新音响New Audiophile 2025-12-09 19:18
什么是纯DSD解码器?简单的说,先以FPGA进行数字处理,从头到尾都是纯1bit的架构,没有转换成PCM的过程。这种解码器无论输入源为PCM或是DSD,进到解码器内的第一步就是先升频转换为DSD(世纪格雷DSDAC 1.0最高可到DSD1024/45.2MHz),相当于CD采样率44.1kHz的1024倍,可以让噪讯离开至人耳不可能听到的频域之外。纯DSD解码器虽好,但实践起来难度较高,因此在国产数播产品百花齐放的当下,世纪格雷DSDAC 1.0居然成为唯一的纯DSD解码器。

CD使用的PCM编码,是对模拟讯号先采样,再对采样值幅度量化、编码的过程。简单来说,就是对模拟讯号进行横轴和纵轴的取值,方便转换成数字讯号进行存储和传输。标准CD格式是44.1 kHz的采样率,16位量化位数,相当于1秒内在横轴进行44100次的采样,纵轴进行2的16次方的量化。这个规格被CD的共同发明者索尼与飞利浦在1996年超越,他们宣布了一种新的高解析数字规格---DSD。相比于PCM,DSD采用44.1 kHz的64倍2.8224 MHz高采样率,以及Delta-Sigma(Δ-Σ)方式量化的固定的1bit位深。Δ-Σ其中的Δ指的是增量调制,定义为每次采样时如果采样的数据大于上一个数据,那么记为1,反之则记为0。Δ调变并不能解决波形斜率过大及变化过小的问题,于是科学家在Delta调制器中间加入了数字积分器,后来又用上了多阶的数字滤波器,使采样能力大幅提升。这样一来,纵轴不会出现多位采样,省去转换,引入的失真和噪声更小;而横轴采样频率很高,且采用高速运算,与原始的模拟讯号更接近。

背板的数字输入部分应有尽有
有一些发烧友说PCM的“数码味”相比DSD更浓,可能是因为DSD带来更加丰富的声音细节及更宽的频率响应,数据的连续性显得临场感强,所以更有模拟味。从理论来说,DSD文件通过直解的方式听感的确更好,因为解码过程中无须经过位数转换,可避免来自数字升频滤波器和调变器受电压电流波动及电磁干扰。因此在相同录音的情况下,DSD播放听感比PCM好,减少了PCM播放中的“躁”、“毛刺”等刺激感,相对来说温润自然,更加耐听,更接近原始录音效果。但历经30年,DSD格式的发展并不是非常顺利。一方面,因为编辑等问题使用DSD格式来录制的音乐少之又少,严重阻碍了它的普及;另一方面,SACD光盘售价高昂,而PCM转录的DSD文件又大量充斥着市场,真真假假难以分辨。一个技术的成功,不仅看技术的先进性,也要看实用性,看商业化是否成功。DSD64虽然比PCM 44.1有更高的采样率,但PCM占用空间小,易于存储,且支持设备较多,竞争力十足。SACD光盘上记录的DSD64编码,除了精度较低也有接近音频的近端的带外噪声(23KHz以上的噪声),所以大多数设备会将DSD64转为PCM后再解码,严重削弱了DSD的优势。随着技术的进步,DSD、PCM采样率越来越高,PCM已经出现768k/32bit或更高规格,DSD也有了DSD1024,究竟谁最优秀目前尚无定论,而目前的主流解码芯片几乎都是Δ-Σ方式。

最特别的是与世纪格雷GLD 1.0数字转盘搭配的POW接口,由光纤传递资料,BNC同轴线传递时钟
多年前就有人发现,传统的PCM解码方式线性表现并不完美,很难让每一阶输出都达到相同电压值,其中梯形电阻R2R是较为线性的设计,但因电阻特性很难达到一致,配对过程成本太高。采用激光刻制电阻的Burr-Brown公司,受困于成本与精度无法提升,著名的R2R解码芯片PCM1704在2000年后也画下休止符。PCM解码需要更多错误校正的工作以保持高讯噪比和低失真度,增加许多负担,讯号中稍有误差便会很严重影响声音。DSD的1bit解码比PCM简单得多,大量减少错误发生机会,仅需使用低通滤波便可完成,相对单纯而且能保持线性。目前AKM、ESS公司的解码芯片进行PCM解码时,都使用Δ-Σ调变以得到近似DSD的讯号,既然如此何不直接使用DSD解码方式?
多数解码芯片接收原生的DSD讯号不是问题,但解码过程中DSD仍会被先转成PCM再工作,多了一道工序反而更麻烦。世纪格雷决定采用DSD直解方案,他们邀请国内某大学的数学团队编写了一套算法,透过高速FPGA芯片精确地处理数字讯号,即使输入的是标准CD格式,也会强制转换成DSD128(如果使用Non-Rising直通模式,96kHz及以上采样率会转成DSD256)。而且因为解码核心算法是世纪格雷独家撰写,具备网络远端升级的能力,以后随着FPGA算力提升,世纪格雷可以提供算法升级。世纪格雷设计者邓剑辉说,DSD技术公开的资料极少,他们经过数年的努力从基础入手深入研究,最终才创造出独特算法让高精度的升频得以实现。升频处理后的DSD数据在还原时将更加完整,同时带外噪声的频率被极限推高,可以轻而易举地滤除掉。现在有HQPlayer(提供多种升频算法如PolySync、Pro等和滤波器选项)、Sadie6(Prism Sound开发的专业录音工具)等软件可进行DSD升频,价格比较昂贵或需搭配专用硬件使用。世纪格雷把DSD升频集成在DSDAC中,其升频过程不像PCM升频会加入额外的数据信息,所以世纪格雷的DSDAC 1.0算是“无损”的升频,应该不会对声音有负面影响。当然不同算法会带来差异,我在Roon Core中使用了付费的HQPlayer,听感上还是与DSDAC不太一样。

面板屏幕的显示字体清晰大气,右下角的FREQ按键可选择升频模式
总而言之,不管你用CD机或其他数播,甚至是世纪格雷的GLD1.0同步数据数字转盘以POW界面输入,在DSDAC解码器上都会先变成DSD。解码时所有DSD讯号经过Delta-Sigma调变成1bit比特流,最后用LPF低通滤波输出模拟讯号。问题来了,升频到DSD1024看起来很厉害,但噪讯也有可能跟着大幅提高,世纪格雷使用自研的FIR滤波器(有限脉冲响应滤波,虽然运算量比IIR滤波器要大,但线性度高且稳定),透过计算方式解决PCM常见的实时运算余裕度不足的问题,有效压低20-100 kHz频率范围内的噪讯。为了保持低噪声与线性度,世纪格雷在设计中结合了高速对称的运放与被动式输出滤波器,整个线路看起来比其他解码器复杂许多。另外世纪格雷强调,整个过程只用一个超精密飞秒主时钟,拥有低相位噪声、低时基误差的优点。

DSDAC 1.0超级时钟版与豪华版都是双线性电源结构
其实FPGA已经可以对讯源的时脉误差(Jitter)免疫,因为FPGA会重新运算,修正数字讯源原有的失真。世纪格雷在DSDAC 1.0上又增加了同步直接时钟(Straight Clock)与时钟阻断二项技术。据设计者邓剑辉介绍,I2S音频总线协议中,BCK是位时钟讯号,用于同步音频数据流中每一位的传输时序,确保数据在发送端和接收端之间的精确对齐,它的频率和时序直接影响音频数据的完整性和质量。BCK与DATA(数据)、LRCK共同构成I2S总线,用于DSP、DAC、ADC等芯片间的音频数据传输。另有MCLK(主时钟)通常由晶振产生,是BCK的整数倍(所以有些产品会有对应44.1k和48k二个不同频率的晶振),用于系统时钟稳定性。大部分解码器是将固定频率的时钟,经过一个分频器后得到位时钟BCK后再送入DAC的移位寄存器,由于经过分频后会增加抖动,位时钟BCK精确度很难保证。他认为昂贵的外接时钟在一定意义上是种奢侈的浪费,因为外接时钟提供的是主时钟MCLK,进入解码器后仍需要进行分频处理才能得到位时钟BCK。而MCLK讯号经过同轴线传输会带来不确定的干扰,前后端口的阻抗匹配也会带来负面影响,导致MCLK时钟性能降低,得到的位时钟BCK可能已从飞秒降到皮秒的范围了。世纪格雷的同步直接时钟技术,使DSDAC内部的飞秒时钟不需经过分频器,直接进入DA转换环节的移位寄存器,是最直接高效的时钟运用技术!

音量控制新片由前代的TI改为Muses 72320,+5dB的电压增益由此产生
所谓“时钟阻断”,就是前端过来的时钟讯号被抛弃,解码器直接使用本地生成的飞秒BCK位时钟,既能保持同步,又可以避开损耗巨大的ASRC(异步采样率转换)方式,这个创新思路意义重大。ASRC是许多设计者经常使用的解决方案,主要用于处理不同采样率设备,例如HDMI、SPDIF、USB等不同接口间的时钟同步问题。它会用到一个或多个插值算法,例如线性插值、双线性插值、三次样条插值等,动态调整输入讯号的采样率,避免因时钟差异导致的音频失真或抖动,但使用插值会添加额外数据。虽然原始音频数据没有被移除,但最终对音频质量有负面影响,世纪格雷的方案是在不使用ASRC情况下同步低抖动时钟讯号,保留数据的完整性,前端音源的输入时钟被一个极高精度的本地飞秒级时钟取代,没有经过插值算法,音频讯号的纯度是完美的。世纪格雷说,前端设备如数字转盘、CD机、数字界面等设备的时钟对DAC的性能影响将大幅降低,只要数据没有错误,任何音源在DSDAC 1.0面前都一视同仁。我要补充一下,不同的前端设备因为结构、电源、屏蔽等设计上的差异,连接DSDAC 1.0解码器时仍有可闻的声音差异,dCS、Esoteric等贵价CD机的确是比便宜的蓝光机有更多优势。

金色屏蔽罩里面是独家的同步直接时钟(Straight Clock)模块
前面说了一大串,归纳起来是说世纪格雷的DSDAC 1.0解码器,具备高精度DSD升频算法、同步直接时钟、时钟阻断技术等三项核心独创技术,不但是国产音响中的唯一,放眼世界Hi-End音响也是罕见的创新产品。DSDAC 1.0的输入有二大来源,一是世纪格雷独创的POW界面,一是USB与S/PDIF界面,二种方式均能获取DSD源码。POW界面由接收器、隔离器、数据处理模块、时钟模块、POW发送模块、S/PDF模块、电源等7部分组成。核心技术是将时钟和数据分开传送,由光纤传输音频数据,BNC接口的同轴线传输时钟,解码器端的POW接收模块接收到数据及时钟后,再将它们合成为I2S信号送给DAC。由于使用内部高速串行总线PCIE以同步方式输出音频数据,数据从CPU直连到下一个设备,没有中间环节,所以不会数据出错也不允许丢数据包,100%准确的传递音频数据。这几年来陆续购入DSDAC 1.0解码器用家,几乎都在GLD 1.0数字转盘推出时第一时间跟着入手,他们最清楚POW界面的优点。
如果通过S/PDIF界面(包括Toslink光纤、BNC与RCA同轴、AES平衡接口),是以DoP方式传输DSD64讯号;通过USB则可以Native模式输入最高DSD512的讯号(DSD1024目前还无法传输)。USB采用了XMOS的XU208方案,并带有地隔离功能,与前端的设备实现了地线分离,尽量隔绝前端的干扰。XU208芯片已内置飞秒时钟,世纪格雷又定制了专用驱动,如果无法使用POW界面,USB仍是首选的传输DSD源码方式。DSDAC 1.0也带有HDMI口的I2S接口,因为这不是一个标准的通用接口,世纪格雷把管脚定义设置与欧美常见音响产品相同,同厂的GLD 1.0数字转盘匹配没有问题,但不一定能适用其他产品。

PCM与DSD编码的不同,上图是常见的Δ-Σ方式,下图是DSD直解,越简单失真越低
实际操作的体验,我有几个建议。首先,如果自己有前级功放或连接合并功放,最好把DSDAC的音量输出设为直通,音质上会有明显提升。其次,DSDAC会强制把CD格式的44.1k采样升频至DSD128,更高的96k、192k则直接升频至DSD256,即使换成Non-Rising直通模式,升频也无法取消。既然一定要升频,升频到什么程度比较合理?我认为不要贪心,升频倍数越小声音越自然,DSD1024模式音场会往二侧大幅拓展,乐器结像宽大而不凝聚,舞台深度变得比较平面,适合书架箱系统使用,会带来规模感变大的感觉。反而DSD128模式乐器密度最高,而DSD256模式空间感明显一些,多半我都用DSD256模式。第三,这部解码器可以进行数字滤波模式切换,总共8段,表示数字滤波的阻带频率由低到高。这与ESS解码芯片的快速滚降/线性相位、慢速滚降/线性相位、快速滚降/最小相位、慢速滚降/最小相位、去振铃滤波、砖墙滤波、混合滤波等滤波模式有所不同,不努力分辨其实差异不大,设计者是在考验大家的耳朵啊!还有,播放MQA打开摺叠文件是前端数字转盘的工作,DSDAC可以完全支持。
试用的DSDAC 1.0超级时钟版算是标准版的升级产品,使用了双线性电源,模拟放大使用全对称全平衡传输的Linear equalization线路,当然也有POW接收模块。主要搭配世纪格雷的GLD 1.0数字转盘,以POW界面连接,在我家里主要搭配了柏韵Pure Audio的AirCore数字转盘,它可以添加HQPlayer播放插件,方便比较一下二者DSD升频的声音差异。USB线是Ranko的旗舰RUF-3000,罕见的有源版USB线,内置飞秒时钟与降噪滤波器。即使世纪格雷使用的时钟阻断技术不在乎前端音源,也做了USB接口隔离,事实证明用了这条USB线后低音变得饱满雄壮,所有乐器都浑厚结实有力,甚至我二个史塔克低音炮都得减少1 dB的音量才显得平衡。这条USB线足以买二部DSDAC,不再我们讨论范围,我的意思是使用POW界面连接可以万无一失,确保100%准确,如果换用其他输入,前端的设备与接线仍会带来影响。
DSDAC 1.0超级时钟版与我试用过的所有解码器声音大异其趣,一上阵就表现出圆滑、柔美、温润、松弹、饱满等特质。如果与RME等专业器材比较,DSDAC实在不能说绝对中性,它带给我们更多的是一种自然流畅的舒服听感,背景干净无染,空间细节清晰、乐器轮廓不特别锐利但很立体,而且动态表现很好,轻轻松松就能掌握音乐起伏变化。日本《立体声》杂志发行了一张《Hi-Res Reference》测试碟,由萨克斯风、钢琴与架子鼓组成的三重奏演奏几首耳熟能详的音乐,还加入一些森林声响。在参考的艾美DMP-80一体式数播上,细节非常丰富,前后层次感优异,低频的线条与凝聚力非常好,打击乐器的冲击力迅猛快速,萨克斯风激起的空气弥散四周。经透过DSDAC好似相机前加了柔光镜,该有的音乐表情丝毫不减,但高频的火气减少了,低音的勇猛变斯文了,钢琴的光晕色泽更讨人喜欢。
《立体声》的测试碟是DSD256文件,需要在DSDAC上升频至DSD512才有声音,干脆一口气再找来二张美国RR唱片的DSD256文件,分别是犹他交响乐团演奏的马勒第一号“巨人”交响曲,还有匹兹堡管弦乐团演奏的萧士塔高维奇第五号交响曲与巴伯的“慢板”。原生的DSD256录音很少,大编制管弦乐团又录得好的更少,后面一张唱片获得2018年葛莱美奖最佳古典演出与最佳录音工程奖,音效有保证。马勒“巨人”交响曲直接从第四乐章开始,第一个音符就是乐团咆哮强奏,揭开末日毁天灭地的场景,铜管群与打击乐器掀起惊涛骇浪,层层堆栈出管弦乐团雄浑的能量,反覆的重击一波波袭来。最终定音鼓缓缓变弱进入宁静,铜管温暖的衬底,弦乐群带出轻飘飘的音符在空气中舞动,进入天堂一般的场景。这是一段能绝对展现音响气势的音乐,起伏对比很大,DSDAC 1.0解码器的效果太棒了!在弦乐群与铜管群交互咆哮,定音鼓快速重击的场面,强大音压下依然层次分明,情感起伏鲜明而剧烈,所有乐器力度细腻兼而有之。相形之下在Roon Core上面运行HQPlayer软件,由于可调整的升频变量太多,听起来反而不如世纪格雷来得轻松自在。
换肖斯塔维奇登场,第五号交响曲当然选第四乐章,猛爆的旋律有如战争场面一般,开大音量让动态燃烧出来。管弦乐团以斩钉截铁的速度向前冲杀,奇特的和声带出冷冽场景让神经紧绷,强奏时火力庞大,小声时却宛如弦乐四重奏般恬静优雅,冷热交替变化激昂。整体风格比较温暖绵密柔和的DSDAC,大开大阖的气势上不如参考机,速度与冲击力也比较克制,但胜在不噪不闹,即使声震屋瓦老婆都要开骂了,我也一点不觉刺激,反而还挺享受那接近音乐厅的巨大能量。第二段巴伯的“慢板”,刚开始音乐轻飘飘地无边无际,音符没什么重量,随着渐强的声响,弦乐群的声部交叠越来越厚重也越来越紧绷,把合声向高低两端撑开,在反覆翻腾的旋律中,DSDAC带来的音乐感染力是如此之强!当弦乐群拉到顶点之后逐渐和缓下来,在宁静之中收尾,不着痕迹,我发现原来DSDAC可以如此余韵无穷。
再来一张《立体声》杂志发行的谷村新司专辑,原是2012年为出道40周年所发行的《Shinji Tanimura with PIANO MY NOTE》专辑,歌手谷村新司与钢琴家石坂庆彦,以最直接纯粹的现场方式录音,用声音与琴音间的空白与呼吸,描绘出情感的深度与张力。第一首“星”(昴)仿佛是毫无遮掩的心灵对话,钢琴铿锵深沉,歌者娓娓道来,极简的伴奏反而让每一个字句更加鲜明。24/48kHz格式清晰记录了紧张与静谧的交错,透过DSDAC播放时录音室的空间刻画明确,高低音场立体,歌者与钢琴仿佛就在眼前,宁静的背景干净深沉。不过深深打动我的,却是DSDAC解码器表现出的“流畅连贯性”,你可以说它是模拟味,也可以说那就是现场,参考机上面Hi-Fi性更好,钢琴的尾韵残响更长,我反而感受不到那份有生命厚度的情感。

这是DSD直解的好处吗?一些人在炒作R2-R结构的解码芯片,认为它的声音温暖宽松,我的经验是细节不够丰富,线条不够鲜明,背景也不够黝黑。世纪格雷的DSDAC 1.0解码器几乎具备了所有R2-R结构的优点,而音质更平滑有光泽,音色同样温润多汁,低频非常有弹性柔韧,中频则肉感丰盈。升频后的DSD动态起伏没有压抑,速度中庸但非常平顺悦耳,细节则明显胜出。要知道,世纪格雷的DSDAC 1.0超级时钟版解码器只卖二万多元人民币,而不是二十几万美元,上述表现堪称是奇迹!
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