音頻DAC解碼淺談（不用晶元的解碼機才是最牛的）
數字-模擬轉換器（DAC）對數字音頻源如各種CD機、SACD機、便攜播放器和手機等是核心零件之一（雖然不一定貴）。DAC負責把解碼好的數字音頻流，轉換為模擬音頻信號。在這個處理過程中，晶元起到關鍵的作用。
但是，有一類解碼機器，它們里在採用的是全分立電阻網路電路（R2R）。相對一般晶元來說，這類機器就如同NBA相對藍球世錦賽一樣的存在。採用這種方式的解碼機器很少，目前筆者知道的主要有三家。一家是英國的dCS，一家國內的Holo Audio，一家法國的totaldac，還有義大利Aqua的新旗艦解碼Formula（其它歡迎補充）。
一、dCS公司及產品介紹
英國dCS成立於1987年，從創立開始，dCS就在數位訊源和解碼的領域上努力。一開始dCS提供電子軟硬體工程技術給予英國軍方，應用在雷達、聲納等軍事設施，也為商用衛星系統提供高精密電路設計與測試系統的設計，而通過這些技術開發和對於精準度的要求，奠定了dCS在家用音響市場上製作頂級產品的基礎。
1996年，dCS不再滿足於專業領域的生意，決定進軍hi-end家用市場。當年他們以專業機的技術基礎，推出Elagr，這是第一部24/192的數位類比轉換器。Elgar大獲成功之後，他們又以專業機972（D-D也就是升頻器）為基礎，將其操控界面簡化之後，作成家用機Purcell，這是第一部家用升頻器（Upsampler）。繼purcell之後，dCS融合Elgar與Purcell的特色，推出比較便宜的Delius數位類比轉換器。
經歷二十多年的解碼技術發展，數位格式的進步有目共睹，從CD到SACD，取樣頻率越來越高，頻率響應越來越寬，這過程當中dCS功不可沒，這家英國音響廠家一直是高階數位音樂應用的技術推手。在CD以PCM記錄數位音樂的時代，全世界專業錄音室最常見到的數位/類比轉換器，大概就是dCS，等到SACD出現，DSD格式成為更先進的數位格式之後，dCS仍是數位訊源的領導者，率先推出分體獨立的DSD數類轉換器，以1394介面突破Sony鎖定DSD數位輸出的限制。
dCS的民用解碼機器均是以音樂家命名，價格昂貴是其基本特點，那怕入門級的Debussy DAC均要10萬左右，實在不是一般人能消費得起的。
Debussy DAC解碼
dCS現在主售有Debussy DAC，Rossini轉盤及時鐘分體套裝，以及Vivaldi四件套裝以及最新的Batok解碼耳放一體機
1.Debussy DAC解碼
Debussy除了傳統的數碼信號解碼播放外，更對應電腦多媒體應用，具有USB 2.0介面，能通過USB介面與電腦連接，作為外置音效卡使用。
Debussy DAC具有AES3、DualAES(24/192)、SPDIF(24/96)及USB 2.0(24/96)的數字輸入。裝備有專利的非同步USB技術，時鐘更為精淮且jitter更低，能為電腦系統提供更高精度的音頻解碼能力。
Debussy配合dCS頂級機種Scarlatti相同的Ring DAC架構，以多組5bitDAC組合而成24bit/192kHz的升頻解碼，將所有訊號超取樣至2.822或3.07 MS/s，利用配合DAC的精密電阻，提高運算的精確度，將誤差值平均，精確度便會更高。
Debussy DAC裝備有獨家的數字音量控制，可直接搭配後級驅動，具有1組XLR及1組RCA模擬輸出，具有兩組濾波可選擇，提供不同音色選擇。
2.Rossini 升頻CD機及時鐘套裝
Rossini Player可以讀取CD，同時也可做網路串流並且都採升頻解碼處理，仔細一點應該稱之為Upsampling CD/Network Player，不要以為他僅有播傳統光碟片的能力，那就僅窺見了Rossini Player的一半功能。上方的播放機為Rossini Player，下方則是Rossini Master Clock。
dCS之所以能成為數位訊源的領先者，除了與工程背景有關係，更重要的是他們為了音響產品開發出了許多一流的設計，其中以獨家Ring DAC電路為首，Ring DAC與其他品牌採購DAC晶片後再次設計有很大不同，在取樣率的轉換上Ring DAC採取5bit/2.822MHz的特殊規格。
2.822MHz這個每秒取樣次數與DSD相同，dCS認為在這個取樣頻率上聲音的時間間隔夠小，波型可以達到非常接近類比訊號，但是DSD採用的是1bit的位元深度，僅能記錄前後差異，紀錄範圍受到限制，於是將紀錄位置提高了32倍成為5bit，因為每提高1個bit就需要多一倍的晶片組，所以無法無限增加，5bit是他們認為較平衡的數字。
DAC除了規格還包含了類比處理，Rossini的DAC電路板上還包含了電源穩壓、類比濾波、以及輸出級 (A類)，由頭到尾都採用全平衡設計，要成就好聲音在電源與類比部分很多時候比起解碼規格更為重要，而且Rossini所使用的Ring DAC和旗艦Vavildi一模一樣。
dCS設計中的另一個重點是Upsampling，也是許多現代數位訊源常用的訊號處理方式。Rossini將這個升頻內建在機箱中，而Vivaldi則是獨立一個箱體。
Rossini對於接受的數位訊號會一致性的提升至多階DXD超取樣處理，DXD的規格為24bit/352.8kHz，大約為4倍的DSD檔案，Rossini會提升512倍的DXD至32bit/705.6kHz，最終再以DXD或轉換為DSD經過DAC解碼。
Rossini的超取樣處理主要針對PCM音樂檔案，如果是以傳輸方式給予DSD的檔案則不會進行超取樣處理，而是直接播放。
除了Ring DAC以外，dCS的數位處理平台(Digital Processing Platform)和訊號處理(Signal Processing)都非常重視。
dCS對於數位處理平台採用了非常彈性運用的FPGA和ICs，可以自由編程處理平台，幾乎可以在硬體中編輯任何邏輯與訊號處理，因此當想加入新功能時，只需要透過軟體升級的方式就可以更新，有網路時僅需要線上更新。
這個平台是dCS的核心，因為特殊的訊號處理以及與Ring DAC的並行，才得以實現高水準的聲音。
在任何的DAC中都需要濾波或更多的處理使得重建的波型貼近原始，因此許多DAC電路都會受到晶片或濾波器的影響，最終的聲音都會因此產生不同，而dCS特殊的訊號處理則是透過FPGA，將此變數由FPGA控制，而FPGA又是能夠自由編程的，所以不會有其他品牌DAC不可變的聲音影響。
在Rossini Player中已經擁有高精度的時鐘，dCS是非常注重時鐘系統的廠家，從歷代的產品當中都會推出獨立的時鐘器材便可見一般。
他們認為精準的時鐘比控制時基誤差(jitter)更為關鍵，時基誤差的來源為電訊號的傳遞時間不同，訊號延遲致使類比數位轉換器以及數位類比轉換器發生採樣、還原誤差，在實時(real-time)的音樂重播狀態下會產生嚴重的影響。
另一個便是時鐘發出的時脈訊號不夠精準，會使得就算傳輸上沒有干擾產生誤差，也會因為時脈訊號一開始便失准產生失真，因此良好的時鐘系統是非常重要的。
dCS不但使用精準度高的晶體震蕩器(crystal oscillators)，而且非常小心地保護，外在的震動或是溫度的變化都會影響到晶體振蕩器，產生誤差，對於時脈來源必須多加保護，並且讓時脈訊號傳輸到目的地的時候，精準度就如同剛生成一樣，在使用上從電源供應、訊號處理過程都會與主時鐘一致，達到最高的精準度。
3.Vivaldi 2.0四件套
dCS全新推出新升級Vivaldi 2.0超級旗艦數碼系統， 這款4件套裝代表了當今最頂級數碼技術的「不妥協」的顛峰之作，dCS全新Vivaldi Digital Playback System 2.0超級數字播放系統由4台主機組成，包括Vivaldi Transport 2.0轉盤, Vivaldi DAC 2.0解碼器, Vivaldi Upsampler 2.0數字升頻器, 和Vivaldi Master Clock 2.0主時鐘，兼容當今最新數字音頻格式、同時也支持未來的數字音頻格式的解碼播放。
2.0版本Vivaldi新升級包括Vivaldi Transport升級支持到2x DSD升頻技術，Vivaldi DAC裝載全新版本的Ring DAC組件，配合改進的時鐘系統以及新的DSD處理器。Vivaldi Upsampler 2.0數字升頻器配備的雙倍頻的DSD升頻技術、 採用了新升級的獨立網路和USB輸入電路，配備新的播放軟體系統和控制程序，支持2x DSD升頻技術，提高了數碼輸入的性能，支持更多的網路音頻流播放功能，同時增加了新的控制和音樂播放應用支持。dCS會陸續推出後續更新固件，讓擁有強大硬體的Vivaldi 2.0能支持未來更多更新的格式和播放模式，讓使用更靈活便捷。Vivaldi 2.0能提供現今最頂級的技術性能和最優秀的聲音表現。配合雙倍頻的DSD升頻傳輸技術，定製設計的新轉盤和數碼時鐘、DAC部分配備新改進的增益設置、新演算法的軟體和新的數碼過濾器。
維瓦爾第2.0的升頻器能從任何數碼音源(PCM數碼輸入、USB, UPnP網路流，及iPod/iPhone)存取音樂，把它們從原本的取樣率升至高分析度2x DSD。多個可選擇的獨立數碼輸入及濾波器，可以把來自數碼流的聲頻訊號，提升至一個前所未有的高水平。
Vivaldi 2.0的DAC解碼器核心部分採用了自家研發最新改良版本的專利dCS Ring DAC核心組件，完全獨立分離式的平行線路設計，非一般廠家向解碼晶片製造廠購買成品晶片的數位解碼器。採用以多組5bit DAC組合而成超級升頻解碼系統、配合48組記憶體鎖相，dCS Ring DAC技術以多位元的方式來描繪波形變化，具備與原模擬波形最接近的表現，利用FPGA可程式化數碼運算處理核心配合新改進的軟體，讓DAC解碼器的運行速度更高、並提升運算的精確度，更出色的線性表現讓聲音動態及精確度更臻完美。
用家可以通過條件更新Vivaldi Ring DAC，讓FPGA可程式化數碼運算處理核心具有兩組新的映射程序，可以通過菜單簡單地選取適合自己喜歡的運行程序，在表現力、音調等細節上有細微差別，用戶可以根據自己的偏好和配套的設備選擇。最新一代的Ring DAC集多項重要科技成果於一身，使它在動態範圍、減低時基誤差、改善聲道分隔等方面都有長足進步，大大增強了音樂的真實感。
4. Bartok一體機
2018年，英國dCS音樂第一發布了一款集網路串流播放、升頻解碼、耳放/前級等強大功能於一身的Bartok巴爾托克播放器（以下簡稱Bartok）。這款以匈牙利現代音樂領袖人物命名的產品，不但揉合了DSD/DXD升頻及串流音樂播放功能，還前所未有地加入了高保真耳放線路。
Bartok的核心組件採用了源於Rossini系列的Ring DAC數模轉換組件，這個組件有別於一般DAC所採用的D/A晶元，是以高精度電阻陣列組成的R2R模式工作，其操作核心選用了高性能的Xilinx Artix-7 FPGA，並且通過dCS自主撰寫的程序，從而令Ring DAC擁有非同一般的5Bit字長解像力，其性能之強悍遠非一般D/A晶元可以相提並論的。而且Ring DAC的處理速度也遠遠領先時下任何D/A晶元，David介紹現時Bartok上使用的Ring DAC僅發揮了35%的性能而已，未來廠方可以根據數碼音樂格式發展的規格，及時進行軟體的更新，從而令dCS的產品得以長時間保持在業界頂尖性能行列。而Ring DAC的另一個好處，是多段式DXD超取樣和DSD升頻技術，以及PCM6種、DSD4種的濾波模式功能，可以給予用家根據個人喜好調校出不同的音色。
而且Bartok最吸引人的其實是其新一代的串流音樂播放功能，用家只需配合UPnP協議和dCS自行研發的App，便可通過區域網直接播放儲存在NAS的音樂文件，同時可享受TIDAL、Spotify、Deezer等線上音樂服務商的在線高清音樂資源。當然了，蘋果的用戶通過Airplay就能進行無線串流播放。同時，Bartok不但支持Roon，還可對應最新的MQA編碼，性能相當完善。
另一方面，Bartok的機箱採用和Rossini系列相同規格的航天級鋁材製造，並且提供黑色和白色兩種外觀選擇。而背板的數字輸入接線端子更涵蓋了玩家所需：AES、BNC、同軸、光纖、USB、網路介面一應俱全，而且更提供2入1出的BNC時鐘介面。模擬介面包括RCA和XLR各一對，方便Bartok連接各類器材。
Bartok另一特別之處，在於內在了高性能的純A類全平衡耳放線路，這部分線路採用獨立供電，並且配以精密的無損耗數碼音量控制線路。耳放輸出功率達1.4W（RMS、33Ω）/0.15 W（RMS、300Ω）。而全新編寫的操作界面，則可允許用家把輸出電平預算在0/-10/-20/-30dB，而輸出電壓可作0.2/0.6/2/6V等狀態的選擇，意味著Bartok可搭配前級、後級或合併機使用，也可直接連接有源音箱使用。
可惜的是，世界頂級的旗艦音源筆者在音響展上也很少見到，不過公認的世界第一的解碼公司的產品，聲音自然不需要擔心，你只需要擔心自己的錢包就行了。
二、中國Holo Audio
Holo Audio由著名大神Jeff所創辦，他專門的Jeff音頻實驗室在業界現在已經很知名了，不過似乎在國外名氣更大些，在國內只在高燒友中流傳。他家的解碼主要有中端解碼青及高端解碼泉II。
1. R2R中端的青解碼
青解碼分為三個版本，帶解碼耳放、帶解碼及音量及DSD純解碼三種
「青」可以選配兩種核心模組，一種是PCM數字模擬轉換模組，另一種是DSD數字模擬模組。這兩種模組都是全分立的電阻網路型DAC。通過如果選擇了PCM模組的話，其內部源生的數字模擬轉換方式為PCM模式，但是這並不意味著其不能解碼DSD，「青」具備了完備的DSD和PCM之間轉換的功能。也就是說，儘管裝備了PCM模塊，其還是可以解碼DSD信號，只是把DSD信號轉成PCM後，再進行數字模擬轉換。所以，選配了PCM模塊後，只是決定其源生的數字模擬轉換方式為PCM，還是可以同時解碼PCM和DSD信號的。同樣，如果選配了DSD模組的話，其源生的數字模擬轉換方式為DSD，通過內部轉換也可以同時解碼PCM和DSD信號。
由於DSD信號由於無法做數字音量控制，所以「青」選配DSD模塊後不能具備耳放選項。而且，其線路輸出的電平也是固定在最大，不能變化。實際上，市面上絕大多數的所謂支持DSD的解碼器或者解碼晶元，其內部都是轉成PCM處理的。
」青」的數字輸入介面包括，USB（地線隔離），RCA，BNC，AES，光纖，HDMI介面的I2S。所有的數字輸入介面都支持DSD（DOP模式）
筆者曾經仔細聆聽過青的DSD解碼器，播放CD格式。由於CD是PCM格式，所以經過了轉換。在素質上並不能體現青解碼的高素質，更多的呈現味道機的感覺。但是，其素質仍然遠遠勝過筆者常用的雙AK4490解碼器，而在味道上，偏向甜美的聲音深得俺心。
2. 泉II解碼
泉2是由Holo Audio出品的新一代全分立電阻網路式（俗稱R2R）DAC。相對於其前一代產品「泉」，新一代的全分立電阻網路式DAC模塊，小信號時有更低的失真，也具備更快的轉換速度；泉也是世界第一台真正支持DSD1024和PCM1.536M的DAC，其USB界面使用了自行研發的固件，具備超低延時，高可靠的數據傳輸，性能比官方固件高2-4倍；並具有飛秒時鐘；同時改進了數字部分的電源和模擬參考電源。具備超強的性能，100KHz之內高於110db的PSRR和低於0.2uV的雜訊。
泉2的核心DAC模塊是由分立電阻網路構成。其中一組電阻網路為R2R的改進型，負責進行PCM的數字模擬轉換。另一組電阻網路為DSD特殊設計，給其命名為「矢量步進電阻網路」。泉2的這兩組電阻網路均為全平衡結構，正負各一個，分別處於PCB的正面和反面。
泉II採取了動態補償技術，做一個額外的電阻網路，用來補償主電阻網路的精度誤差。通過這種技術，可以使得經過補償後的等效電阻精度達到不可思議的0.00005%。這也是為什麼泉的失真可以低到-114db的主要原因。至今為止，泉是世界上失真最低的R2R型DAC。
筆者曾經試聽過幾天的泉II解碼，聲音果不其然的高素質和中性，解析聲場十分強大。R2R的結構讓它的聲音相當接近筆者以前聽到的高端黑膠的感受。
三、法國Total DAC
Totaldac是一個來自法國的新興的，正在逐漸受到關注的品牌，設計師Vincent是一個從事通信電路設計多年的頂級工程師。Totaldac在模擬部分一樣沒有使用現成的解碼晶元，而是採用高精度的分立電阻搭建成解碼模塊，所有電阻都經過嚴格篩選和配對。
D1 Dual解碼器
D1 Dual每聲道採用200枚高精度電阻來達到極低的輸出阻抗和全平衡設計；時鐘處理方面，設計師採用了通信領域中常用的先入先出（FIFO）技術使得解碼器內部時鐘幾乎不受到外部輸入信號時鐘的影響；數字信號處理上，Totaldac有著自己開發設計用DSP晶元實現的數字濾波器以及DSD-PCM的轉換演算法，配合上分體電源，Totaldac具有熱情奔放的聲音，配合上獨立的時鐘處理模塊，聲音還可以進一步提升。最高支持格式：24bit 192KHz，DoP。
d1 dual解碼也是具備前級輸出的，輸出電平可以調整（通過一個遙控器的加減鍵）。這是一台帶前級輸出、帶耳機口的純解碼。
對了，機器叫做dual的意思大概是因為電源部分是分體的，所以構成兩件套的形式。有意思的是電源分體的解碼器主機一般都是很輕的，因為重量主要是在牛裡面，但是dual的主機還是有點份量的，明顯裡面有較重的金屬部件，因為機殼並不厚重，不是機殼的重量。這是個分立電阻網路結構的R2R解碼，因此裡面電阻應該很多，據說廠家採用的是特殊的電阻，而且從內部圖看，機器的底部用了厚銅板。
四、義大利Aqua的新旗艦解碼Formula
義大利Aqua推出全新Formula Dac解碼器，是Optologic DAC系列的第一款全新D/A轉換系統的旗艦解碼器。
由FPGA(現場可編程門陣列)晶元與4組雙單聲道R2R組件，配合專利DFD直接自解碼技術，不帶有任何數字濾波，輸出端採用全分立元件組成模擬電路，以達到簡單、大頻寬、反應快速、無鈴振、低失真、無負回授得完全純粹乾淨的模擬音頻輸出。提供豐富的數碼輸入介面，支持24bit/384KHz的解碼，定位於高級-頂級市場。
Formula內部電路全部是Aqua自主設計，採用全分立的模塊化設計（未來升級就方便了），是一款當下流行的R2R結構解碼器，無過採樣的設定保證聲音最大限度還原（就是NOS）。自主研發的FPGA晶元，使用了黑科技光耦合器隔離，通過光電轉化，有效避免數字部分和模擬部分相互干擾，數字、模擬部分又分兩路變壓器單獨供電，也是為了避免干擾。不過，Formula不支持DSD。
Formula這台解碼筆者從沒見過，也沒聽過。
其餘筆者所知的還有丹娜弗瑞普斯的TERMINATOR，不過，由於對其公司和這款產品完全沒有見到說明，在此文中就一筆帶過了。
