Chord Hugo DAC 設計師 Rob Watts

Chord 老闆 John Franks 與 Chord DAC 部門的總設計師 Rob Watts 在9月29日應台灣代理雅士音響之邀,來到台灣舉行了關於 Chord Hugo 的討論會。討論會分為兩場,上午進行了媒體專訪,下午則與發燒友一同討論關於 Hugo 的點點滴滴。

一開始談到兩人的淵源,John 在某一次的 CES 上認識了 Robert,非常欣賞 Rob 設計 DAC 的才華,希望可以一同合作。而現在 Chord 旗下的產品,幾乎所有的 DAC 都是出自 Rob 之手,在過去 John 對於數位音頻產品總是有所疑慮,但在 Rob 的幫助之下,他非常興奮,現在能夠擁有這麼優異的 DAC 設計。而目前市場上對於 Hugo 的確是佳評如潮,受歡迎的程度也讓 Chord 的生產線有點應接不暇。

身為一個頂尖的晶片設計者,擁有縝密的心思和創造力是非常重要的,Rob 當然也是如此,Hugo 目前使用的 DAC 設計,Rob在許久前就已經花了三年的時間構思和設計,原是要用在別的機器上,但是科技的日新月異讓他改變了這個計畫,新開發的 FPGA 晶片的效能讓他能將原本的計畫更改,基於那三年的努力,Rob 只花了幾個星期就將原本的解碼濾波設計重新搭配上新的 FPGA 晶片,重新整理後變成了 Hugo 的電路設計。

Hugo 的動力核心來自於 FPGA 晶片,如果沒有這個晶片,這一切不會成真。過去的 DSP 晶片無法負擔這麼多的運算工作,而這個 FPGA 晶片內含了16個208MHz的 DSP 在運作,才足以讓 Rob 大展拳腳。一開場 Rob 說了,聽覺和視覺一樣,10% 是接受外來的訊息,剩下 90% 是以大腦處理包含聲音的位置、大小等資訊,如果外來訊息是正確的,大腦便能輕而易舉的處理資訊,John 舉例說他過去有一陣子身體不適有一隻耳朵聽不見,但是單靠一隻耳朵還是能夠清楚地聽見所有聲音,包含聲音的3D位置等等,這就是大腦處理資訊的證明。在音頻設備中,如果產生的訊息失真過大或是噪訊太多,便會造成大腦誤判,最終得到的是錯誤的感受。

CD 的格式是 44.1 kHz,每個取樣率中間隔為 22 毫秒,而大腦的處理速度是 250 kHz,可以處理到 4 毫秒的時間間隔,比現今最普遍的 CD 提供的訊息量大上許多,這就是為何經過正確升頻後,容易感受到更好的聲音,但是傳統的升頻會用上 FIR 濾波演算法,而 Rob 認為這樣產生的音質不足以滿足現在的人。他使用的是自己寫出得更低耗能、高運算能力的 WTA 濾波演算法,傳統升頻通常為 8 倍取樣率,而 Rob 將取樣率提高到 2048 倍,這是為了讓訊號更密集,更圓滑線性。如下圖,聲音波形會因為數位取樣產生的階梯式的誤差,數位取樣的波型會和原始訊號中間產生一塊面積,這便造成失真,而提高取樣率可以更密集將點和點之間的階梯縮小,失真的範圍便減少了。

在 D to A 的轉換電路使用”脈波陣列數位類比轉換器”(Pulse Array DAC),是一個低噪訊的電路模組,為了盡力降低 Noise Floor 的影響,利用 “5th Order Noise Shaper” 降低失真,並且因為 2048 倍的升頻,將噪訊拉高至人耳聽不見的超高頻寬。Hugo 的資料串長度 (tap-length) 可以達到 26,368 taps,大於一般 DAC 的一百倍,taps 越長能夠做到越大的升頻取樣,得到更接近原始波型的資訊,可以獲得的便是更佳的音質,而這都必須依賴 FPGA 這顆高能力運算晶片。

處理 Jitter 上,Hugo 採用 DPLL (Digital phase lock loop)電路,並建立在 FPGA 晶片中,它鎖定訊號的時間只需要 1 毫秒,並且能鎖定相位、分析訊號。Hugo 也支援目前很熱的 DSD 檔案,採用 DoP 方式,把原始 DSD 利用 PCM 的傳輸通道在不轉換格式的情況下送演算解碼並且利用數位濾波做噪聲處理 (Rob 認為 DSD 檔案的高頻雜訊是一個問題)。

HUGO 使用獨立的 A 類放大 OP,採用電池供電,具有穩壓 IC,左右電池各供兩聲道的 DAC 和輸出,使用者能透過異步傳輸的 HD USB 傳輸高達 32 bit / 384 kHz和 DSD 128的檔案,SD USB 可傳輸 24bit / 48 kHz。Hugo的失真率THD and Noise在8歐姆負載,2.5v RMS連續輸出時是 0.001%。

About Ted Chen

MY-HIEND 資深編輯,主要負責採訪與器材測試的工作。