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音响评析

美国 美诗 PS Audio Directstream Junior 数类转换器

2018/3/28 16:31:35

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2014年PS Audio由Ted Smith设计,造出「不用任何现成的DAC晶片」、搭载独特的数位音讯处理与DSD数类转换电路的Directstream DAC。如今原厂应用相同技术製作Directstream Junior,这款新机所呈现出乐器音色细腻、自然、真实的程度在相近价位带难逢敌手,就连CD规格的音乐档、音质也表现得几乎如同DSD一般。

从1982年CD唱片问世、开启数位音乐时代以来,每一个时代都有「常态」与「独特」的数位讯源器材,有才华的设计师总是想打破现状、不使用「通用」的设计。早年数位滤波与D/A晶片是分离的,有人就是不想用「现成的」数位滤波晶片,而是用DSP执行自家撰写的程式作插补运算,后来在数位流登场前后,也有些设计者不用「现成的SRC晶片」作Upsampling、而是自己用DSP或FPGA晶片作运算。他们这么作,一方面是表示对现状的不满,另一方面则是有信心作出突破,甩掉现成DAC晶片、拿回完整的主导权、而不是只在DAC晶片周边换换零件作「调声」。目前绝大部分数位讯源都是使用现成的DAC晶片,能够把手伸进数类转换的核心、决定D/A转换程序与手法者极少,这样的製品可能佔总量的1%都不到,本篇为您介绍的Directstream Junior就是极为罕见的例子:它没有DAC晶片!

Directstream Junior拥有极佳的组装品质,机体紧密、坚实、很有质感。面板右方文字显示器平时用来显示音量与数位音讯格式,旋钮则用于控制音量,以显示幕左方的按钮搭配旋钮则可作功能设定与讯源切换。除了在面板控制之外,Directstream Junior有配备遥控器,包含开关机、讯源选择、音量控制、平衡调整、相位切换、显示幕亮度设定与静音操作功能

本机配备的输入端子多达六种:网路端子可用于网路串流音乐播放与控制;USB Type B端子则能对应从PC送出的数位音讯;Toslink光纤输入能让本机作薄型电视音讯输出的数类转换;数位同轴与XLR输入则可接入您既有的CD转盘、BD播放机或其他讯源器材。I2S目前的通用性不高,它的特点是同时传输数位音讯与时钟信号、时基误差比S/PDIF低很多,PS Audio DirectstreamMemory Player(SACD/CD转盘)就有I?S输出端子,只要用HDMI线连接本机即可Directstream Junior採取与PS Audio现役旗舰Directstream DAC(2014年推出、价格本机贵很多)相同的技术与电路架构,在Directstream DAC上市之前,设计者Ted Smith花了七年时间研发,终于得以实现他的想法。在我看来,Ted Smith设计的特点在于把一且变得「单纯」:典型的多位元数类转换电路就算不提DAC晶片的处理过程会造成多少问题,在DAC之后的电路(通常包括I/V转换与LPF)还是比较複杂,Ted Smith的想法则是製作「DSD DAC」,即使是PCM输入也一律转换成DSD,这样只要在后面加上LPF(低通滤波器)就能把DSD转换为声频信号了。音响玩家多半认为DSD是「数位」音讯,但DSD是应用PDM(脉波密度调变)、它是以脉波的疏密程度描述连续信号电位的高低变化,因此它可以说是一种「类比的」调变方式,在我看来,Directstream Junior将PCM转换成DSD的过程就是在作D/A转换,只是转换后的类比波形不是大家熟悉的声频信号、而是频率很高的方波。

本机的电路佈局相当简洁,我认为这样的作法对音质很有帮助。交流电源从右后方进入、电源座本身就是一个AC滤波器、能抑制电源噪讯。Directstream Junior以一个环形变压器供电、多组次级圈输出到主电路板前缘的电源电路作整流与滤波,各部电路还有个别的专属稳压电路Ted Smith设计的原理看似简单,执行却相当困难,最大的难处在于能否作出好声音,成败关键取决于数位音讯的处理方式。Directstream Junior能对应CD等级的数位音讯以及Hi-Res的PCM与DSD,在接收介面之后以Spartan-6 FPGA晶片作为数位音讯处理的核心。前半段的工作包括数位音讯的Upsampling(对应不同取样率分别用三段Upsampler),提高取样率、作bit数扩张与缓冲(Buffer)处理,不管是PCM或DSD、取样率多高,都会被转换成28.224MHz/30bit。28.224MHz这个频率很奇妙,因为它刚好是DSD64取样率的10倍、DSD128的5倍、192kHz的147倍、176.4kHz的160倍、对应其他取样率较低的PCM也都是「整数倍」。按照PS Audio的说法,过去为了对应不同取样率的数位音讯必须使用多个Clock、容易产生同步问题、产生时基误差,而它们的设计只需要用单一的高精度Clock、无论任何规格的数位音讯都能达到相同的低时基误差程度,并且它所作的升频处理能让数位噪讯更远离声频范围。

Directstream Junior 以 Sparten-6 FPGA晶片为核心,它会将所有输入音讯上转为28.224MHz/30bit、采取50 bit音量控制,在FPGA晶片处理末段把数位音讯转换成5.6448MHzDSD、输出到主电路板两侧后方的低通滤波电路如果你没有听黑胶唱片的想法,用「可调整音量的」数位讯源直入后级,不仅能省钱、也不用担心前级会对声音造成什么改变,Directstream Junior的设计也有考虑到这一点,在音讯转换为28.224MHz之后,FPGA晶片以Downsampler将取样率降为5.6448MHz作数位音量控制、处理精度高达50 bit,位元数高到这种程度几乎已经完全不会减损动态、音量调低也能维持高讯噪比,并且没有类比音控声道间误差大的弱点与感应杂讯的顾虑,这也难怪PS Audio将它称之为零损失(Zero-Loss)音量控制了。

说到这里,或许有人质疑「它已经把DSD转成了多位元、这还是DSD吗?」我想提醒大家,DSD最大的优点之一在于「高取样率」、能还原出线性更好的声频信号,而且即使将28.224MHz下转为5.6448MHz作音控处理,取样率依然等同于DSD128。在音控之后,FPGA晶片将5.6448MHz多位元音讯转换为5.6448MHz DSD、输出至低通滤波电路。Directstream Junior的低通滤波电路分为两段:先用高速差动放大OPA晶片AD8132(迴转率高达1200V/μs),放大FPGA晶片送出的DSD信号,采全平衡结构、最后以被动式滤波电路将DSD转换为声频信号输出。

此图的中央区块是本机右声道的低通滤波电路,它以高速OPA晶片AD8132先作DSD音讯的平衡放大,随后通过被动式LPF、将DSD信号转换成声频信号输出。从头看到尾,Directstream Junior都没有使用现成的DAC晶片,而是完全贯彻设计者的概念作数类转换,这足以说明PSAudio的技术研发实力。

从整体的电路架构来看,本机与Directstream DAC的相似度很高,主要差异在于:Directstream DAC的低通滤波电路末端有装宽频输出变压器(Junior没有);Directstream Junior「内建」Bridge II网卡、先天具备网路串流播放功能,经过测试,在本机输入选为Bridge II的状态可以顺利播放NAS与PC分享的192kHz/24bit FLAC音乐档案,而Directstream DAC则是将Bridge II网卡列为选购配备。

在数位界面方面,本机以XMOS接收晶片对应USB Audio非同步传输,内建Bridge II网卡、使它也能够成为作为网路串流播放机使用,可使用智慧手机安装第三方App(例如Bubble UPnP或MediaHouse)点选播放曲目

这次我以Bladelius Thor MK-Ⅲ综合扩大机与Marten Django落地喇叭搭配Directstream Junior试听。测试刚开始,在播放CD等级(44.1kHz/16bit)音乐档的时候,本机就已经展现它的特异功能:明明就不是听DSD,但是听起来几乎就像在播放SACD(DSD64)!为了进一步确认、我连续试听比较几张专辑(包括古典音乐、日本流行歌曲与爵士)的44.1kHz/16bit与DSD64音乐档,我很惊讶播放44.1kHz音乐档的绵密程度、柔顺性、音色与声音讯息丰富的程度竟然非常贴近DSD,如果我不是早已知道档案的类型、还真不太容易凭听感认出谁是DSD。随后我又比较不同取样率的Hi-Res档案(包括多位元与DSD),与上一个阶段的试听状况相较,声音的特质几乎没有变化,但是能够感受到音乐档的规格愈高,声音密实丰润的程度愈高、乐器的质感更为精细而写实。

只要搭配器材与调校已经达到一定的水准,我确信试听本机的玩家们绝对能感受到Directstream Junior的独特性,它听起来根本就不像是「数位」讯源,完全不需要播放所谓的发烧片、浮夸地表现动态与能量,只要播放自己想听的曲目、用舒适自然的音量播放1950、60、70年代的录音就会赫然惊觉:这哪像是在听「数位」音乐档?简直像是在播放保存状况极为良好的黑胶唱片!各位都知道类比软体(如黑胶与盘带)是记录连续(线性)的声频信号、相当于「取样率无限大」,而Directstream Junior利用FPGA作数位音讯的运算插补、有效填补了数位音讯时间轴上相邻取样之间的「空乏区」,使修补过后的「单位时间资讯量」达到一般DAC的16倍,等于是用更多、更密集的「点」、描绘出一条连续的「线」,就是因为这项特性使它呈现的声音也更趋近于类比讯源。在声音性格方面,Directstream Junior是属于纯淨无染的类型,它的古典音乐表现让我相当着迷:完全不用催逼音量、甚至于只要比照「音乐厅后排座席」的音量,它就能展现出极高的透视度,让管乐器、弦乐器「轻轻演奏」的声音清晰而柔美地穿透空间,能够充分感受到乐团合奏的复杂与和谐,不像是「经过扩音」、而是非常趋近于在音乐现场直接听到自然乐器的发声,演奏空间中微小声响质感细腻的程度让人惊叹,我理想中的Hi-Res就该是这样的状态啊!在搭配方面,我倾向于选用中性的线材以及中低频厚实的扩大机与喇叭,一方面保有Directstream Junior的灵动与高贵气质、另一方面则能让声音显得更丰润而有韵味。

如果您很喜欢黑胶唱片与盘带的声音特质、但仍然希望能享受更多的数位音乐内容与便利性,除了Directstream Junior之外,我曾经听过具有相近特质的数位讯源器材屈指可数,而本机是其中价格最便宜的一部,并且这款新机还有把CD规格转换成DSD音质的罕见能力,表现自然乐器声响的真实程度更是在相近价位製品中几乎没有对手,无论以绝对音质表现或性价比评估、它都应该获得我们的最佳推荐。

重要特点

1. 对应所有数位讯源均採取DSD数类转换

2. 打破传统架构、没有使用任何一种DAC晶片

3. USB Audio多位元相容最高规格为352.8kHz/24bit

4. 相容DSD 64与DSD 128数位音讯

5. 能调整输出音量大小、可作为数位前级使用

6. 具备网路串流功能、支援UPnP与Roon

7. 美国制造,在Boulder科罗拉多工厂生产

器材规格: 

形式:DSD数类转换器 

数位输入:I2S(HDMI)、同轴、光纤、USB、XLR、乙太网路 

输入取样率:USB/I2S/同轴最高24bit/352.8kHz、DSD64、DSD128。光纤最高24bit/96kHz 

类比输出:RCAx1、XLRx2 

频率响应:20Hz~20kHz(+/-0.25dB) 

总谐波失真:小于0.03% 

尺寸:36x43x6.98cm 

重量:8.1 kg







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