谷津Q系列音箱、耳机综合驱动器及DDS技术相关介绍

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谷津總設計--張永能

轉念

     轉個想法，如果訊號源輸出的數位音訊資料SPDIF其音量大小已經經過適當的調整，也就意味著我們音響重播器材中不再需要音量旋鈕這個物件，這將帶來重大的改變。1.系統簡化2.性能提升3.對環境保護更友善4.操作習慣改變。

時機

     音樂(聲音)之數位量化記錄約莫從1980年開始，從CD、VCD、DVD、SACD、DVDAUDIO、BD至今2015年，我們已開始漸漸習慣使用電腦及網路。簡言之：電腦及網路正在慢慢的取代我們以往熟悉的硬體。資料的網路傳輸讓我們逐步忘了光碟或磁帶的存在，既然我們使用具有資料處理及運算能力的電腦(或TV)來播放音樂或影片，為何不運用它來處理聲音大小的計算？若是，這將帶來一點點小小的缺點與諸多美不可喻的優點。

    缺點是您可能再也找不到那個可以控制音量的那台擴大機，對內心所產生的使用疑惑與音響市場產生的交易衝擊。

    我是一個音響工作者，從市場面來看我不希望它成真，但從進化與理想的角度思考，我必須提出這個做法，名為D.D.S(DirectDigital System)。

過度

     大膽的假設：未來的家庭影音設備會是什麼樣的畫面？

     我們先從訊號來源思考，顯示器(具網路串流的TV)與電腦(具資料儲存與處理)這兩樣設備均有一共通性質，那就是可透過網路取得資料與訊息，加上網路的通訊速度迅速成長，也就是透過網路來聽音樂與觀看影片變得合理而且勢必然，相對的CD、DVD、BD等這類屬於一次性的記錄元件，由於購買途徑(與網路下載)相形困難，生產及運輸成本過高，不符環境保護概念等，勢必發行量會越來越少，終將被網路取代因此這類的播放硬體開發也將越來越少，因為未來你的家裡不再需要這些曾經的時代產物。

    既然這些設備即將被淘汰，那後端的器材是否也該重新調整？

    在這兒，必須先解釋一下傳統音響中的前級與後級。遠古以前在那個黑膠唱盤與卡式、匣式磁帶的年代，由於當時的聲音記錄為類比型式，而每一種記錄體與訊號檢知元件所能產生的訊號大小與頻率斜率均不相同，因此有必要為這些不同的來源訊號先行處理與放大至一個統一的訊號強度與頻率響應，然後配上一個訊號選擇切換開關與音量控制，這就是前級的主要功能。將前級處理與放大好的訊號輸出給後級做功率放大，然後後級輸出驅動喇叭(揚聲器)，如此完成一套音響組合。

    1980年代CD上市，卡式與匣式迅速退出市場，而黑膠也漸漸勢微，短短不到十年黑膠從全盛時期轉變為少數音響迷的珍藏。

    前級原本的工作是要將黑膠唱盤、卡式、匣式、收音機等這些訊號源設備先行處理與放大，然當這些訊號源一個個退出市場加上CD播放機的輸出為全頻域的高電平輸出，因此前級的工作越來越簡單，直至最後僅剩訊號選擇與音量控制，因此存廢之間頗為尷尬，遂綜合擴大機紛紛而立，也就是將前級與後級合為一體。但從音響迷的音響情感裡普遍還是認為前後級組合優於綜合擴大機，雖然從學理來看綜合擴大機應該優於前後級組合才是。

    既然前級的功能只剩下訊號選擇與音量控制，而音量控制才是其存在的核心價值，我們何不針對音量控制重新思考？

    如果訊號源的數位音訊輸出其音量已經經過適當的控制，那是否代表著前級的音量旋鈕可以不用存在，既然代表意象的音量旋鈕不存在了，是不是前級也不需要存在？將數位音訊資料SPDIF直接傳輸至後級，同時完成數位類比轉換與功率放大，這就是我所謂的D.D.S。

    D.D.S的影音設備竟是如此簡單，一台螢幕、一台電腦、一對D.D.S擴大機、一對揚聲器，如此足以！

    然！時代的進化可不能用跳的！得一步一步來，首先是現有播放器材如CD、DVD、BD等，雖然使用率越來越低，但要馬上丟棄那是有違使用情感的，設計一種器材既能符合D.D.S硬體其基礎概念又能提升老舊產品的整體品質，變成吾等工程人的重要課題。

                          

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令人振奮的方案與對策

一、32bit數位音量演算

     音量電位器一直是音響系統中極重要的元件，這一百年來多少工程師前仆後繼的投入心血，外型設計師給予多少次的粉飾，都沒改去其原本的屬性，它是一個電阻，一個借由分壓的可變電阻，有個非常小而精細的接點，因此他有很多物理結構與電氣結果上的天限，它可以很平價但要它好一定昂貴，然不論怎麼精細的把它做得再好其現象依然。

    CD的母帶錄音有可能是24bit但CD片則是16bit，在32bit處理對策尚未出現之前採用數位來演算音量其結果是無法令人滿意的，原因在於16bit所能記錄的動態範圍為96dB，在這已經不闊綽的動態範圍裡下參數去計算所得到的結果必然誤差甚大。

數學計算中當結果產生小數點的時候，我們總要開始抉擇四捨五入或保留小數點以下幾位數，還是小數點後全部捨去？而PCM的音量數位演算正是必須在量化的數值去乘以一個参數。當乘數大於1則音量為增加，當乘數小於1則音量為衰減，以二進制的16位元來看，演算後的結果小數點以下必須去除，當量化的數值很大且衰減幅度很少，捨去的小數點往往造成誤差在於數十萬甚至百萬分之一，

例如60009的-10dB(-10dB的參數約為0.315152)。

                60009×0.315152=18911.956368

                                =18911   (16bit記錄結果)

誤差為百萬分之505，

又例如-60009的-45dB(-45dB的參數為0.005604)

                       60009×0.005604=336.290436

                                       =336 (16bit記錄結果)

誤差為百萬分之8636，

由此可知量化數值大者，運算衰減越多誤差越大，那當量化數值小的呢？

例1015的-10dB

           1015×0.315152=319.87928

                          =319   (16bit記錄結果)

誤差為百萬分之27487，

又例如1015的-45dB

           1015×0.005604=5.68806

                          =5

誤差為百萬分之1209656，

明顯的誤差比例更大，以上的結論可知衰減越多則誤差越大，且訊號越小它的誤差比例更大。由於捨去小數點的關係，加上訊號是連續的變化，因此每一筆量化數值在音量演算乘積之後的結果，小數點下第一位有可能為1，也有可能為9當然也有可能為0的整數。捨去小數的結果將造成在連續波形上產生不連續的誤差梯度，顯然在16bit的記錄格式用16bit位元來演算與解碼是不理想的。

    將16位元擴展成更多位元如32位元，如此我們可以運用數學運算技巧，保留小數點以下16位數，這相當於運用32bit學理的192.6dB動態範圍來處理96.3dB的動態範圍，其運算誤差小到幾乎可忽略不計，今日最好的數位處理元件其呈現的品質約莫於130~140dB的動態範圍，簡言之採用32位元來計算16位元即使還是有誤差，那誤差也幾乎落在140dB動態範圍現階段可以呈現的品質之外。

    32位元的錄音意義或許存在，但我們大可利用它的精確性來運算現有16位元或24位元的音樂檔案。如果您覺得CD播放機的聲音品質是可以接受的，想必然如此的運算會更理想，因為…………………….

二、數位濾波

    現今晶片處理能力除了可達32位元其取樣率更可高達384khz，甚至更高，我們可順勢將44.1K的取樣率升頻至352.8或更高，以352.8khz為例，它是44.1K的8倍頻，如果升頻的目的只是將同一個量化的值切割成8段，對成音的結果可說毫無意義，但如果透過推算，它的結果會令人想了就高興。

    從現今科技的眼光來看16bit/44.1K的記錄格式所展開的波形頗為粗糙，若能將一量化的值切成8段同時偵測此一量化值的前後與此一值的相關大小變化(甚至是更多量化值的上升率與下降率的函數變化)，將此函數列為演算參數，即可模擬出更連續的貝茲曲線。

                

有了切割密度更高的取樣，帶來的好處是失真更低且類比濾波的頻率可以設定在遠離人耳所能聽辨的20khz之外。

    以現象論，兩個量化點可以表示出一個頻率的完整週期，也就是44.1khz的取樣率，其可還原的頻率最高可達22.05khz，相對352.8khz取樣率其可還原的頻率為176.4khz，我們很清楚的明白人耳聽不到這麼高的頻率，但在電路製作上這樣的頻寬餘度是很有助益的，它讓很多事變的簡單且美好。

三、類比濾波

    在取樣定理(Nyqusit定理)上高於取樣頻率二分之一的連續被取樣信號輸入時將造成交疊(aliasing)的現象。使訊號重建時產生錯誤為了避免此失真的產生，在線路運用上必須配合理想的濾波器，而此濾波器的設計與製造並非想像中容易，斜率越高相位差則越嚴重。這是我們要把取樣率拉高的原因之一。相同的在訊號重建時依然得使用濾波器來還原訊號。

44.1khz的取樣率可還原的音頻上限為22.05Khz，因為人耳聽力的頻率極限約在20Khz，因此我們將CD播放機的音頻類比濾波器設計參數設為20Khz，為了避免44.1Khz以上的數位雜訊進入放大器造成干擾、毀損或品質下降，往往在此設計的20Khz濾波器其斜率被要求的很高，導致線路相當複雜且相位嚴重飄移。優秀的濾波電路得再配合相位修正器，使得線路更複雜零件使用量劇增，得到了可以接受的斜率與相位差，卻因為大量使用主動元件而增加了互調失真與諧波失真。

    人耳對聲音的的判斷要素是大小聲、頻率高低、失真度與相位差，為了降低失真與相位差所產生的影響，必須減少類比濾波電路的複雜性，並將類比濾波器的頻率設定設置在遠離音頻範圍20khz以外。

    如果在整體架構考量上先將取樣升頻至352.8khz，而且採取適當演算的數位濾波如前節所言，我們可以將類比濾波設在100khz以上，這樣的頻率設定參數遠大於音頻20khz，因為頻率夠高而且離352.8khz還有一段距離，因此類比濾波器的斜率不需太高，線路可大幅簡化且就算有相位飄移，由於遠離了音頻範圍因此對音質的影響大幅下降，這是一舉數得的方法。

四、接地隔離

    為何要針對地做隔離？這裡所謂的地並非地球的地，而是泛指在電子電路中的〝地〞電位，一般的〝地〞電位為0電位。所有電子電路的成立均離不開對〝0〞電位的比較與參考，因此0電位幾乎是所有電子電路計算的基準點。

    但0電位並不那麼單純，理想的〝0〞電位若以波形來表示它應是一條純淨的直線，而且不論你怎麼放大來看都應是如此，但在現實環境下由於沒有絕對0阻抗的導體，因此寄生的電容效應與電感效應便合理的存在。當電流流過電阻便形成電壓差，當電磁穿越電感便形成電動勢，當電子寄存於電容便形成電荷，或許這些電壓都很小但對放大器而言，它都是一個訊號，一個既討厭又無法完全避免的訊號。

    當這個訊號只存在於一單元性的器材裡，工程師們會想盡辦法把這個〝干擾〞降到最低，以致不影響單元的工作品質，這好比掛在牆上的電子鐘，由於它不需要接市電也不需要連接其它器材，因此它不會有接地干擾的困擾。但音響重播可是一連串的轉換、處理、放大的過程，若以舊系統而言它必須從播放機連接前級，再連接後級然後驅動喇叭，如此的一台串一台後端的器材等於接收了前端器材的訊號與地雜訊，而一般的音響系統沒想像中的單純，一堆線的結果往往是這部前級會連接諸多訊號源產品，凡舉DVD、TUIVER、TV等，如果是多聲道的家庭劇院那可就更複雜了。

    後來平面電視與電腦的加入，讓接地雜訊更難控制，從事音響工作多年來這樣的事不知聽了多少回？「我的音響本來好好的前陣子換了新螢幕今天機器燒毀了」；「我的綜合擴大機不接任何訊號時喇叭很安靜，但接了之後哼聲就來了」；「我的音響機殼會電人，但原本不會，前幾天接了電腦之後才這樣的」………。

    這些幾乎都是接地干擾所引起，接地干擾最輕微的是雜訊傳導，最嚴重則是漏電與寄存放電，當我們享受有線電視帶來的頻寬與高畫質時，可曾想過這條Cable線從何而來又掛在多少個電線桿上？並且與多少人的家庭並接呢？

    想要得到純淨的接地是不可能的，於是開始有些廠商做出了一些跟電源接地有關的產品，號稱能排除或濾除接地雜訊，姑且不論事實真偽，我們先要有個最基礎的認知，電源的接地雜訊與訊號的接地雜訊雖然互有相干但卻是不一樣的問題，電源接地最終得仰賴電力公司與房屋建商對住宅接地的認真態度，而無法避免的訊號源接地雜訊只好利用線路技巧來克服，好比阻抗匹配、隔離、旁路等。

    放大器的本質就是〝放大〞，我們將類比播放的振動能轉為電能，(如黑膠唱機)，而這個電能的電壓訊號往往只有幾毫(m)福特甚至是微(u)幅特，然後將這個電能訊號放大直到能驅動喇叭還原聲音，當然放大的過程當中也把前一級器材的接地雜訊一併放大了，因此我們的放大品質一直被接地所影響著而無法達到理想。

    隔離對類比訊號來說是一件大學問，針對接地隔離在以往的對策很少，比較實用的是採用變壓器，由兩組線圈對藕著來相互感應訊號，然線圈有磁滯迴線及頻寬的問題，而且相位飄移明顯，並且為了提高效率必須加入導磁材料如鐵粉心或矽鋼，這又得顧慮到磁飽和的限制，因此一直是不得不才用的產品，訊號用隔離變壓器要精確製造有一定難度，且誤差甚大，品質好一點的價格昂貴因此使用的人相當的少。

    這一大問題在D.D.S系統中可以有很好的解應之道。數位化將微弱的類比訊號改以一連串的〝0〞與〝1〞來記錄與傳輸，而這所謂的〝0〞與〝1〞是被定義為能清楚分辨的高低電壓(位)來表示，一般而言這會是明確的電壓差異，將這差異轉換到光的明暗，藉此來傳輸(例如光纖)或藕合，如此器材與器材之間的訊號地不再相連，斷開接地的連接，數位傳輸的精確性不會有改變，如此訊號的傳輸不再仰賴接地的〝0〞電位為加算點，徹底的把接地干擾完全解決，讓放大器完完全全的去放大該放大的訊號，達到理想的品質。

五、增益

    所謂的增益一般所指〝放大倍率〞

    以100W的功率值，負載為8ohm時其電壓擺幅為40Vp，如果DAC(數位類比轉換器)的輸出為2.8V則放大倍率僅需15倍就足夠了。

    在傳統的前後級音響系統裡，前級的增益約為20dB也就是10倍，而後級的增益為30~35dB，也就是30倍到60倍之間。將前級後級串接起來全部的放大率為300倍到600倍之間，這些放大倍率不會只放大音樂訊號，也會把雜訊一併放大。

    之所以如此是在音響史每一世代新訊源累增的過程當中，為了能符合市場相容性而妥協出來的結構與結果，誰都不願被排除於相容性之外而喪失市場商機，然此一固壘提供給大家易於交易或易於設計的平台，卻也限制了品質進化的可能。

    好比1980年之後CD問市，它的類比輸出被設置約為2V電壓輸出，理應可直接進入功率放大，但我們的做法卻是將之接到前級，先將訊號經過音量電阻衰減然後再放大20dB來輸出至後級再放大，這過程中即使再好的線路，再好的零件也難免會對訊號產生不必要的調變，造成新的失真或干擾，輕者改變了音色重者讓聲音品質劣化。

    D.D.S的概念就是在數位訊號源的最前端就把音量演算(控制)好，因此就不再需要使用類比音量電位器來統一控制每個聲道的音量，省略了這個音量電位器也代表著其後端的20dB前級放大也不須存在，因此將數位類比轉換器的輸出直接接入功率放大，因此放大倍僅需15倍至35倍就足夠了，少了多級不必要的增益，也就少了失真更少了不必要的干擾。

六、單音處理與放大

    如果讓我來決定，在一個固定的距離中安插一部功率放大器，那該訊號線短喇叭線長還是喇叭線短訊號線長呢？我會毫不考慮的選擇喇叭線短訊號線長，因為喇叭單體是4~8(16)ohm的低阻抗，而且阻抗飄移甚大，因此任何微小的導線參數對聲音的品質都會引起變化的，而且無法補救。雖然類比訊號傳輸也有被干擾及容抗、感抗的問題。

    如果訊號線傳輸的不再是類比訊號，而是數位訊號，那就更不用懷疑了。

    如果我們把放大器改為單聲道設計而且內建單聲道的DAC(數位類比轉換器)，那此器材可以緊鄰喇叭使喇叭線得到最短的傳輸，甚至是把器材直接安裝於音箱內，如此對現代人的居住環境是一大福音，可以省略一堆器材所佔去的空間。

    又如果此舉只是一種妥協，那這樣的概念只能算是將就，但如果這樣能達到前所未有的高品質放大，那就會是一種真正的超越。

    以往我們為了將就音量控制的每聲道同步，我們將二聲道或多聲音的類比訊號同時在一個線路或機箱內完成，共用同一組電源，共用同一個接地，因而產生了嚴重的串音(Crosstalk)，而且串音的問題會隨著音量大小而有所不同，這裡並非大家所想像的音量越大串音失真才越大，反倒是在正常的適聽音量準位下，串音失真的比值更嚴重。

    單音設計可以大幅減低甚至完全杜絕串音的產生，原因在於數位轉類比的過程是可以指定只解出其中一個聲道的類比訊號(好比左聲道或右聲道)，因此另一聲道或其它聲道並不會出現在此聲道，由於不存在因此不會被放大而產生串音現象。

    除了喇叭線變短，杜絕串音之外由於將DAC與功率放大直接結合，因此類比訊號無須冗長傳輸，當然被干擾的機會也大幅下降。           

                                   

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如果SPDIF傳輸的音量是可變的

一、不再使用音量電位器

    再把目光回到音量旋鈕身上，當我們輕輕轉動音量大小的同時，這裡富含了多少學問？有電學、人體工學還有美學甚至是一些哲學。

    從電路的角度來看音量電位器就是一個可變電阻，或許更精確的來說應該是兩個可變電阻，透過分壓來衰減音量

當音量最小時代表R1 = 0而R2= 最大，當音量最大時代表R1= 最大而R2= 0。而我們聽音樂時的音量即不是最小，也不會是最大，比較合理的可能是9.5分的R2與0.5分的R1。即使音量開得比較大聲，好比音量旋鈕轉到12點鐘方向，其阻值比例也約為9分的R2與1分的R1（正常的音量電位器為A型曲線），若代入實際的電阻，以20Kohm為例則是18Kohm的R2與2Kohm的R1

這18Kohm等同串連於兩級之間，這電阻的存在確定了A2放大器熱噪訊的增加，再者在電路安排上或等效電路裡都無法避免A2可能有輸入電容或等效輸入電容。有了此電容加上R2則形成了濾波電路，

這個濾波電路直接限制了整套音響組合的迴轉率。音量大小隨時在改變，R2的大小也就非一定值，音量越小R2越大，則迴轉率越低。簡單來說我們期望迴轉率越高越好，在單機(如單獨前級或單獨後級)測量時，由於不必考慮音量大小，迴轉率會是一個固定值，但在整體組合時迴轉率變成一個不確定值且肯定品質是下降的。

兩聲道時左聲道的R1,R2與右聲道的R1,R2想要完全相等是不可能的，以一般VR而言兩聲道的相對誤差有20%並不算離譜，而且在小音量時誤差更大，此乃是碳膜在拓印時或乾燥過程產生的誤差，由於難以避免，因此有些高級的音響器材為了克服此現象，改由固定電阻的級進式波段來取代。此舉確實可大幅降低相對誤差至1%(視固定電阻的誤差)，但缺點是這樣的結構切換段數有限，加工困難人功成本高昂，而一切的努力也只能改散誤差問題，其它的課題依然沒有解決。

    而最令人詬病的是往往是接點老化所產生的接觸雜音，為了防止老化因此往往必須在碳膜上塗佈硫化銅來安定其氧化程度，但塗佈上硫化銅卻使接點精確性下降，又造成誤差上升，這也就是為什麼好的VR會如此昂貴。

    當我們選購音響器材時或許您注意的是音量旋鈕的手感與旋轉質感，或許您不曾想過它困擾著音響工程師100年，就算最直觀的安置位置都須大傷腦筋，為了降低干擾，理論上應該將VR的位置擺放在背板、輸入端子的附近。(那不就把背板當成面板了？)當然從美觀上它不能如此。要嘛是採用連桿將轉軸引至前方，或乾脆將VR安置於靠近前方面板，然後以導線連接，何以如此斤斤計較，蓋因這裡所處理都是微弱的小訊號。

    不如大破大立的 大膽 建立新架構，放棄使用音量電位器，改用數位來運算，我們

很清楚所有數位量化之後其還原的結果，不可能是原來的〝真〞，但我們得評估傳統音量與數位音量之利弊及未來發展。

    物理、電學、材料的限制，VR要再進化有相當的困難度，反觀數位音量未來還有很大進步的空間，即使今日我們都能輕易達到超越傳統音量所能提供的整體品質，答案在於類比的音量控制我們在實驗室裡小心翼翼的呵護，排除一切干擾及左右劣化的可能，所得到的結果32位元數位音量演算法也可達到，然不一樣的地方在於數位演算法即使不在實驗室裡，其演算出的結果也是一樣的好，反觀類比VR離開了實驗是其量測的結果就大量下滑了。

二、不再重複放大失真與雜訊

現今的科技，放大器不可能沒有失真，只是我們一直在進步，失真率從早期真空管的數個百分比到電晶體的百分之零點零幾，甚至是更低的失真率。然傳統音響組合是由多級放大器組合而成，圖(13)中的每一個三角形代表著一個甚至是多個放大器的總成，這之中的複雜可想而知。在單一個個別放大總成裡，我們透過電路技巧、數學運算、採用負迴授來降低失真，但整體的音響組合是無法採用迴授機制的。(註1)也就是說後面一級只能忠實的放大前一級傳來的訊號，這訊號裡有音樂訊號、有失真訊號還有雜訊，可嘆的是每一級線路都在產生新的失真與新的雜訊，而最後的後級功率放大把這些一併放大並驅送至喇叭單元。雖然我們有本事把後級放大器的失真率降到小數點2位數甚至是3位數以下，但我們卻無法改變後級放大器所放大的訊號，是前面累增失真的訊號。

    傳統的音響架構，每一器材間的傳輸主要為類比訊號，而傳輸的過程中極易受干擾，我們就是這樣一級一級的放大著音樂訊號與非音樂的干擾訊號，諷刺的是我們在提供您參考的規格測試中，這些干擾幾乎不存在，因為規格的探測是以單機測量為主，不會有任何一家產品是採完整組合測試，因為這樣測出來的結果一定不會太好看！而且也沒有這樣的測試規範。當您在意一條訊號線有多少價錢時，可曾看過哪一條訊號線標示出傳輸規格或抗干擾的能力有多少？當我們聽著店家老闆講解著某訊號線其用何等稀貴的材質；純度有幾個N、阻抗有多低時，或許我們更該瞭解的應是容抗感抗而不只是阻抗，更應該留意的應該是頻寬與抗干擾能力，而不是有多純或多稀有！

    由於放大器的分散是不得已，訊號之間傳輸被干擾變得無可避免，只是被干擾的頻率往往是音頻以外的更高頻域，由於不容易直接被人耳判別，因此設計師處理的動力也就降低了。然深諳此道的工程師必然瞭解此干擾之利害，只是礙於系統組合架構而苦無對策。

    D.D.S架構裡傳輸的訊號不再是易被干擾的類比訊號，而是數位的0與1，如此被干擾的機率大幅降低，就算被干擾也不容易反應在聲音的品質上。且架構裡只有一個主放大器，放大倍率不高且緊鄰DAC(數位類比轉換器)，這樣更有利於小訊號不再暴露於機體之外受到干擾，暴露在外的機會微乎其微，從此再也沒有重複的失真放大與傳輸干擾。

三、不再有小訊號接點與切換

    由於傳輸的是SPDIF的數位資料，因此DDS擴大機的輸入輸出端子所接收的不是細微變化的類比訊號，而是明確的〝0〞與〝1〞，這樣的改變有助於傳輸的可靠與安定。

    其實接點比導線本身存在著更多問題，接觸不良、氧化、接面阻抗、表面晶相組織磨損等等，當您發現接觸不良而產生雜音或失真時那已是非常嚴重的表徵了，而在此表徵未呈現之前您可知您所聆聽的音質早已一天天的劣化中，只是緩慢不知覺而已。

    D.D.S的數位傳輸並不代表它不再有接點或接續端子的困擾，但可以確定的是① 傳輸的不是微小的類比訊號，因此傳輸損失可大幅降低。② 系統簡化：從訊號源(例如電腦)到放大完成驅動喇叭，整體處理路徑中間的接續點可以控制於2~6個接續點。③ 可以採用電子式切換而不影響數位傳輸品質，對聲音的影響更是微乎其微，解決了切換接點的一切問題。

讓130dB的動態範圍成真

    且不論32bit錄音是否可行！24bit的母帶若以單純數位運算來看是有機會達到140dB的動態範圍。(註2)

    雖說目前尚無DAC能真正達到140dB，但已能有130dB的水平，理論上來說我們的音樂生活應該更美滿才是，但殊不知我們被舊系統束縛，阻止了我們對美好重播的窺望。

    今天的音響真的夠好嗎？暫不考慮錄音的問題，我們的重播設備從CD轉盤、數位類比轉換器(DAC)、前級擴大器到後級功率放大，如果把它們拆開一台一台的看，又如果每台都能擁有130dB以上的動態能力與小數點兩位數以下的失真，把它們串接起來把音量旋鈕轉到最大，驅動喇叭發出聲音，這樣還能是130dB以上的動態範圍以及小數點兩位數以下的失真嗎？把音量旋鈕轉到順時針九點鐘方向的適聽音量，這樣還擁有一樣的高動態與低失真嗎？

    我再也忍受不了自己騙自己，我自信的說我們可以把前級的動態範圍甚至是SN(訊噪)比做到130dB以上，後級也是，但我必須坦承的說當我用正常的音量在聽音樂時那根本連100dB都很難達到。

    誰都沒有錯，我們只是在找對自己最有利的角度來表述自己，然後把問題推給別人。

    我是一個音響重度使用者，只要醒著我總希望有美妙的音樂陪著，我無法忍受明知的錯誤在我眼前發生，更不會退讓對聲音品質的追求，因此我要勇敢的打破目前框架。

    D.D.S並非是針對單一問題的解決對策，而是全盤進化的思維，或許這樣的架構還有在細琢的空間，但應足以應付未來規格在再躍進的可能。

   

【註1】回授是放大器必然的技術，如果放大器沒有受到回授的控制，則放大器將失控直達飽和。回授有非常多種技術與運算方法，運用於各種不同目的的放大器上，因此請不要再認為回授是音響放大器的罪源。回授本身沒有錯，差異在於如何運用。

    【註2】關於錄音的動態範圍：這必須分為兩個面向。一是學理的24bit、一是實務的錄音現狀。以數學來推算24bit其動態記錄範圍為20log 2^24等於144dB。但實務上聲音的音波由麥克風從動能轉為電能，由於此電能非常微弱，一般需透過麥克風放大器加以放大，得到了適當擺幅的電壓再將此電壓取樣及量化，得轉換為數位資料(PCM與DSD，從這裡就以不同的方式來量化訊號)。

在尚未轉換為數位資料之前，同樣存在著干擾及放大器本身失真與噪訊的問題，這些因素形成了錄音時的噪訊底層，(這也就是您聽CD未讀秒時，原本喇叭安靜無聲但一開始讀秒“嘶嘶聲"便伴隨音樂一起出現的原因)，這個噪訊底層等於限制了動態範圍的深度。一般的錄音能達到100~110dB的動態深度已算非常優秀。

锦锋音响

很高興與您一同分享關於Q系列

一段廢話

如同料理，人人好惡不同；關於聲音，閉上眼，每個人的喜好也有所不同！而這喜好差異，有著太多外在和個人因素調變著。

科學人就是愛分析， 想盡辦法降低可能調變的各種因子， 試圖探究無失真還原的可能性，或者挑戰人類感官對於失真判斷的能力極限。

沒有失真！人們真的就喜歡了嗎？

视频: 谷津Q系列數位直入演示

http://v.youku.com/v_show/id_XMTQ4NjcyMDI0MA==.html?qq-pf-to=pcqq.c2c

锦锋音响

陌生的RCA端子

RCA端子中央膠心的顏色，乃用以標示不同訊號的傳輸應用，例如紅色為右聲道、白色為左聲道等等，相關的顏色規範可從維基百科查得。

運用於S/PDIF（數位音頻）傳輸的顏色為橘色。

  但有別以往，D.D.S.的主概念之一，就是在播放源頭就將音訊資料的音量調整完畢，並透過數位傳輸方式傳給接收端，以作為直接訊號轉換與驅動。因此D.D.S.的S/PDIF（數位音頻）所傳輸的，不再只是一種固定於最大音量的聲音訊號。為了避免混淆與錯接，我們將原來的橘色做了些許微調以作為辨識。

  此RCA端子的膠心，內緣為橘色、外緣為白色。駁接於這種RCA端子上的訊號，應被規範於具有音量控制的S/PDIF（數位音訊資料），而其數位傳輸應完全符合IEC60958的國際規範。

一、 數位直入

  Q系列所有的輸入端子均為S/PDIF之數位型式，透過Hi與Low、0與1 的明確高低位差，來進行音訊資料的傳輸。如此一來，資料品質因傳輸損失或干擾而導致劣化的機率即大幅降低，況且不若類比訊號，這種數位傳輸可以允許更長的傳輸距離而不致劣化。更重要的，S/PDIF的封包形式讓後端的器材得到除錯與補正的機會。

Q系列的輸出分為兩種狀態：一是數位資料的再傳輸、二是類比訊號的終端驅動，用以連接喇叭或耳機。

每一台Q系列均配置2組數位輸出，以利系統連接的無限擴充。

二、串級時差

  好比遊戲的語音接龍，當一句話傳給第一個人，而第一個人要把這段話傳給第二個人需要時間，這個時間稱為傳遞延遲（Propagation Delay）。

Q系列的傳遞延遲為5奈秒，換算於音頻上為20kHz時的0.036°，這是一個弦波360°的萬分之一。

三、地隔離

  超越3000Vrms的隔離等級與超過100Mbps的高速傳輸能力，完美地饋接資料而且不再受接地線的牽絆。

  這是0毆姆與近乎無限大的差距，導通的接地造成訊號的串擾，致使最終的類比訊號品質低落。

  Q系列良好的隔離機制，能有效的杜絕來自訊號接地線的干擾，使聲音訊號能完整且完美地解碼與重建。

四、PCM與DSD DOP

  Q系列的傳輸主要為S/PDIF型式，而傳輸格式則可同時支援PCM與DSDDOP。更棒的是，Q系列擁有自動判別機制，因此用家無需手動另行切換。

  在格式支援深度上，則是384k/32bit的PCM與DSD256的DOP。

五、先進的「抖動」管理

「抖動」（Jitter）會影響數位音訊的傳輸與重建的品質。

公式中的tj就是「抖動」（Jitter）， 這世上不可能沒噪訊也不可能沒抖動，簡單來說就是在二維分析上一個為縱向，一個為橫向。

  傳輸中的數位訊號其時基會受到各種形式的干擾，好比導線本身的容抗、串音、電磁干擾、長度、阻抗匹配、鬼影反射等。

  而時脈訊號本身的不安定與不準確也是一種「抖動」（Jitter），其來源如振盪器本身的抖動與誤差、電源的品質、硬件本身的震動、PCB走線與佈局等。

因此抖動與抖動防護的範圍極其寬廣，絕非單一對策可盡全功。

Q系列是對數位傳輸品質極致要求的產品，因此具備完整的Jitter管理與調控機制。

就數位之傳輸與接收而言，訊號來源的抖動大小不可憶測，但透過Q系列先進的數位接收晶片，以近乎無限頻寬的跟循方式與FIFO搭配大容量的緩衝暫存進行排程演算，使編解完成的數位音訊時基誤差能低於50 Picosecond（ps）以下，再進行數位類比轉換，而且轉換單元採取已昇頻的非同步時基，再一次優化抖動的品質。

  所有採用的振盪元件（OSC）均為篩選品，平均的Phase Jitter均能達到0.5PS RMS(12K~20M)以下，並且有理想的Long-Term Jitter與優異的Quality Factor表現。

六、SRC （Sampling Rate Conversion）

  簡單來說，就是取樣速率的轉換。這是一種針對離散時間資料的處理，此數位音訊處理技術早已被廣泛地運用著，例如當電腦同時執行不同取樣率的播放時，便需要運用此技術使取樣速率統一，再輸出到同一輸出介面上。

  Q 系列的SRC，實質是一個數位非同步取樣率轉換機制（ASRC），原則是將輸入數據先升到極高的內部樣本速率，再回降至我們想要的取樣速率來輸出。而針對每一部Q系列的內部運作，這個頻率是384kHz，這裡考究到D/A Converter（數位類比轉換器）的最佳運作速率，同時減低了晶片的MIPS與降低Dto A運算轉換的失真。

七、THD +n -180dB 超低失真的數位濾波

  Q系列的數位濾波採用多重速率數位訊號處理，來建構出取樣速率編解流向。這裡包含兩種主要觀念：一是高速升頻與降頻，二是多相位濾波器群。

而數位低通統計以FIR（有限脈衝響應）來完成濾波並整合這些數列，FIR所需的精確性來自超大容量的「暫存銀行」，用以取得完整參數列，在硬體晶片裡設置大容量暫存記憶體是昂貴的，但我們不計成本地這麼做。

如圖一所示為實測32bit/44.1k輸入、192k輸出的數位濾波FFT圖。

圖一

如圖二所示為實測32bit/44.1k輸入、176.4k輸出的數位濾波FFT圖。

圖二

圖一與圖二的Y軸座顯示了具體的能量位階，其讀值為-180db以下。

如圖三所示為實測DSD64於1倍頻升的FFT圖。

圖三

如圖四所示為實測DSD64於8倍頻升模示數位濾波的FFT圖。

圖四

圖三與圖四 顯示了Q系列8倍頻升模式的具體結果，原20kHz以後的大量高頻諧波被濾除，並且座標能量讀值為-160dB以下。

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八、384kHz/32bit數位傳輸

  這個機制存在於Qv與Qm的數位音訊輸出，在屬性上Qv與Qm不像Q18、Q23著重於功率驅動。Qv主要工作為音量演算、耳機驅動與小訊號輸出，而Qm則著重於耳機驅動。

  Qv扮演者數位音訊處理與音量控制的角色，其輸出有兩種型態：一為類比、一為數位。

而Qv的數位輸出可設定為192k/24bit或384k/32bit，之所以保留192k/24bit輸出是因為除了Q系列之外，目前市場尚無384k/32bit的S/PDIF傳輸，而這樣的高速傳輸速率已經超越了IEC60958的規範極限了。

  不僅僅於數位同軸線，Q系列的光纖端子也同步達到了50Mbps傳輸，這也符合了384k/32bit或者DSD256DOP的高速接收能力。

九、音量+

這個機制產生於Qv，而這又是未曾有的數位音量演算觀念！dBFS代表著最大滿音程紀錄，但不代表著錄音時都會達到滿音程來記錄或發行。史上第一張白金CD唱片—DireStraits的「Brothers in Arms」專輯為了求得好的錄音品質，其輸出音壓電平就遠小於dBFS，而使得與一般CD相比聲音電平小得多，這樣的現象也存在於許多古典音樂錄音。

Qv的音量演算共有110dB的衰減與18dB的增幅，加起來總共128階；外加採用32bit演算，音量控制至此開始可以綿密而精確。

十、四相位差模I/V轉換

Q23運用了四個相位的差和，來完成超高的動態範圍。類比訊號的處理，對於主動元件的要求極度重視，尤其是失真與噪訊比等指標性能。

Q系列使用了失真水平達0.00003 %與 超低噪訊品質之高等級元件，做為I/V Converter的運算基石，使之轉換出純淨的類比訊號，再提供給功率驅動模組放大。

十一Brick Wall磚牆濾波器

Q18與Q23配置了80kHz的類磚牆濾波器，這個磚牆濾波器採用了介於巴特沃夫（Butterworth）與貝賽爾（Bessel）響應曲線的參數設計，線路架構為GIC（廣義合成阻抗變換器）來實現高斜率低失真的要求，並且得到極優異的相位差失真表現。

   之所以設定為80kHz，是因為所有Q系列均採用384kHz之取樣率來解碼，384kHz取樣率所能還原的正弦頻率上限為192kHz，80kHz遠小於192kHz，並且已達音頻上限20kHz的四倍頻。

    高斜率的磚牆濾波器有助於音頻波形擺幅還原的正確性。

十二 R / L 設定

    這個機制存在於Q23，這個新穎的想法實現了串列封包資料各別單一截取的概念。

    同一條數位同軸線內的S / PDIF 資料，可以同時傳輸多個聲道的封包資料。換言之，我們可以在同一數位同軸線串聯多個裝置，而只需在該裝置選擇欲截取的封包資料，即可精確的分列出每一個聲道。

    這有助於產製的品質管理與裝置的靈活運用。

    簡單來說Q23是單聲道的DIPA（DAC into Power Amplifier）透過數位同軸線，您可以無限串聯著，一台串接著一台，僅需在每一台Q23設定欲還原的聲道即可，例如R或L。

十三 音壓預設

    傳統音響旋轉音量的時候，正常操作之下幾乎沒有人會一下從最小旋轉到最大，因為那是一個思想的預期心態而阻止了您的行為。

    但電腦的音量控制透過滑鼠遊標或直接觸控，它可以不連續地點選在音量進程刻度的任何一個點上，當然也可以直接點選於最大無衰減的位置，這可能導致極大的音壓輸出而使人受到驚嚇。

    除了Qv之外，Q系列配置了最大音壓預設的功能，以Q23為例，分別為8dBW、18dBW、23dBW。出廠時會設置於8dBW，此時Q23最大增幅為8dB，假設喇叭效率為90dB/1W/8 ohm，則最大音壓為90dB+8dB=98dB，這樣的音壓等級是可以感覺大聲而不至於不適的狀態。

十四 近乎零的相對誤差

     數位音量演算其每一聲道所演算的參數相同，因此不存在相對誤差的問題，這不同於傳統音量電位器，會在同時控制兩個或兩個以上的聲道時，由於電氣特性與物理結構，而產生聲道與聲道間的相對誤差。

    數位轉換為類比的過程，為了求得更理想的品質，必需以電流（I）的型式來輸出，而增幅驅動的過程也必須把電壓（V）提高，因此就必須有電流電壓轉換器與電壓放大器等電路，而電流電壓轉換器是運用歐姆定律完成，而電壓放大器也是透過由電阻的比值來完成，因此推算到最後我們即可藉由對SMD電阻施以雷射切割來達到0.1%誤差的生產要求。

    而實際上這些電阻於Q系列的使用其相對誤差將小於0.01%以下，這項成果將有助於兩聲道之音場重播與定位的更細微呈現。

十五 串音

    Q23在這項指標可輕易地超越-120dB

    由於完全獨立聲道的資料截取，因此每一台Q23所處理的都是單獨一個聲道的聲音訊號，加上連地緣也完全隔離，使兩聲道間的相互串擾達到前所未有的超高水平。

唯一較明顯的影響，可能將來自對市電供應的要求，Q系列所用的所有主動元件，對電源的抗擾能力（PSRR）都有極優秀的表現，即使是最困難的功率模組也有105dB以上的水平。

良好的串音水平一樣有助於兩聲道之音場重播與聲音定位的表現。

十六 平衡輸出

    Qv與Qm具有平衡輸出端子！

    有別於以往，這個平衡訊號的 0°與 180° 的相位差，是由數位訊號產生，因此彼此之間不存在相位飄移與複製混合失真等問題，故可以達到全頻域相角差衡定180°的相互關係。

    由於目前沒有明確的國際規範，來框架平衡耳機端子接口的型式，因此Qv與Qm提供兩種端子型式：Cannon XLR 4PIN與3.5Φ 3PIN X 2 的型式，使之連接更為彈性化。

十七 2000v / us、0.5A

    Qv與Qm的驅動能力為24Vp-p 與0.5A，並且擁有2000V微秒電壓的上升率與-120dB的失真水平。

    雖然使用高開環路增益的運算放大器，但實務的運算範疇卻是電流電壓轉換的歐姆定律與幫流驅動。

可以這麼說Qv與Qm裏只有轉換沒有放大，這是我們實現純淨無音色添染的方法之一。

十八 AB類放大

    如果能A類那會更美好。

    Q23與Q18採用AB類放大，擁有20A以上的持續驅動能力與理想的失真水平。

    這是一個極高密度的機構，組立設計在18立方公分裡，從熱散逸、變壓器、六個大電容極短路徑佈局，超乎想像的PCB極短路徑與對稱佈線，一切都為了從數位直接轉換得來純淨無音染的聲音訊號，賦予強而勁實不衰退的理想驅動，並且保持在聽閾裡幾乎不添染的忠實放大。

建議

一 縮短喇叭線

   由於喇叭幾乎都是低阻抗，一般而言以標示4歐姆到8歐姆佔了絕大多數。但實際的狀況是從20Hz~20kHz阻抗隨頻率改變而會有所飄移，就以WilsonAudio Sasha為例，其阻抗標示為4歐姆，並於90Hz會產生最低阻抗2.17歐姆，又若以Wilson Audio Alexx為例，其標示為4歐姆，會於2850Hz產生最低阻抗1.5歐姆。

   且不論喇叭線導體具有電感與電容效應，單就線導體的基本阻抗就能產生分壓現象，加上喇叭隨頻率變化阻抗不定，因此各頻率的分壓結果也會不相同，造就驅動上頻率響應的扭曲。

    因此以失真的角度來看，喇叭線絕對是越短越好。如果是Q23，建議可以使喇叭線短至50公分。

    一般的喇叭線長度假設為3米，那麼50公分的喇叭線與3米喇叭線相比則彼此間相差即有15dB之巨。同一條喇叭線原本可能在-80dB之後會造成音質扭曲，改成50公分之後則僅會在-95dB之後產生音質扭曲。

這樣的分析或許粗糙，但足以表示縮短喇叭線對於失真之正面幫助。在以往，您可能很難以50公分的喇叭線連接系統，在應用Q23時您可以輕易達成。   

二、電腦播放SamplingRate by Sampling Rate.

    SRC會改變最後波形的結果而且無法回復，因此除非您的電腦SRC軟體有特別的要求過，否則建議您在設置電腦輸出取樣率（Sampling Rate）時，優先考慮播放軟體其原始檔案之取樣率，並設定電腦輸出的取樣率等於原始檔案的取樣率。例如CD就應該是44.1kHz，讓SRC這項精密的演算工作，交由Q系列來完成。

三、設定為24或32bit

    如果需要使用電腦調控音量則16Bit顯然不足演算後餘數的處置，造成聲音品質劣化，設為24Bit或32Bit可使電腦以更高的位元進行演算，並保留演算後音訊的動態範圍進而得到較理想的控制品質。

    更理想的作法是交由Qv來完成音量控制，因為Qv是真正32bit音量控制!

    由於電腦作業系統與硬體差異甚大，無法保證都是如此。目前可以確信蘋果電腦的OSX Yosemite 10.10.5版作業系統，搭配C系列或直接光纖輸出，都可以正確執行高位元音量演算。

四、有線傳輸

    從便利的角度，無線傳輸是絕對的優勢，但以目前科技進程而言，品質絕對諸多受限，而且絕非單單只是傳輸速率的問題。

    高品質音響的建構是講究的，有線的傳輸相對有更理想且穏定的傳輸品質。

您可以透過搭配特定的接收模組，來完成電腦或手持裝置的無線傳輸，再將其輸出的數位訊號接給Q系列完成播放，但我們還是會建議想要良好的品質，暫時還是透過有線最好。

五、數位音訊允許10M傳輸

    10M只是Q系列設定的基礎，透過更高品質高頻寬的數位同軸線，您可以讓機器與機器之間的距離架設得更遠。

    好比在一個書房，耳機、鍵盤、滑鼠、電腦及螢幕都應該離操作者比較近的距離，而喇叭、擴大機則可能需離得比較遠。

    這代表著Qv、Qm需靠近使用者，而Q18、Q23則需離使用者較遠。您可以將電腦數位音訊連接給Qv或Qm，再傳輸給Q18或Q23而這之間的距離可以長達10M以上，讓空間的佈置與佈線更方便，而且不會有音質上的損失。

六、Bi Amp

    更奢華的作法是各喇叭單體獨立驅動，Q系列可以輕易地完成多部驅動喇叭的Multi Amp架設，達到前所未有的完美。

各喇叭單體的獨立驅動，除了可以降低喇叭反電動勢造成單體間並聯影響，也可降低彼此間阻抗頻率變化的交互影響，使驅動的電能轉換更理想。

    每一台Q系列均配置了2組數位音訊輸出，使Bi Amp運用及連接更方便，再搭配縮短喇叭線連接，這將使整體系統性能更為提升。

七、第一次

    從播放源頭控制音量，整體音響組合没有音量控制或許是您的第一次，您將體驗到極單純帶來的美好，但也可能會有小小的不習慣。

    首先當您連接好了Q系列與電腦或手持裝置，請先將Q23、Q18背後的預設音壓，設為最低的8dBW或Qm最低的6dBmw，再將電腦或手持裝置的音量進程調至1/2即可（建議將電腦的提示音關閉或不使這個音效在裝置輸出）。

Play 播放

接下來就全看您的喇叭了，我們將讓它變成在於錄音工程之後，唯一有音色參數的主角。

希望您也能用您的耳朵感受到我們所追求的一切

雪风

这就是所谓的“沉默中爆发”了吧。。。

清风music

刚在大家坛上看完，可一转台，好家伙这边还是他！！

d7day

“在取樣定理(Nyqusit定理)上高於取樣頻率二分之一的連續被取樣信號輸入時將造成交疊(aliasing)的現象。”

Nyquist都打错了。不是NYQUSIT！

dinupeng

科普文

neverwinlh

技术的写的太多，还是想看看每个产品的具体介绍和参数啊

锦锋音响

d7day 发表于 2016-8-10 23:23
“在取樣定理(Nyqusit定理)上高於取樣頻率二分之一的連續被取樣信號輸入時將造成交疊(aliasing)的現象。”
...

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锦锋音响

neverwinlh 发表于 2016-8-11 08:56
技术的写的太多，还是想看看每个产品的具体介绍和参数啊

8月27日发布会当天会有详细的技术公布

锦锋音响

dinupeng 发表于 2016-8-11 08:17
科普文

锦锋音响

雪风 发表于 2016-8-10 14:57
这就是所谓的“沉默中爆发”了吧。。。

谷津Q系列在技术及声音的呈现，将是一个全新的高度