理平台，几乎可以在硬体中编辑任何逻辑与讯号处理，因此当想加入新功能时，只需要透过软体升级的方式就可以更新，有网路时仅需要线上更新。

这个平台是dCS的核心，因为特殊的讯号处理以及与Ring DAC的并行，才得以实现高水准的声音。

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在任何的DAC中都需要滤波或更多的处理使得重建的波型贴近原始，因此许多DAC电路都会受到晶片或滤波器的影响，最终的声音都会因此产生不同，而dCS特殊的讯号处理则是透过FPGA，将此变数由FPGA控制，而FPGA又是能够自由编程的，所以不会有其他品牌DAC不可变的声音影响。

在Rossini Player中已经拥有高精度的时钟，dCS是非常注重时钟系统的厂家，从历代的产品当中都会推出独立的时钟器材便可见一般。

他们认为精准的时钟比控制时基误差(jitter)更为关键，时基误差的来源为电讯号的传递时间不同，讯号延迟致使类比数位转换器以及数位类比转换器发生采样、还原误差，在实时(real-time)的音乐重播状态下会产生严重的影响。

另一个便是时钟发出的时脉讯号不够精准，会使得就算传输上没有干扰产生误差，也会因为时脉讯号一开始便失准产生失真，因此良好的时钟系统是非常重要的。

dCS不但使用精准度高的晶体震荡器(crystal oscillators)，而且非常小心地保护，外在的震动或是温度的变化都会影响到晶体振荡器，产生误差，对于时脉来源必须多加保护，并且让时脉讯号传输到目的地的时候，精准度就如同刚生成一样，在使用上从电源供应、讯号处理过程都会与主时钟一致，达到最高的精准度。

3.Vivaldi 2.0四件套

dCS全新推出新升级Vivaldi 2.0超级旗舰数码系统， 这款4件套装代表了当今最顶级数码技术的“不妥协”的颠峰之作，dCS全新Vivaldi Digital Playback System 2.0超级数字播放系统由4台主机组成，包括Vivaldi Transport 2.0转盘, Vivaldi DAC 2.0解码器, Vivaldi Upsampler 2.0数字升频器, 和Vivaldi Master Clock 2.0主时钟，兼容当今最新数字音频格式、同时也支持未来的数字音频格式的解码播放。


2.0版本Vivaldi新升级包括Vivaldi Transport升级支持到2x DSD升频技术，Vivaldi DAC装载全新版本的Ring DAC组件，配合改进的时钟系统以及新的DSD处理器。Vivaldi Upsampler 2.0数字升频器配备的双倍频的DSD升频技术、 采用了新升级的独立网络和USB输入电路，配备新的播放软件系统和控制程序，支持2x DSD升频技术，提高了数码输入的性能，支持更多的网络音频流播放功能，同时增加了新的控制和音乐播放应用支持。dCS会陆续推出后续更新固件，让拥有强大硬件的Vivaldi 2.0能支持未来更多更新的格式和播放模式，让使用更灵活便捷。Vivaldi 2.0能提供现今最顶级的技术性能和最优秀的声音表现。配合双倍频的DSD升频传输技术，定制设计的新转盘和数码时钟、DAC部分配备新改进的增益设置、新算法的软件和新的数码过滤器。


维瓦尔第2.0的升频器能从任何数码音源(PCM数码输入、USB, UPnP网络流，及iPod/iPhone)存取音乐，把它们从原本的取样率升至高分析度2x DSD。多个可选择的独立数码输入及滤波器，可以把来自数码流的声频讯号，提升至一个前所未有的高水平。

Vivaldi 2.0的DAC解码器核心部分采用了自家研发最新改良版本的专利dCS Ring DAC核心组件，完全独立分离式的平行线路设计，非一般厂家向解码晶片制造厂购买成品晶片的数位解码器。采用以多组5bit DAC组合而成超级升频解码系统、配合48组记忆体锁相，dCS Ring DAC技术以多位元的方式来描绘波形变化，具备与原模拟波形最接近的表现，利用FPGA可程式化数码运算处理核心配合新改进的软件，让DAC解码器的运行速度更高、并提升运算的精确度，更出色的线性表现让声音动态及精确度更臻完美。


用家可以通过条件更新Vivaldi Ring DAC，让FPGA可程式化数码运算处理核心具有两组新的映射程序，可以通过菜单简单地选取适合自己喜欢的运行程序，在表现力、音调等细节上有细微差别，用户可以根据自己的偏好和配套的设备选择。最新一代的Ring DAC集多项重要科技成果于一身，使它在动态范围、减低时基误差、改善声道分隔等方面都有长足进步，大大增强了音乐的真实感。

4. Bartok一体机

2018年，英国dCS音乐第一发布了一款集网络串流播放、升频解码、耳放/前级等强大功能于一身的Bartok巴尔托克播放器（以下简称Bartok）。这款以匈牙利现代音乐领袖人物命名的产品，不但揉合了DSD/DXD升频及串流音乐播放功能，还前所未有地加入了高保真耳放线路。


Bartok的核心组件采用了源于Rossini系列的Ring DAC数模转换组件，这个组件有别于一般DAC所采用的D/A芯片，是以高精度电阻阵列组成的R2R模式工作，其操作核心选用了高性能的Xilinx Artix-7 FPGA，并且通过dCS自主撰写的程序，从而令Ring DAC拥有非同一般的5Bit字长解像力，其性能之强悍远非一般D/A芯片可以相提并论的。而且Ring DAC的处理速度也远远领先时下任何D/A芯片，David介绍现时Bartok上使用的Ring DAC仅发挥了35%的性能而已，未来厂方可以根据数码音乐格式发展的规格，及时进行软件的更新，从而令dCS的产品得以长时间保持在业界顶尖性能行列。而Ring DAC的另一个好处，是多段式DXD超取样和DSD升频技术，以及PCM6种、DSD4种的滤波模式功能，可以给予用家根据个人喜好调校出不同的音色。


而且Bartok最吸引人的其实是其新一代的串流音乐播放功能，用家只需配合UPnP协议和dCS自行研发的App，便可通过局域网直接播放储存在NAS的音乐文件，同时可享受TIDAL、Spotify、Deezer等线上音乐服务商的在线高清音乐资源。当然了，苹果的用户通过Airplay就能进行无线串流播放。同时，Bartok不但支持Roon，还可对应最新的MQA编码，性能相当完善。

另一方面，Bartok的机箱采用和Rossini系列相同规格的航天级铝材制造，并且提供黑色和白色两种外观选择。而背板的数字输入接线端子更涵盖了玩家所需：AES、BNC、同轴、光纤、USB、网络接口一应俱全，而且更提供2入1出的BNC时钟接口。模拟接口包括RCA和XLR各一对，方便Bartok连接各类器材。

Bartok另一特别之处，在于内在了高性能的纯A类全平衡耳放线路，这部分线路采用独立供电，并且配以精密的无损耗数码音量控制线路。耳放输出功率达1.4W（RMS、33Ω）/0.15 W（RMS、300Ω）。而全新编写的操作界面，则可允许用家把输出电平预算在0/-10/-20/-30dB，而输出电压可作0.2/0.6/2/6V等状态的选择，意味着Bartok可搭配前级、后级或合并机使用，也可直接连接有源音箱使用。

可惜的是，世界顶级的旗舰音源笔者在音响展上也很少见到，不过公认的世界第一的解码公司的产品，声音自然不需要担心，你只需要担心自己的钱包就行了。

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二、中国Holo Audio

Holo Audio由著名大神Jeff所创办，他专门的Jeff音频实验室在业界现在已经很知名了，不过似乎在国外名气更大些，在国内只在高烧友中流传。他家的解码主要有中端解码青及高端解码泉II。

1. R2R中端的青解码

青解码分为三个版本，带解码耳放、带解码及音量及DSD纯解码三种

“青”可以选配两种核心模组，一种是PCM数字模拟转换模组，另一种是DSD数字模拟模组。这两种模组都是全分立的电阻网络型DAC。通过如果选择了PCM模组的话，其内部源生的数字模拟转换方式为PCM模式，但是这并不意味着其不能解码DSD，“青”具备了完备的DSD和PCM之间转换的功能。也就是说，尽管装备了PCM模块，其还是可以解码DSD信号，只是把DSD信号转成PCM后，再进行数字模拟转换。所以，选配了PCM模块后，只是决定其源生的数字模拟转换方式为PCM，还是可以同时解码PCM和DSD信号的。同样，如果选配了DSD模组的话，其源生的数字模拟转换方式为DSD，通过内部转换也可以同时解码PCM和DSD信号。


由于DSD信号由于无法做数字音量控制，所以“青”选配DSD模块后不能具备耳放选项。而且，其线路输出的电平也是固定在最大，不能变化。实际上，市面上绝大多数的所谓支持DSD的解码器或者解码芯片，其内部都是转成PCM处理的。


”青”的数字输入接口包括，USB（地线隔离），RCA，BNC，AES，光纤，HDMI接口的I2S。所有的数字输入接口都支持DSD（DOP模式）


笔者曾经仔细聆听过青的DSD解码器，播放CD格式。由于CD是PCM格式，所以经过了转换。在素质上并不能体现青解码的高素质，更多的呈现味道机的感觉。但是，其素质仍然远远胜过笔者常用的双AK4490解码器，而在味道上，偏向甜美的声音深得俺心。

2. 泉II解码

泉2是由Holo Audio出品的新一代全分立电阻网络式（俗称R2R）DAC。相对于其前一代产品“泉”，新一代的全分立电阻网络式DAC模块，小信号时有更低的失真，也具备更快的转换速度；泉也是世界第一台真正支持DSD1024和PCM1.536M的DAC，其USB界面使用了自行研发的固件，具备超低延时，高可靠的数据传输，性能比官方固件高2-4倍；并具有飞秒时钟；同时改进了数字部分的电源和模拟参考电源。具备超强的性能，100KHz之内高于110db的PSRR和低于0.2uV的噪声。


泉2的核心DAC模块是由分立电阻网络构成。其中一组电阻网络为R2R的改进型，负责进行PCM的数字模拟转换。另一组电阻网络为DSD特殊设计，给其命名为“矢量步进电阻网络”。泉2的这两组电阻网络均为全平衡结构，正负各一个，分别处于PCB的正面和反面。

泉II采取了动态补偿技术，做一个额外的电阻网络，用来补偿主电阻网络的精度误差。通过这种技术，可以使得经过补偿后的等效电阻精度达到不可思议的0.00005%。这也是为什么泉的失真可以低到-114db的主要原因。至今为止，泉是世界上失真最低的R2R型DAC。


笔者曾经试听过几天的泉II解码，声音果不其然的高素质和中性，解析声场十分强大。R2R的结构让它的声音相当接近笔者以前听到的高端黑胶的感受。

三、法国Total DAC

Totaldac是一个来自法国的新兴的，正在逐渐受到关注的品牌，设计师Vincent是一个从事通信电路设计多年的顶级工程师。Totaldac在模拟部分一样没有使用现成的解码芯片，而是采用高精度的分立电阻搭建成解码模块，所有电阻都经过严格筛选和配对。


D1 Dual解码器

D1 Dual每声道采用200枚高精度电阻来达到极低的输出阻抗和全平衡设计；时钟处理方面，设计师采用了通信领域中常用的先入先出（FIFO）技术使得解码器内部时钟几乎不受到外部输入信号时钟的影响；数字信号处理上，Totaldac有着自己开发设计用DSP芯片实现的数字滤波器以及DSD-PCM的转换算法，配合上分体电源，Totaldac具有热情奔放的声音，配合上独立的时钟处理模块，声音还可以进一步提升。最高支持格式：24bit 192KHz，DoP。


d1 dual解码也是具备前级输出的，输出电平可以调整（通过一个遥控器的加减键）。这是一台带前级输出、带耳机口的纯解码。

对了，机器叫做dual的意思大概是因为电源部分是分体的，所以构成两件套的形式。有意思的是电源分体的解码器主机一般都是很轻的，因为重量主要是在牛里面，但是dual的主机还是有点份量的，明显里面有较重的金属部件，因为机壳并不厚重，不是机壳的重量。这是个分立电阻网络结构的R2R解码，因此里面电阻应该很多，据说厂家采用的是特殊的电阻，而且从内部图看，机器的底部用了厚铜板。


四、意大利Aqua的新旗舰解码Formula

意大利Aqua推出全新Formula Dac解码器，是Optologic DAC系列的第一款全新D/A转换系统的旗舰解码器。


由FPGA(现场可编程门阵列)芯片与4组双单声道R2R组件，配合专利DFD直接自解码技术，不带有任何数字滤波，输出端采用全分立元件组成模拟电路，以达到简单、大频宽、反应快速、无铃振、低失真、无负回授得完全纯粹干净的模拟音频输出。提供丰富的数码输入接口，支持24bit/384KHz的解码，定位于高级-顶级市场。


Formula内部电路全部是Aqua自主设计，采用全分立的模块化设计（未来升级就方便了），是一款当下流行的R2R结构解码器，无过采样的设定保证声音最大限度还原（就是NOS）。自主研发的FPGA芯片，使用了黑科技光耦合器隔离，通过光电转化，有效避免数字部分和模拟部分相互干扰，数字、模拟部分又分两路变压器单独供电，也是为了避免干扰。不过，Formula不支持DSD。


Formula这台解码笔者从没见过，也没听过。

其余笔者所知的还有丹娜弗瑞普斯的TERMINATOR，不过，由于对其公司和这款产品完全没有见到说明，在此文中就一笔带过了。

richdoor

真是了不起啊............

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音频DAC解码浅谈（不用芯片的解码机才是最牛的）