威虹音响家园

标题: CHORD DAVE 世界最强的解码器 [打印本页]

作者: weihong 时间: 2016-7-17 10:33
标题: CHORD DAVE 世界最强的解码器
2001年，CHORD推出第一代的DAC 64解码器，也是第一次采用64 Bit的DSP来处理资讯，从此CHORD在数字领域开启了崭新一页。最新推出的TheDAVE解码器(Digital to AnalogueVeritas in Extremis)，更号称是世界上最好的解码器，从参数上来看，的确是无敌的！DAVE独特的WTA滤波器经过64bit. 17阶杂讯整形、164000Taps等过程，将数字讯号转为模拟讯号。

这样的处理过程要使用一大块的线路板，它使用巨大的Spartan 6架构FPGA（有750000个逻辑单元），这个FPGA面积是Hugo的10倍，里面有16个客制DSP核心以208MHz的时脉在运作处理庞大的声音数据。

DAVE对应768kHz的DSD/ DXD HD音频格式，除了DAC外还内置数码前置放大器与耳放（用家说推动高阻抗耳机声音一流），总谐波失真仅有0.000015%（2.5V输出），噪声为127dBA，这可是非常非常惊人的指标。

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作者: weihong 时间: 2016-7-17 10:35
不过CHORD的数字产品并非John Franks设计的，反倒是那极其独特的外观都出自老板之手。John Franks说他喜欢各种艺术，旅衙时一有创意就画下来，例如他不喜欢传统CD机的造型，于是设计了圆形的舱盖。但是有想法是一回事，如何去实现又是一回事，由于CHORD的产量不大，又是全机属机箱无法开模具，所以难度就更大了。

不只是要奇特，还要实用，Franks说它们的成本非常高。一个CD舱盖大概由6-7个金属零件组成，由铝合金车制出来再结合，由于精度很高所以看起来像一体成形。铝合金加工厂就在20分钟车程的地方，所以他们可以紧密沟通，配合Franks的奇思妙想制作出CHORD与众不同的机箱。

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作者: weihong 时间: 2016-7-17 10:38
CHORD的功放也很不凡，Franks说他的灵感来自美国宾州的落水山庄（也称流水别墅，1935年由美国建筑师Frank Lloyd Wright所设计，房屋横跨在熊奔溪的瀑布之上）。这位建筑师被别墅兴建地点附近美丽景致深深打动，苍郁的密林和鲜艳的花朵倒映在清洌洌的溪水中，溪水拍打着巨大的岩石，形成了可爱的飞瀑。
Lloyd冥思苦想，最后出人意料地将房子架在了瀑布之上，房子与自然完美的融合在一起，美国建筑师学会将之名为“美国建筑史上最伟大之作”，“一生中一定得造访一次的地点。Franks设计的功放就像房子悬吊在支架上，既美观又可以避震，所以1998年以后CHORD的外观就变成今天这个样子。

作者: weihong 时间: 2016-7-17 10:40
这位电源与功放的专家不想随大潮，1 999年他去美国参加CES展，遇见了英国老乡Rob Watts．他带了一部dpa品牌的解码器参展，Franks慧眼识英雄，一谈之下发现彼此还真是有缘分。

Watts的父母从威尔斯的卡玛森郡Carmarthen迁居到梅德斯通，他们买到房子恰巧是Franks出售的，两家人很快熟识，而Franks则邀请Watts来帮他们设计数码音响。Watts是自由的约聘设计师，平常不在CHORD上班，这种方式带给他更大的自由发挥空间，所以才会有DAVE这样的产品问世。

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作者: weihong 时间: 2016-7-17 10:44
Watts说他在十几岁的时候就已经是个音乐发烧友了，1980年代初期数字录音出现，当时他被那种透明度所吸引，不过问题是听上去音乐性很差，和录音质量优质的模拟录音相比，缺少音乐的感动。那个时候他还在大学学习电子技术，采样理论是一门必修课，所以他意识到数字音频的核心问题是重建和内插滤波器一FIR滤波器。

由于Watts兼修了生理声学与心理声学，他了解到时间上的精确性对人类感受音乐有决定性作用，要使时间性能被处理得足够的精确，需要一个Taps长度足够的滤波器，而这在1980年代是不可能实现的。Taps是数字滤波中电阻、电容、电感阵列阶数，一般解码芯片的数字滤波精确度为256 Taps，而第一代的DAC 64就有1024 Taps，而且很快进步为4096 Taps，你看精密度差了多少倍？

作者: weihong 时间: 2016-7-17 10:45
基于sinc函数理论，如果要达到16bits的精确度，将需要100万个Taps的FIR滤波器，这根本是在开玩笑，不可能达到的。数字音源另外一个难以克服的问题是R2R DAC的电阻匹配精度，小信号将产生大量的失真。

这和人耳的听觉失真情况，以及模拟音源恰恰相反，模拟系统的失真随信号强度增大而增大，而我们的大脑从来都只会迁就耳朵，而不是那台可怜的数字音源。所以早期的CD机声音冰冷、坚硬、攻击性强，绝对谈不上什么音乐性。主要原因归咎于这两个问题一一糟糕的时间精确度和小信号失真。

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作者: weihong 时间: 2016-7-17 10:47
1988年，Watts第一次听到飞利浦的比特流解码芯片SAA7320．采用脉）中密度调制PDM制式，原理上与现在的DSD256相同。Watts说当时惊呆了，CD听起来就像模拟系统一样，顺滑而且有音乐性，从那一刻起，他决定要仔细研究DAC的设计。

很快他就发现，飞利浦的比特流技术并不完美，怎么可能只用256个脉冲，就精确还原一段22微秒的弱高频信号呢？这个数字太小了。所以Watts开始同时使用多个噪声整彤器做试验，最后将它们的输出叠加起来，这样可以得到更高的分辨率，事实证明这种方式确实可以获取更优秀的音质表现。

作者: weihong 时间: 2016-7-17 10:50
同时Watts开始使用FPGA来产生随机数据，再以64 Bit DSP处理运算，这是音响行业最早的同类设计。FPGA技术（可编程门阵列，能透过可编辑元件来实现复杂的解码器或数学方程式）自90年代初开始飞速发展，Watts说1 994年他已经可以在FPGA上做出一个完整的噪声整形器了，而彻底打开了他通向数字音频设计最高殿堂的大门，可以不再受限于市售的各种成品芯片，而专注于所需要的声音表现。

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作者: weihong 时间: 2016-7-17 10:53
不久之后，Watts的脉冲序列DAC成功面世，它的噪声整形速度高达2048飞秒，并且工作于5bits输出状态下，音质表现远强于飞利浦的比特流解码芯片，而且还有更低的jitter敏感度，噪声水平随信号的变化小得几乎不可测量，更低的频带外噪声，这些优势使得模拟电路的设计可以最大程度的简化。

脉冲序列DAC的问世解决了小信号失真和分辨率问题，但是采样理论中关于时间精确性的问题仍然存在。1 999年，这时候FPGA已经发展到可以在其上完成一个完整的FIR滤波器的程度了，于是关键的\NTA（Watts Transient Aligned】滤波器问世了，这是世上第一个，1024 Taps的滤波器，声音有了质的飞跃。

作者: weihong 时间: 2016-7-17 10:55
事实证明，Taps长度不足的FIR滤波器造成的时间精度问题，对声音的影响是致命的，第一台使用WTA滤波器的产品就是CHORD DAC 64。1 5年来WTA滤波器不断在进化升级，采用FPGA胜于DSP的地方就是只要更换计算方式，马上就有新的效果出来。在CHORD最新的旗舰DAVE上面就使用了一颗巨大的FPGA，在设计这个噪声整形器的时候根本没有考虑过它的大小，Watts需要的就是极致。

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作者: weihong 时间: 2016-7-17 11:01
这位天才设计师说，DAVE的结构十分优美，像他第一次见到麦克斯韦方程组一样洋溢魅力。麦克斯韦方程组由四个方程共同组成，高斯定律描述电场是怎样由电荷生成；高斯磁定律表明，磁单极子实际上并不存在于宇宙；法拉第感应定律描述含时磁场怎样感应出电场；麦克斯韦一安培定律阐明，磁场可以用两种方法生成：一种是靠电流（原本的安培定律），另一种是靠含时电场（麦克斯韦修正项）。

很复杂吧？是的，对我们这些物理门外汉来说，简直就是无字天书，你只要知道，理论上DAVE解码器可以还原-300dB的微弱声音（因为失真低至不可测），而模拟线路仅有二个电阻与二个电容，声音的细节与纯净度不言而喻，这绝对是音响史上破天荒的纪录。

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作者: weihong 时间: 2016-7-17 11:04
虽然DAVE解码器的规格参数十分惊人，Watts却说人耳与人脑的医学问题极其复杂诡谲难以捉摸，一些明明听不到的信息但可以被感知，到现在还没有人彻底搞明白究竟大脑是如何处理声波信号的。

所以作为一个技术者应该做的，就是把已知所有可能劣化声音的因素，都削弱到我们能做到的最大程度。喜欢古典音乐的Watts说准确分清每一个声源位置的纵深感、每个音符起始和终止的瞬间、音色的真实感（很多音响设备音色明显都被压缩，失去了乐器原本宽广的色调）和乐器的能量（真实乐器听上去能量充沛．即使音量很小，而在音响系统中这种感觉被彻底粉碎了），这几个要素是他追求的目标。

他认为电声器材界不存在所谓的标杆或者参考设备，因为根本没有这样的东西，你唯一的参照是我们周遭的世界，评价器材的标准就是与真实的声音差足巨的大小。

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作者: weihong 时间: 2016-7-17 11:09
目前CHORD的目录上只有RedReference Mk…、RED Standard Mk…与One三部CD机、一部Blu转盘，其他数字产品以解码器（包括有Mojo、20ute、Hugo TT、Choral系列的旗舰OBD76 HDSD）、网络播放器(CodeX、DSX，IOOO)为主。甚至在CHORDette Dual MC唱头放大器中，还内建了A/D转换器，数字信号可以透过USB或TOSlink光纤输出，显然CHORD已经全盘数字化了。

上面说的很多理论可能大家看不懂，我们透过CHORD旗舰CD机Red Reference Mk…，再用普通的方式描述一次，也许你就能更明白CHORD的技术了。

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作者: weihong 时间: 2016-7-17 11:11
Red Reference的机械拾取系统采用Philips CD Pr0 2，当激光读取光碟上的凹槽之后，就会将凹槽转换成数字讯号，这些数字讯号并非马上进入解码器，而是先送入RAM缓冲器储存，在缓）中器内这些数字讯号会被重整，赋予更精确的时脉（内部使用了三个精密石英震荡器），如此一来时脉误差大幅降低。

CHORD发现录音时取样频率越高会得到越好的声音，可是乐器频率有上限，麦克风频率有上限，人耳听力同样有上限，因此录音时的取样频率高到某一程度之后相对的影响力就愈小了。

作者: weihong 时间: 2016-7-17 11:18
事实上影响数字录音声音好坏的关键并不在于取样频率多高，而取决于暂态时间排到有多精确，目前录音室所能录下的最高频率不会超过200kHz，所以超过200kHz的取样频率都是无意义的，所以Red Reference的取样频率仅是将44.1 kHz提升为176.4kHz。什么是“暂态时间排列”？

以乐器的泛音结构为例，当乐器发出基音之后，在很短的时间中会产生很复杂的泛音，而入耳可以分辨出短至百万分之一秒的时间差，所以我们才能辨认何者是钢琴，何者是小提琴的声音。也就是说暂态时间排列越正确，越能将乐器的泛音正确再生，我们所听到的乐器声音才会更真实。

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作者: weihong 时间: 2016-7-17 11:22
数字奇才Rob Watts认为一般市售数字解码芯片做不到，它们的滤波阶数大约等于256阶而已，而他的YNAT滤波器最高可以达到4096阶，其精确程度远超过一般市售芯片。WAT滤波器是利用一个可编程的FPGA产生随机数据，再经由64 Bit DSP以7级噪音整形处理（先加入听不见的噪音，再把噪音滤除，有点像早期Dolby的原理，旗舰DAVE更用到17级噪音整形），这样即使取样频率只有44.lkHz，也能因为暂态时间更准确而让声音更好听。

一般市售解码芯片的真正讯噪比很难超过lOOdB，而CHORD的解码线路却可以达到120dB以上，旗舰DAVE甚至达到180dB以上。这么高的讯噪比有什么好处？可以让音乐的细节浮现更多，背景更安静，声音当然会更好听。

作者: weihong 时间: 2016-7-17 11:26
可编程的FPGA不但处理所有的数字讯号来源，包括接收解码、相位锁定回路(PLL)、RAM Buffer控制，还配合WTA滤波进行阵列脉冲数字／模拟转换(Pulse Array DAC)。CHORD并没有用现成的解码芯片，VVatts认为分彻式线路可以拥有更宽的线路铜箔，可以承受更大的电流。分砌式线路之间的间隔比较远，可以得到更好的讯噪比。

目前的第四代阵列脉冲DAC采用64 Bit的7阶噪音整形，2048 FS的取样率和改善脉冲宽度调制元件，WTA滤波器会产生更高的输出位数据宽度（例如16Bit输入乘以16Bit系数产生一个32Bit的输出）。

所有传统的滤波器截断输出丢掉很多信息，而通过使用一个64Bit的滤波器和DAC架构，丢弃的东西就变得不重要了。英国dCS也采用类似的解码方式，VVatts却说他的YNAT滤波方式在讯噪比、失真率等表现要更超前许多。

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作者: weihong 时间: 2016-7-17 11:29
对自己产品非常有自信的VVatts说，欣赏CHORD解码器第一个浮上心头的特性应该是那难以置信的轻灵与速度感，以及呈现极大动态的能力。它们的声音轻快细致，加上爆发力十足的暂态表现、精准束结且更加深邃的音场、感染力十足的节奏感，以及从未感受过的对于音色变化的描绘。

最大的特色应该是音乐性，CHORD解码器表现音乐的方式非常使人陶醉且音乐性十足，而且非常非常非常（Rob连用了3个very）令人上瘾，可以无时无刻地播放音乐，引人入胜却又不令人沉溺。最后VVatts提醒，有些人是用“眼晴”听音乐，边听边想说：“这么小的玩意儿肯定不会好声的?”CHORD的数码产品都不大，但是里面所蕴含的技术，却可能是有史以来最强大的！

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