DSD 教父親自剖析 DSD 與 Dream 旗艦數位訊源 Playback Designs 總裁 Andreas Koch 與類比工程師 Bert Gerlach

【全文節錄自「音響論壇 第358期」】

這是我第三次專訪 Playback Designs 總裁 Andreas Koch，不同的是這次負責類比線路設計的 Bert Gerlach 也首度來台，可見他們對於這次 Dream 旗艦系列數位訊源的重視。兩人在來到台灣之前，還先拜訪了香港與日本，Andreas 笑說原本以為這趟行程帶了足夠多的名片，沒想到兩人在來到台灣之前，就全部發光光了，由此也可見 Playback Designs 全新旗艦在亞洲市場的矚目程度。雖然旅途勞累，但是 Andreas 依然與我前兩次見到他時一樣，不疾不徐、條理分明，非常有耐心的說明了這次 Dream 的設計特點。本篇專訪的完整版已經在「普洛影音網」刊出，以下則是集結重點的濃縮精華版。

更接近類比的 DSD 解碼

身為當年制定 SACD 規格的核心人物之一，Andreas 首先說明了 DSD 解碼技術的優勢。簡單的說，DSD 解碼的高頻是自然而和緩的滾降，這種特性更接近類比，也更符合人類的聽感特性。反觀 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。人類聽感對這種失真非常敏感，就算高解析 PCM 將 pre-ringing 推向極高頻領域，pre-ringing 的產生時間也大幅縮短，但是人耳依然可以察覺這種失真。

一般廠製 Delta-Sigma DAC 晶片也具備 DSD 解碼的優勢嗎？Andreas 認為很難。目前只有用 FPGA 搭配分砌式解碼線路，才能進行真正的 1 bit DSD 解碼， 也才能呈現 DSD 真正接近於類比的音質特性。一般廠製 DAC 晶片只有在接收端是純 1 bit DSD 狀態，接下來就將訊號轉換為 PCM 格式，一樣利用陡峭的濾波線路濾除雜訊，也就失去了 DSD 特有的「味道（flavor）」了。

其實 DSD 大部分的噪訊都在人耳聽感範圍之外，就算落在可聞頻段，也會被人耳濾除，因為 DSD 的高頻噪訊是恆定的，不會隨著音樂訊號變動，人耳機制可以輕易的過濾掉這種噪訊。這就像是空間中的冷氣噪音，只要量感低到一定程度，人耳就不會察覺。DAC 晶片廠為了數據漂亮，用陡峭的濾波線路將這些噪訊全部濾除，但是由此產生的 pre-ringing 失真對聽感傷害卻更嚴重。可惜大多數晶片廠只看測試數據，很少有人真正用耳聆聽。

4 倍 DSD 的問題

值得一提的是，Andreas 雖然大力推廣 DSD，但是他卻不贊成將 DSD 的取樣率提升到 4 倍以上。Andreas 說明，當 DSD 從一倍提升到兩倍，每一次取樣的訊息量減半，但是噪訊不變，訊噪比其實變差了，但另一方面，高頻延伸從一倍 DSD 的 20kHz 提升到 40kHz，我們聽到了更多有意義的音樂訊息。相較之下，兩倍 DSD 的優點明顯大於缺點。

但是進一步提升到四倍 DSD 時， 每一次取樣的訊息量更小，已經很接近恆定底噪了，但是高頻延伸從 40kHz 提升到 80kHz，對聽感上的幫助卻幾乎無感。Andreas 曾經做過實驗，用四倍DSD直接輸入1 bit DSD 解碼線路，結果證明噪訊對聽感的確已經造成負面影響。由此可證，四倍 DSD 的缺點已經大過優點，並非最理想的 DSD 格式。

Andreas 認為 DSD256 的問題非常類似數位相機的感光元件，數位相機不斷往高畫素發展，但是在相同尺寸的感光元件中，畫素越高，每一個畫素接收到的進光量越少，由元件產生的恆定噪訊相較之下越大，此時必須搭配速度更快的處理器，才能消除噪訊提升畫質。簡單的說，數位相機的畫素提升，其實是跟著速度更快的處理器一同發展的。用數位相機的例子，或許更容易理解 DSD 取樣率提升所遭遇到的問題。

MPD-8 可以對應 DSD256 嗎？其實是可以的，如果訊號來源是 DSD256， Andreas 認為將它降轉為兩倍 DSD 太可惜，所以它特地設計了另一套低通濾波演算法，藉此提升四倍 DSD 的訊噪比。

改採 D&M 轉盤

這次 Dream 系列與前代的最大差異之一，是 MPT-8 轉盤使用了日本 D&M （Denon & Marantz）製造的轉盤機構， 主要原因之一是 Esoteric 不再對外銷售轉盤給其他廠家使用，所以 D&M 製造的轉盤成為唯一選擇。Andreas 說他原本也考慮使用 Oppo 的轉盤，它的耐用度很好，而且支援兩倍 DSD 讀取，但是塑料元件太多，需要大幅改造。沒想到 Oppo 日前竟然宣布停產藍光播放機，還好當初沒有採用 Oppo 的轉盤。

D&M 的轉盤則是完全針對音樂播放而從頭設計的製品，所謂「從頭設計」，意思是 D&M 的轉盤不是從一般 DVD 轉盤改裝而來。 一般消費級 DVD 轉盤在設計時，預設的使用頻率極低， 以一週看一片光碟的頻率計算，使用壽命頂多兩年。但音響迷一天可能就要聽 3 ∼ 5 片 CD，在這種狀況下，DVD 轉盤的使用壽命更短。所以 Andreas 特別強調 D&M 轉盤是針對音樂播放的需求而設計，D&M 自家數位訊源也使用同樣的轉盤機構，耐用度無需擔心。

不同的轉盤機構，對聲音是否會有影響呢？Andreas 說他不否認轉盤的機械結構的確可能影響聲音，但是轉盤對聲音的影響在 MPT-8 身上已經被降到最低。MPT-8 的轉盤後端設有 buffer 暫存區，可以重整所有輸入訊號的時脈。另一方面轉盤的機械與電路干擾也被徹底隔離，所以轉盤對聲音的影響並不明顯。

PLink 搭配獨家相位鎖定技術

Dream 系列的另一個特點是使用了 PlayLink（簡稱 PLink）數位傳輸介面。這種介面以 AT&T 玻璃光纖為基礎，不過內部光纖結構與介面設計都不相同，PLink 是目前唯一可以傳輸 PCM 384kHz 與四倍 DSD 高解析原始（Native）訊號的介面，其他介面如 AES/EBU、HDMI 等都無法辦到。除此之外，利用光纖傳輸，可以完全隔離前端訊源與外界的電氣雜訊，也是採用 PLink 的優點。

所以 PLink 是最理想的數位傳輸介面嗎？Andreas 特別強調，前提是必須搭配他設計的光電解碼（decoding）與時鐘處理線路（clock generator）。一般數位輸入介面必須使用 PLL 迴路鎖定訊號相位，但實際上訊號的相位是不斷改變的，PLL 的相位也必須配合不斷變化，這時就容易產生時基誤差。一般 PLL 根本無法區分訊號本身的相位與 jitter 的相位變化，所以 Dream 系列捨棄了傳統的 PLL 線路，利用獨家技術將訊號本身與時基誤差區分開來。這種技術必須同時利用實體線路與 FPGA 進行控制，運算技術非常複雜，PLink 就是為了搭配獨家相位鎖定線路而開發的數位傳輸介面。

MPT-8 的數位輸出、輸入介面非常齊全，光是 Ethernet 網路串流介面就有三個，令我好奇的是，為何要將網路串流設在 MPT-8 轉盤，而不是設在 MPD-8 數類轉換器呢？Andreas 解答，DAC 必須盡量與一切非同步訊源隔離，才能將干擾降到最低，所以將一切可能產生干擾的訊號輸入集中在 MPT-8。Ethernet 使用的 25MHz 傳輸協定與音樂訊號的處理頻率不相同，所以最好設置在轉盤，再用 PLink 傳輸隔離雜訊干擾。簡單的說，MPT-8 是數位訊源的「髒盒子（dirty box）」，MPD-8 則是排除一切干擾的最純淨電路環境。

將 DSD 升頻到 50MHz

MPD-8 數類轉換器的數位處理與升頻技術有何特殊之處？Andreas 分 DSD 與 PCM 兩方面說明。先說接受到 DSD 訊號之後，MPD-8 會利用獨家技術升頻為 50MHz，請注意此處的「升頻」與 PCM 的升頻概念並不相同，並沒有改變 DSD 的格式，之所以提升到 50MHz，只是為了之後的數類轉換預作準備，讓接下來的 1 bit 分砌式解碼線路可以更輕易的轉換為類比訊號。

再說接受到 PCM 訊號之後，會先進行一次 16 倍升頻，將 CD 品質訊號提升到 705.6kHz 的高取樣 PCM，接下來再轉換為兩倍 DSD，之後同樣提升到 50MHz 並進行 1 bit DSD 解碼。

為何要提升到 50MHz？Andreas 說這是目前技術所能達到的最高取樣頻率， 主要限制其實在於時鐘震盪產生器。一般石英震盪時鐘的最高震盪頻率可以達到 30MHz，超過這個頻率之後，已經無法依靠石英本身的震盪，而是要靠石英震盪的泛音（overtone）來達到更高的頻率，此時準確性將大幅降低，失真與時基誤差大幅提升。這是技術限制，石英切割已經不能再薄，太薄將會非常容易損壞。

唯一採用 MEMS 的數位訊源

為了突破這個限制，MPD-8 這次改採 MEMS（Microelectromechanical System Oscillator）微機電震盪器，這種時鐘看起來像晶片，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、溫度變化的影響，如果正確使用，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，Playback Designs 做過實驗，發現將 DSD 提升到 50MHz 時特性最好，於是把升頻取樣率定在 50MHz。

既然 MEMS 這麼好，為何其他數位訊源廠不使用？Andreas 認為 MEMS 的特性非常符合 Hi-End 數位訊源的需要，但是 MEMS 並非用於音響領域，許多設計者對這種元件並不熟悉，而且價格比一般石英震盪器貴上好幾倍，消耗功率又比較大，所以目前可能只有 Playback Designs 在數位訊源中採用 MEMS。

相較於市面上的頂級數位訊源大多採用外接時鐘設計，Playback Designs 為何一向堅持採用內建時鐘？Andreas 認為外接時鐘的概念來自專業錄音室，錄音室必須整合錄音、混音、影像等等各種數位設備，所以必須靠外接時鐘統一控制時脈同步。音響迷一直認為錄音室器材的品質最好，所以也把外接時鐘的概念帶進家用系統中，但其實這對家用數位訊源是沒有必要的。最理想的時鐘必須盡量靠近 DAC 線路，如此才能盡量避免導線的容抗與阻抗變化干擾，也避免數位線傳輸時所可能受到的外界雜訊干擾。外接時鐘透過導線連接，雜訊干擾與時基誤差將大幅提升，對於重播並沒有幫助。

運算能力超強大

Dream 系列的 FPGA 技術也有大幅升級。Andreas 認為採用 FPGA 的最大優點是可以不斷改良、更新數位運算技術。5 系列當年使用了當時最先進的 FPGA，十年間韌體升級超過 20 次，聲音表現不斷提升，這是廠製 DAC 晶片所無法做到的。新一代的 Dream 系列使用了運算能力更強大的 FPGA，MPD-8 光是數位線路就使用了兩顆最新 FPGA，類比線路左、右聲道也各使用一顆（Andreas 將分砌式 DSD 解碼線路也歸類為類比線路，所以這裡也需要 FPGA 進行控制），總共使用了四顆 FPGA 晶片，不但可以運行更精確的數位處理技術，也讓 Dream 系列的未來升級空間大幅提升。Andreas 說他一直希望嘗試將 PCM 的升頻提升到 32 倍，在超強大 FPGA 的幫助下，這些升級計畫都可以實現。

除了 FPGA 之外，Dream 的實體 DSD 線路也有升級，雖然 1 Bit DSD 解碼的基本架構與前代相同，但是這次採用了雙差動線路，還使用了精密度最高的元件與誤差極低的金屬皮膜電阻，搭配 MEMS 時鐘，讓數類轉換的精確性得以大幅提升。值得一提的是，MPT-8 與 MPD-8 都有錄音功能，只要連接電腦，就可以用專用軟體將 SACD 轉存為 DSD 檔案，只不過讀取與轉檔速度比 Sony PlayStation 慢上許多就是了。

分體式的 MPT-8 / MPD-8 與一體式的 MPS-8 SACD 唱盤有何差異？Andreas 說分體式的最大好處是可以將外接訊源全部集中到 MPT-8 轉盤，將雜訊與 DAC  線路完全隔離。此外，分體式的機箱也有更多空間，可以採用更講究的線路架構。一體式 MPS-8 的轉盤機構就佔去很多空間，剩下的空間只夠設置兩組獨立電源供應線路（數位、類比供電分離），此外也無法設置內建 Server 的 Ethernet 介面，各部線路只能集中在同一塊線路板上，類比輸出也只能採用單差動架構。

OP 與分砌式混血類比線路

這次類比線路工程師 Bert 難得來台，我也把握機會向他請教了 Dream 系列類比輸出線路的特點。Bert 說 Dream 系列用了與前代完全不同的雙差動線路建構，前段是純 A 類，最後才改用推挽 AB 類，主要原因是這種設計的輸出阻抗為 0 歐姆，可以降低線材的影響， 與後端器材也有更好的匹配性。除此之外，Dream 系列還同時使用了分砌式與 OP 元件兩種方式建構類比輸出線路。Bert 知道許多音響迷不喜歡 OP，但他認為 OP 其實並非一無可取，只要用在對的地方，OP 也有它的優點。

MPD-8 配備了三組獨立供電，三組都是傳統線性供電線路，為何不用交換式電源呢？Bert 認為線性電源可以有等同於交換式電源的特性，但是交換式電源不可避免仍會產生雜訊，所以他選擇用傳統線性供電。MPD-8 在左、右聲道與數位線路各設置了獨立電源供應線路，將類比與數位線路的干擾降到最低。

可以跳過前級直入後級

MPD-8 內建的類比音量控制也值得一提，Bert 設計了獨特的 Ladder Type 電阻陣列架構音量控制線路，一般音量控制晶片雖然也是類似架構，但他認為不夠理想，所以還是採用分砌式線路。特點是不論音量大小，都能維持一致的聲音品質。Bert 對 MPD-8 的音量控制技術顯然信心滿滿，建議用家可以跳過前級，用 MPD-8 直入後級，可以得到最好的聲音表現。