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[業界要聞] Audiobyte Hydra Vox:很考究的1-bit數類轉換、不用制式DAC晶片

CharlesLuk 發表於 2020-4-24 12:23:08 |已閱:36126|評論:0| 顯示全部樓層 |閱讀模式 來自 台灣
巴洛克音響在4/23下午舉辦一場新產品研討會,主角是Audiobyte Hydra系列的兩款新機Hydra Vox(以下簡稱Vox)與Hydra Zap(以下簡稱Zap)。其中Vox兼具數類轉換器與耳擴功能,為了使聲音純淨、Audiobyte原廠採取「分體式」設計:Vox機內沒有電源電路、採取外部供電,Zap就是Vox使用的電源供應器。3 e3 R; v3 A9 d. l( b" Q" G

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Audiobyte Hydra Vox:很考究的1-bit數類轉換、不用制式DAC晶片

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Vox是目前世界上極少數「沒有裝DAC晶片」的數類轉換器之一,先前Audiobyte同門頂級品牌Rockna出品的WaveDream就是不用現成DAC晶片、以FPGA晶片作數位音訊處理、用R2R架構作「多位元」數類轉換,這次Audiobyte Vox同樣內建FPGA數位音訊處理、但它是一部「1-bit數類轉換器」。
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Audiobyte Hydra Vox:很考究的1-bit數類轉換、不用制式DAC晶片

Audiobyte Hydra Vox:很考究的1-bit數類轉換、不用制式DAC晶片

; t: @6 S- ~& P( {/ h  a$ w本次研討會的主講人王任遠先生是資深音響玩家、在ICT產業的資歷長達29年。會中他對於多位元、1-bit數類轉換的技術原理、差異以及Audiobyte Hydra Vox設計製作的重點有非常詳盡而深入的說明。
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Vox在USB或I2S輸入狀態下能讓DSD256與DSD512「直接」作數類轉換,也就是最純粹的DSD(1-bit)數類轉換。學習過信號調變的人或許知道,DSD其實就是PDM(脈衝密度調變)、完全可以視為「類比的」調變方式:所有的方波寬度(duty cycle)相同,以「方波之間的疏密程度」來表示線性波形(聲頻信號)的電位高低變化,所以最單純的「DSD的數類轉換」只要讓DSD(PDM)信號通過低通濾波電路、就能轉換成聲頻(線性)信號,這就是Vox可以不用DAC晶片、直接轉換DSD的原因。
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Audiobyte Hydra Vox:很考究的1-bit數類轉換、不用制式DAC晶片

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Hydra Vox的機內大致可以分為兩個區塊:主電路板包括數位輸入介面、數位音訊處理電路與1-bit數類轉換電路,另一塊電路板則是純粹的聲頻電路,包括前級與耳擴。
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! L# e1 B. z; f- T/ r0 j3 x" A: Z, zAudiobyte把Vox對DSD256與DSD512的直接數類轉換稱為「DSD Pure Path」,使用此功能時會關閉耳機輸出、不能調整機背聲頻輸出端子的音量。但Vox必須對應多位元的PCM信號、還要能作為耳擴或前級使用(可調整音量),所以需要作數位音訊處理。; S5 G9 |) i: F" _, f
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Audiobyte自己撰寫程式交給FPGA晶片執行數位音訊處理,將輸入信號先上轉為705.6kHz或768kHz/35bit提高取樣率與動態,隨即以32倍取樣率的FIR作數位濾波處理。在數位濾波的階段,Audiobyte還想克服典型1-bit DAC的弱點(末段類比低通濾波器的相位誤差)、預先以FPGA晶片作修正補償,最終使低端到50kHz之間幾乎毫無相位誤差。最後FPGA再做32bit數位音量控制,再以Delta-Sigma調變(微分),把多位元信號轉換成1-bit(相當於DSD512或DSD256、視輸入音訊轉換狀況而定)。
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Audiobyte Hydra Vox:很考究的1-bit數類轉換、不用制式DAC晶片

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: q0 u# m3 }& u( G& N, {  a% D這是本機的主電路板,電路板中央最大塊的晶片是Xilinx Spartan 7(FPGA),它執行由Audiobyte獨家撰寫的程式作Upsampling(提高多位元音訊取樣率)、Oversampling(數位濾波含類比濾波相位校正)、32位元音控、把多位元轉換成等同於DSD512或DSD256的1-bit數位音訊,最後給1-bit DAC以低通濾波電路轉換成聲頻信號。! D" W7 A, A1 G

  d8 `7 b1 M+ @; K) Y4 V0 V5 b本機一共用四塊電路子板作「雙單聲道全平衡」的1-bit數類轉換,FPGA送出的數位音訊先作暫存(FIFO)、再利用512MHz飛秒時鐘提供的時脈作數位相位環鎖電路(DPLL),以精確的時鐘信號為準送出數位音訊、將1-bit信號轉換成聲頻信號。在放大電路(耳擴與高電平放大)方面,原廠為Vox設計以獨立元件構成的放大電路,採用雙極性電晶體與被動元件製作,耳擴的最大輸出功率為3W/16歐姆,理當能充分驅動難搞的耳機。& `/ B; W' s6 R, Z

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Audiobyte Hydra Vox:很考究的1-bit數類轉換、不用制式DAC晶片

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在主電路板上「立起來裝」的四塊子板是1-bit DAC,獨立作左聲道正相、左聲道反相、右聲道正相與右聲道反相的雙單聲道全平衡數類轉換。9 o& K* _7 I; y4 ^; g+ v4 l
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此為Vox的聲頻放大電路、包括前級與耳擴。它以雙極性電晶體與被動元件製作高電流放大電路,不用現成的OP Amp晶片。$ v9 Q+ E( t& G3 f, Z, g4 w

, V* J" `) Z8 J& n: C# y2 ^3 y全新的Hydra系列還有一部具備串流機能的「Hydra Hub」即將出品,Hydra Zap可以「同時」供電給Vox與Hub、而且還要作數位、類比電路的分離供電,因此Zap機內電路分為「數位電源」與「類比電源」兩大區塊,兩者各使用一個環形變壓器。1 N$ V1 f  W7 o4 j1 m5 z: p! f

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+ N! {. W7 U! g4 {7 R7 ^+ m+ V; Q本圖的下方是Vox,它必須採取獨立的數位與類比供電,而Zap則提供「兩組」獨立的數位、類比電源,一組給Vox、另一組準備給Hydra Hub用。
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Audiobyte Hydra Vox:很考究的1-bit數類轉換、不用制式DAC晶片

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# T4 I/ x, E; C. T3 w7 z% p請看Zap的內部構造,左右兩方分別是給數位與類比電路的電源,兩顆大型的藍色電容是超級電容,左邊的環形變壓器在整流後給它們充電,超級電容則是負責供電給數位電路,照理說數位電源應該可以不必做得如此考究,但Vox是1-bit DAC,需要準確、穩定、潔淨的參考電源(Vref),以超級電容供電幾乎等同於用電池供電的狀況。
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Zap的數位電源其實非常接近電池供電的狀態,它配備了兩枚電容量高達310法拉(1法拉等於1百萬μF)的超級電容儲電,數位電源專用的環形變壓器則是在幫它充電,還加上微處理晶片控制充電過程、在面板顯示幕上可以看到充電的進度。對Vox這種「1-bit數類轉換器」來說,參考電源對1-bit D/A轉換的準確性影響甚大,在Zap的數位電源則能提供非常穩定且潔淨的獨立參考電壓。
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6 g8 b# x4 H, TZap的類比電源部分則是採取高電流設計,以環形變壓器供電,在整流後以六枚Nichicon大容量音響專用電容濾波、再做獨立的高電流正負電源穩壓電路,Zap在單獨搭配Vox(不接Hub)的狀態下可手動設定調整本機對Vox耳擴電路的供電電壓。
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這是Zap的類比電源電路板,負責供電給耳擴與前級放大電路,它使用一個獨立的環形變壓器,在整流過後以六枚10,000μF電容濾波,靠近本圖前方的區塊則是可設定輸出電壓的雙電源穩壓電路。
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由於Hydra Hub還沒有出貨,因此在這次研討會的動態展示中是用Rockna WaveDream NET播放音樂檔、以I2S傳輸數位訊號給Vox作數類轉換。前級與後級為Electrocompaniet EC 4.8與AW250,喇叭則是使用Franco Serblin Essence。, V6 T$ B5 }; A/ z# |

0 _$ }  a- _( _  g3 SAudiobyte全新的Hydra系列目前還有一員猛將Hydra Hub尚未抵台,巴洛克表示Hub一定會進、而且他們也非常期待,這是因為Vox是一部數類轉換器、加上Hub就可以添加網路音樂串流功能,想要用在客廳的音響系統點選音樂檔播放也更為便利。& H3 a6 \9 T- p9 _, Z! T
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Vox需要Zap供電、兩者是一個「配套」設計,在這次的活動中它們表現出相當優異的音質,我也向巴洛克詢問價格:Vox加上Zap整組的實售價為159,800元。您若想知道「不用現成DAC、製作考究的1-bit數類轉換器」在聲音表現上有何獨特、過人之處,請您抽空試聽這一套組合。
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進口代理:巴洛克02-25167050
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