挑战数模转换技术上限的享声DAM1核心术 --- 金陵DSP

吴彤

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一、我们迎来了中国制造高端音响器材的一个小高潮？
最近一段时间在我们做的音响器材试听和评测中遇到有一些巧合的因素：一直以来就希望中国设计、制作的音响产品能做一些高端的产品与国外的音响器材抗衡，刚好2023年上半年，陆续收到了一些中国品牌的音响器材，在我仔细地搭配、试听过这些器材后，不由得由衷地发出赞叹！其中有些国产音响器材在发布会或展会、线下演示活动中，也收获了非常好的评价和反馈，这又使我按捺不住内心的自豪感。在这些中国设计、制造的新产品中，包括了以往不被业界和烧友们看好的音响三大件中的信号源和音箱，而本文测试的主角 --- 来自中国南京享声的DAM1 参考级解码器便是其中之一。



在2023年上半年早些时候举办的若干个音响展会上，享声DAM1一炮走红，我在论坛和几个群几乎同时看到有烧友对享声这款解码器的好评......
享声DAM1 + AMC D1 + LPX 的高清数字播放系统，我已经在四套音响上听过了，其中有二套监听音响、二套发烧音响，而近期享声厂家又把DAM1做了一次较大的固件升级，是时候完成这篇试听稿了。



在上半年的时候，我联系享声厂家，等待收到DAM1这台评测样机，但厂家说做出来的第一批机器卖得出乎预料的好，而且他们要在出厂前给所有的机器做足老化/煲机的过程。
当这台DAM1摆到了我们试听室时，功放和音箱仍然用上了比较熟悉的系统，在把最熟悉的曲目Copy到D1，在Roon的界面点击播放，在音乐的声音一出来后，我就知道享声做出了一款好机器！ --- 怪不得会有这么多烧友说它声音好！

然后，本文试听稿却拖延了很长的时间，一方面是我一直在收集来自各方面的资料和分析、反馈，而测试的主角迎来了第二次大版本的固件升级之后，我又受到享声的邀请，到南京威虹音响的试听室做客嘉宾，视频直播交流。

二、Over-Sampling和NOS(Non Over-Sampling)二种NAC解码的优劣对比：

如果横向对比当今世界数字音频解码技术和相关产品的话，我们会发现享声为DAM1研发而独创的"金陵DSP"是一个独特且神奇的存在！仅举一例：DAM1有“3+1”共四种解码工作模式，其中包括ALL NOS、ALL DSD、delta-sigma和SAW 享声模式)，同时还可以针对DSD256&PCM384KHz升频处理。
那我们就先要对比下Over-Sampling和NOS(Non Over-Sampling)二种NAC解码。

二种音频格式、三种主流的DAC：
目前，有三种主要的DAC模式，对应着PCM和DSD这二种音频格式。
DSD 是1Bit 的解码，PCM有delta-sigma DAC和NOS二种方案。

1、针对PCM的Over-Sampling技术似乎优点多多

在CD播放机进入市场后不久，PCM编码的CD 44.1KHz的采样频率即被普遍认为太低，而提高音频信号采样频率的技术Over-Sampling过采样被应用在了很多DAC解码器上。即在DA转换之前，使用更高的采样率，增加数字音频信号的速率，计算出缺失的采样点，做插值运算。
过采样可以捕获信号中的更多细节，并提供更高分辨率的表达。尤其是对于高频分量，它可以增强音频信号的保真度，减少量化噪声，提高整体音频质量。
Over-Sampling技术能提高时域分辨力和滤波器增益，同时降低滤波器的设计和制作成本。

主流观点认为Over-Sampling技术的优势至少包括：
- 提供音频信号的更高分辨率，捕捉更多细节并提高保真度。
- 减少量化噪声，尤其是在高频分量中。
- 在某些音频处理任务中实现更好的性能，例如数字滤波、均衡和重新采样。

看上去Over-Sampling技术似乎优点多多，但以Hi-End的角度而言，既然存在一个缺点都有可能严重影响最后的音质还原。近年关于Over-Sampling技术的技术分析观点认为其真正的优势在于降低滤波器的设计和制作成本。之前认为Over-Sampling由于采样率的提高而需要更多的计算资源现在看来已经不是问题，但可能会引入"伪影"。其中的原因是过采样模式下DSD和PCM的DA转换必须要使用滤波器，数字滤波器会导致振铃音频和通带幅度，有时还会导致相位偏移。

而目前我们看到在多数产品中看到的情况是：数字音频在过采样的道路上已经越走越远，4倍、8倍不足为奇，16倍、32倍甚至更高。在过采样操作中，如果是使用了过采样的整数倍，即变成88.2K、176.4K甚至更高，那这样的处理是很容易实现且不会产生问题。但如果不是整数倍，比如44.1K过采样到48或96KHz，那就需要更多的计算资源，而且容易出现问题。

在过采样过程中，由于量化比特数没有改变，故总的量化噪声功率也不变，但这时量化噪声的频谱分布发生了变化，这使得量化噪声大部分分布在音频频带之外的高频区域，而分布在音频频带之内的量化噪声就会相应的减少，于是，通过低通滤波器滤掉最高频率以上的噪声分量，就可以提高系统的信噪比。

2、Over-Sampling过采样的问题：
正如我们所看到的，过采样确实是一项非常好的技术，它解决了很多问题。可以说借助数字滤波器，过采样技术在频域几乎是完美的，即使是配合非常简单的数字滤波器，在频域的性能也是令人敬畏的。但下面我们必须讨论的是过采样的存在的一些缺点，这就是为什么有些DAC的产品设计中想拒绝这项技术。

首先，过采样会产生振铃伪影。没有过采样的脉冲信号应该如下图1所示，但我们现在使用的过采样技术会导致图2或图3中的失真。




在上图2中，我们可以看到：当信号被变换时，它在变换前后都会产生一些振铃。有一些新技术可以产生图3，它可以有效地去除预振铃，但后振铃却会变得相当大。

下面的图片可能更直观地理解，因为振铃效应也存在于图像处理中。



左边是原始图像，右边是振铃伪影。也许有些人会认为正确的是高分辨率的细节，边缘锐化会突出一些线条，但同时也失去了细腻的质感和自然的过渡。

从音乐的角度看，预振铃就像是在音符出现之前有额外的信息出来，这会给听者带来一些奇怪的感觉。而后振铃就像回声一样，产生了一些额外的混响，你会感觉到声音是滞后的，瞬态会很差，同时还会导致乐器在声场定位变得混乱。

为什么上面的问题看起来那么糟糕，但却很长时间都没有被注意到是一个大问题呢? 原因是音频行业多数情况下都采用频谱分析来测量各种标准规格，数字滤波器用于过采样，具有良好的频域性能，但过采样恰恰是在时域方面出现了问题。

3、非超取样NOS(Non Over-Sampling)

非过采样NOS不涉及任何调整采样率的特定技术，而是将音频信号的原始采样率直接用于处理和分析。非过采样数模转换器由于不使用过采样和数字滤波器模块，就可以消除由于滤波器而产生的过采样伪影。




上图显示了三种不同方式的NOS解码路线，其中：在图A中，显示了非过采样R2R PCM DAC。图B是∑-Δ调制PCM NOS DAC。DSD DAC（C部分）也是NOS DAC。


三、DAM1的核心术 --- 金陵DSP
享声作为中国设计和生产数字信源已经有超过10多年，早在2005年设计D300REF就已经开始对DSP的DAC解决方案做深入的研究，享声的研发团队做了极具技术含量的横向且深入的分析，对比了所有数字音频的解决路径，经过了四年、七次改版的努力，其重要的核心是开发出了“金陵DSP”，最后定型了DAM1。
能取得这个结果不是短时间能达成的，享声为此付出了多年的努力，同时他们几乎每一步都走对了方向。

那我们就来看下DAM1主要的特点。

1、针对PCM的NOS解决方案：
上文提到享声DAM1对应PCM和DSD共有四种解码模式，这里再展开分析下。



DAM1的内部装了两个DA模块，分别负责左右声音的DA功能，即先把二个声道的串扰降低，用DSP的方式来完成SRC(采样频率转换)和滤波功能，即对低码率、低精度的音频数据进行无损的32BIT升频和去噪滤波，这就是简单的、无数字滤波的非超取样NOS方式完成PCM的解码任务，同时1bit DSD也是由这种方式实现。

有趣的是：享声在DAM1里仍然保留了传统的无DSP处理的delta-sigma解码模式，给用家多一种选择。

在享声公开的资料中，有一点我是没有完全理解的。厂方在DAM1的宣传资料中提到：金陵DSP在对PCM编码的音频数字进行32BIT精度"无损级"转换时，其失真度能达到小于-170db这样的恐怖量级！这肯定是所有仪器都无法测量出的数字。这个失真度是如何推算出来的，我希望有机会再跟享声的林总请教、交流下。
可以肯定的是：享声在这个SRC转换这个处理环节中做到了二次开发与处理，尽力使整个转换完全无损，无感，电平一致，减小杂音。

金陵DSP避免了传统delta-sigma芯片超采样和数字滤波器带来的瞬态失真，线性与单调性一般等问题，无疑会降低听感上的数码味道，带来更自然、更有音乐性的音质、音色。
另外，由于不使用了过采样处理，可以同时降低了音乐采样率对时钟的要求，从而使得整机的容错率更高，稳定性更好。

2、减小输入、输出接口的数字音频协议中的抖动，提高时钟性能：
采用同轴、光纤、AES等SPDIF协议的音频流数字进入DAM1之后，再转成IIS数据流进入DAC处理，所以减小时钟的抖动对于音质的改善意义重大。DAM1先针对IIS/DSD/SPIDF音频标准协议降低时钟的抖动，同时参考了类似PrimSound使用的DPLL数字锁相环，加入了可二次开发的高性能数字锁相环。整机共构建了所谓的3+1时钟，即2个本地主时钟、一个数字锁相环DPLL时钟(即12M SRC&DPLL时钟、22.5792M/45.1584M和24.576M/49.152M 本地音频时钟)，同时还支持远程字时钟同频的时钟。
当下Hi-End级别的SPDIF转IIS时钟抖动为50ps RMS左右，很多解码器的SPDIF转IIS都在100PS以上，猜下享声把DAM1的抖动做到了多少？实测值是：5ps！厂家给出的具体指标是：在热机稳定后时间波动在+-0.05ppm，噪声值是-145dBc/Hz(1KHz) 。



3、低码流、低精度音频文件的二种解决方案：
第一种：SRC升频后，再用delta-sigma或NOS解码。
第二种：转成1bit的DSD(甚至转成DSD256或DSD512)再进行DA转换。



4、USB接口净化：

DAM1的USB输入接口部分是经过了XMOS原厂工程师做了优化新版本，并集成了享声FPGA算法的D300REF强化版。
对于USB接口输入，先经过内置的PA1参考核心USB处理模块，做去除噪声的净化处理，时钟与信号重新生成，使得USB的处理过程中噪声更低。经过金陵DSP处理后的数字送到NOS和DSD左、右声道做DA转换。



5、多个版本的分体电源：
分体电源的结构意味着解码器与电源完全独立，降低干扰与震动。四个内部的屏蔽盒把显示屏、PA1核心模块、金陵DSP与DA模块再做屏蔽。
为了取得更大电流供应，电源插座也是用了低内阻的航空电流座，另外，厂家还提供定制的DC线，给烧友们多一种玩法。



从厂方电商平台可选的版本来看，除去定制机，还有LPX电源、超电和签名版三种。用家在享声官方某宝店下单时，可以选购不同档次的电源版本。本文试听用的是LPX分体电源，已经是很发烧的做法了。



四、一台能获得专业录音师点赞的数字播放信号源。
数字音乐播放设备的终极目标就是将母带级数字文件以最好的音质播放出来。而对于母带数字音乐重播音质的主观判断最权威的人群当属这些母带文件的制作者 --- 音乐录音师了。
录音师的工作就是在录制/混音室制作音乐母带，我们会把他们称为“专业人士”！
享声DAM1，则有机会进入到录音棚，与录音室设备制作的母带级数字音乐做现场对比。



而我们试听DAM1用的音响，也是一套专业的监听系统，同时也考虑到所播放的音乐文件是有可靠来源的录音母带。

五、用监听系统来试听DAM1
器材清单：
数字转盘：享声AMC D1
解码器：享声DAM1 +LPX独立电源
前级：Mark Levinson No.32
监听音箱：Dynaudio Acoustics C3 (DCA800+DCA1400 主动电分后级)



数码解码器的试听要保证二个环节，一个是信号输入端的素质、另一个是数字音频文件的品质。
享声AMC D1是中国第一台推出纯线性电源环境工作下的PC架构主机，独立供电的USB端口对于高清流媒体音频输出有相当程度的保证。



试听的过程中，我全程用Roon在AMC D1上作为Roon Core来支持音乐播放。



试听的音频文件有二种类型，DSD部分我选用的都是正式购买，或来源于SACD的ISO分轨。而且作为对比，手里就一定要有SACD的原版光盘唱片。

1、DSD的试听部分：
日本Accuphase厂家推出了6张试音碟，作为非卖品这些SACD只配送给Accuphase器材销售成绩最好的经销商。我手里攒了前5张Accuphase的SACD，同时也把这五张唱片的dsd分轨文件保存在享声的AMC D1里，作为对比。

《Accuphase special sound selection 2》第二张专辑中的第7首是Mendelssohn根据海涅名诗：乘着歌声的翅膀 Auf Flügeln des Gesanges所谱的曲。长笛在竖琴的伴奏下吹出飘逸、浪漫的音符，这也是我多次用来测试音响系统细腻度常用的曲目，DAM1的高频给出很高的鲜活度和空气感，二件乐器的空间位置不仅有左右的展开度，而且前后的纵深也有明确的位置感，音乐的节奏鲜明、流畅，情暖人心。
也许反复对比可以感觉到DAM1的对手二十万元级别的SACD播放机Esoterics K1X 播放SAC光盘时高频的延伸和纤细方面有稍多一点的优势，但仿佛不是很明显的差距，除此之外，DAM1表现得非常出彩了！

金嗓子第五张试音碟-Accuphase special sound selection 5



其中第一首是JOHN WILLIAMS Olympic Fanfare and Theme，这首由著名配乐大师约翰·威廉姆斯(John Williams)创作的《奥林匹克号角与主题曲》（Olympic Fanfare and Theme）。

在DAM1上场时，铜管部分给出嘹亮的高音，节奏部分以有序的军鼓敲击作为背景，将此曲表现得斗志昂扬，且极具号召力，烘托出激昂高亢的气氛和体育场的宽阔、热烈的场景，整体的气氛和表现力并不输给Esoteric K1X。






2、PCM音频

PCM高清文件的来源最值得怀疑，那我就选用来源靠谱的。
早在20年前，Ralf Koschnicke 创办了并经营了一家德国唱片录音室，他制作的“ACOUSENCE”发烧唱片凭借其的出色高清录音而闻名，Ralf Koschnicke录制的现场音乐会系列LIVING CONCERT SERIES (LCS)的唱片专辑展示出极其真实的空间表现力。



Ralf与成立于 1877 年的德国Duisburg Philharmonic(杜伊斯堡爱乐乐团)合作多年，而这家乐团出品的CD唱片是在Ralf录音理念的影响下，推出了多张Living Concert（现场音乐会）的唱片作品。

德国德国权威音响杂志《Stereo(立体声)》曾为Acousence出版过一套黑胶、SACD唱片和Flac 24/192高清文件的发烧唱片。



那我跟Acousence的中国总代理 --- 墨龙声学借来这套德国《Stereo》制作的唱片，从DVD光盘中copy下来24/192的文件（这绝对就是妥妥的母带了），存入到享声D1的硬盘中。我们就选用其中的第一首，同台来跟Esoteric K1X播放相同内容的SACD光盘做切换PK。

虽然DAM1以24/192的高清音频格式来解码输出，但这次的对手不仅是硬件素质强大，而且K1X播放的还是SACD原盘。

España – Rhapsodie für Orchester《西班牙交响狂想曲》是Emmanuel Chabrier夏布里埃创作的一首钢琴曲，后来被改成管弦乐。
DAM1在播放这首容量超过240M的Flac文件，揭出24/192高清文件里的巨大信息量，乐队在宽阔的舞台中展开，弦乐部分与木管、铜管和打击乐保持良好的纵深感。展现细节的同时，各频段始终有非常好的平衡性。对于这首也是交响乐队的现场录音而言，DAM1表现大编制交响乐团取得了很高的得分！

在Spotify 上也有这张专辑的音乐分享链接：
https://open.spotify.com/album/475INzH1jpMKpplnsXzND7



六、后续：

在Over-Sampling大规模使用后，滤波器带来的负面问题逐步浮出水面。工程师们又回过头来再次深入研究数字音乐播放的其它路线。R2R和NOS近年的红火与黑胶回归也许有异曲同工之处。甚至有媒体说TDA1541 NOS DAC带着音乐又回来了，因为烧友们发现：在音质评价里，不光是有信息量、动态，更要有温暖、亲切和情感！

本文发布之际，享声又推出了AMC AM3 - 全能APP音乐中心一体机，看起来享声的技术积累达到一定程度后，推出市场的新机就来到了一个爆发的阶段同......

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