【主題企劃】建構數位流音響系統—數位訊號&硬體規格(二)

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了解DAC的硬體解碼能力
為了聆聽音樂而購買DAC,主要就是希望音樂訊號不直接由電腦撥放,讓電腦只負責音樂檔案儲存與傳輸給DAC,再透過DAC來產生高清的音樂訊號給擴大機。優點是可有效消除電腦主機的高頻干擾,產生更乾淨的音源訊號,同時高規格的硬體解析也提供更多音樂細節。
DAC硬體規格主要標示該機器能解碼多少取樣率的音樂檔。標示上如PCM 24bit 192kHz,即能對應解碼24bit 192kHz以下的PCM音樂檔。目前DAC解碼能力達32bit 384kHz與DSD256(11.2MHz)就算是頂規了,若高於上述數值的大多為內建軟體升頻功能,並標示升頻頻率。因此建議挑選DAC,最基本要有PCM 24bit 192kHz 以上的硬體解碼能力,另外可支援DSD解碼,方便聆聽不同的音樂檔案。

16/44.1kHz CD規格
16/48kHz DVD規格
24/48kHz 錄音室規格
24/96kHz 錄音室規格
24/192kHz 錄音室規格
24/192kHz以上多為提供軟體升頻空間

DSD64(2.8MHz) SACD規格
DSD128(5.6MHz)
DSD256(11.2MHz)
DSD256以上多為提供軟體升頻空間

高規格音樂檔搭配DAC產生足夠的細節
聆聽音樂希望能聆聽到演奏家指尖碰觸樂器的觸感,歌手演唱的唇齒音,錄音現場的空間,享受將整個演唱會搬到家裡的感受。要達到這樣的期望,首先就是要有高解析的音樂檔案。MP3這類的壓縮過的音樂檔案,最容易將這些細節忽略掉。因此Hi-Res Audio推薦的無損音樂檔是目前最佳的音樂檔來源。而要知道這些數位音樂檔的解析度,要知道的就是其錄音取樣率。如大家熟知的CD為以PCM 16bit 44.1kHz進行取樣。而目前錄音室錄製音樂主流為以24bit 48kHz或96kHz進行取樣,高於24bit 96kHz的取樣大多為透過軟體升頻而來,雖然不是透過真實硬體取樣,但製作良好的升頻音源仍可有更高的解析度。另外近年為發燒友所愛的DSD音樂格式,目前主流為DSD64(2.8MHz),提供更高規格的音樂解析度,保留更多的音樂細節。

數位音訊編碼
PCM訊號
PCM訊號(Pulse-code modulation)主要包含取樣(單位kHz)及量化(單位bit),最後編碼成電腦可理解的數位訊號(0和1)。藉由連續時間取樣下(座標X軸),記錄當時的振幅大小(量化Y軸)。例如常見的CD,其PCM訊號為每秒於X軸上取樣44100次,Y軸量化16bit(216) ,並在絕對位置上進行取樣及編碼。
如右圖所示,以4bit(24)44100kHz為例,音樂類比訊號在固定時間取樣一次,即x軸的刻度(44100分之1秒)。而每一個樣本則依照演算法,在Y軸對應的數字位置記錄下來,記錄點為距離波形最近的交界處。如圖可記錄樣本為4、8、12、15、14、11、8、7等,以二進位編碼,得到一組組數字為100、1000、1100、1111、1110、1011、1000、111等,這樣就可以由電腦處理及儲存。

PCM轉換

了解音樂檔案格式更能享受高解析音樂
數位發展影響音樂最直接的就是儲存音樂的方式,從幾乎已經消失的錄音帶,近期重新復甦黑膠唱盤,到數位音源的CD,SACD,以及各種可存放在硬碟裡的音樂檔案格式,都有屬於自己獨特的音質特色。了解這些檔案格式,再與DAC搭配撥放才能相得益彰。

常見音樂檔案格式

MP3
MP3檔案是目前最為常用的檔案格式,屬於有損壓縮格式,藉由刪減高音頻段及利用心理聲學原理去除人耳難以察覺的聲音訊號,達到大幅縮小音樂檔案目的。以MP3最高品質的320kbps,高頻截止點約20kHz;多數串流平台提供的128kbps,高頻截止點約17kHz。一首4分鐘歌曲檔案大小MP3 320kbps約10MB;128kbps約5MB。有些DAC有為MP3訊源做優化處理,增加聆聽感受。

MP3 320與128kbps的頻譜比較,可發現128kbps在17k以上的頻率去除了。

WAV
WAV檔儲存為不壓縮PCM訊號,能完整保留PCM訊號的數據,檔案本身可提供非常詳盡的錄音細節。但也因此高取樣率的WAV檔案非常大,一首4分鐘CD品質歌曲檔案約40MB。目前大多數的平台及作業系統皆可支援播放WAV檔案,是極為廣泛應用的音樂檔案類型。

AIFF
AIFF檔目前多用在蘋果公司的作業系統上,檔儲存為不壓縮PCM訊號,高取樣率的AIFF檔案也非常大,一首4分鐘CD品質歌曲檔案約40MB。先今蘋果公司也在推廣其無損壓縮音樂檔

Apple Lossless
若您是習慣用 Apple 系統的讀者,使用上最方便的就是購買蘋果公司提供的音樂檔案了。

FLAC
FLAC檔儲存為無損壓縮式儲存,能完整保留PCM訊號的數據,同時縮小檔案大小,但要開啟播放FLAC檔時須經過類似解壓縮的過程,所以占用設備硬體資源會較無壓縮檔來的多,聲音表現容易受到CPU運算速度影響。一首4分鐘CD品質歌曲檔案約30MB,而Hi-Res音樂檔由於採WAV儲存佔用空間較大,大多會使用FLAC檔儲存。FLAC檔案搭配DAC來撥放,更能聽取到無損音樂格式的優點。

DFF、DSF
乘載DSD的檔案格式,屬於無壓縮檔案格式,這也是目前最高規格的音樂檔案格式。由於DSD取樣率極高,檔案大小相當大,一首4分鐘歌曲,DSD64(2.8MHz)檔案約160MB,DSD256(11.2MHz)則接近500MB的容量。目前能支援直接播放DFF、DSF的裝置並不多,需要第三方應用程式或軟體支援。

要有好音質是需要一點代價的,在數位時代的代價就是硬碟空間。但隨著硬碟技術的發展,連手機都有 512 G的空間。取得高規格的音樂檔案,享受DAC帶來高解析的訊源,是享受專業聆聽的開始。

DSD訊號
DSD訊號(Direct Stream Digital)是一項原屬於Sony和飛利浦的專利,利用脈衝密度調變編碼將音樂訊號轉換為電腦可理解的數位訊號。
將音樂訊號以ΔΣ調變(Delta-Sigma)後的訊號資料儲存,以連續單一位元將波形振幅以超高頻率(2.8224 MHz以上)進行取樣,紀錄樣本僅為0與1,波形正半波以單個0為基底,振幅愈高其相隔紀錄的1就越多;負半波則以單個1為基底,振幅愈低其相隔紀錄的0就越多,如右圖依照波形轉換可記錄為1.0.11.0.111.0.11111.0……。

DSD訊號

升頻可更進一步提升音樂細節與修飾音質
升頻為提升音質呈現的一個方式之一,藉由演算法在PCM或DSD訊號取樣點之間,補上新的取樣點,提升波形還原的完整度。一般升頻建議以倍數升頻,若將CD品質44.1kHz升頻至96kHz,如此非倍數升頻就要經過重新取樣,也就是原先取樣點要重新排列,這會讓升頻後的訊號與原訊號差異增大,至於好不好聽則見仁見智了。但可以確認的是,好的升頻演算法可以提升聲音的圓滑度,降低聲音的銳利感,因此一台有支援升頻功能的DAC,是可以呈現更多樣豐富的音質。

DAC數位類比轉換
簡單來說就是將儲存於電腦裡的數位音源轉換成類比訊號,提供給擴大機訊號輸出,讓揚聲器唱歌。一般電腦主機板上就配有DAC(所謂的音效卡),但由於主機板上有來自CPU、記憶體、顯示卡等高頻干擾,一般電腦並不會特別去隔離這些干擾,導致直接由電腦輸出的音源訊號品質較差,聲音有遮蔽感也無法聽到細節。因此我們推薦聆聽高解析音樂檔時,外接一部DAC,由電腦開啟音樂檔案後輸出數位訊號(0與1),經由USB傳輸線給外接DAC裡的解碼晶片做數位類比轉換,除了可以隔絕電腦本身的干擾,根據外接DAC機器的設計,能夠添加更多強大的硬體功能,給予音質最佳化,並提供不同的器材串接,享受音響系統搭配的樂趣。

先不論筆電或電腦上的音效晶片好壞,就如圖中晶片ALC5651左側就是比電的記憶體,其工作時的高頻率便會影響音效晶片工作,這也是有人說電腦內建的DAC聆聽上有朦朧的遮蔽感。

好的音樂檔案需要有好的硬體來撥放,才會凸顯音樂在製作時,要傳達給聆聽者的感動。挑選一部適合自身聽音樂習慣的數位流工具──DAC,才會讓聽音樂的享受昇華。
DAC挑選上主要有幾項可以參考:硬體規格、體積大小、附加功能及最重要的聲音呈現。硬體規格以主要聆聽的音樂檔案格式為主,選擇適當的取樣率即可,個人建議以您具備最高音樂檔案取樣格式的兩倍為基準,如具備24bit 96kHz的Hi-Res音樂格式,那就挑選可支援24bit 192kHz解碼的DAC,增加日後升頻的可玩性,特別注意若具備DSD格式音樂檔,則建議選擇支援DSD解碼的DAC。
DAC體積大小則關係到佔用空間,若於桌上聆聽毫無疑問選擇體積較小的DAC;用於視聽室則可以選擇體積較大重量較重的DAC,降低大音量播放歌曲時產生振動對DAC造成負面影響。
DAC附加功能將一定程度影響售價,建議依需求選擇即可,不必盲目追求多功能但卻使用不到,反之則要注意DAC提供的功能是否可滿足您使用。選擇DAC除了功能要適合外,最重要的就是DAC聲音走向,額外購入DAC最終目的便是享受音樂,並非享受器材,這部分最好的方式就是您親自前往門市試聽了,個人的文字敘述終究比不上您親身感受。
接下來將介紹高傳真視聽雜誌挑選的6台DAC,介紹每個器材的主要特色、基本功能、附加功能及最重要的音色走向,並附上一些簡單的測試數據,提供更多參考及選購依據,希望能夠給予讀者挑選DAC的初步參考。考量數位流的優勢及能夠支援Hi-Res音樂播放,這次挑選的DAC皆具備以下規格及功能:
1.能夠連接電腦的USB輸入
2.需要額外獨力供電(無法USB供電直推)
3.同時具備至少PCM 24bit 192kHz及DSD64(2.8MHz)的解碼能力
4.具備至少一組RCA輸出

目前主流高階的DAC晶片,大多會先將PCM訊號以ΔΣ調變為與DSD相同的脈衝密度訊號,再經由低通濾波轉為類比訊號,當然這類晶片就能夠解DSD訊號了。

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