2012年2月4日 星期六

超值的數位訊源:Apple AirPort Express


Apple AirPort Express 是美國蘋果公司出品的無線網路基地台(Wi-Fi AP)。除了小巧漂亮的造型之外,AirPort Express 最特別的是有音訊輸出,支援 AirPlay。也就是說,把 AirPort Express 接上音響之後,遠端的電腦、iPhone、iPod、iPad 等裝置就可以透過乙太網路或無線網路傳送音樂資料到 AirPort Express 上,並從音響播出聲音。AirPort Express 同時支援了類比輸出與數位輸出,所以也可以連接 DAC,進一頻提升音響播放的品質。

對音響迷來說,AirPort Express 的音訊輸出品質不夠好,尚未到達 Hi-Fi 的水準,只是一般 3C 產品而已(參見 Stereophile 的評測)。但由於 AirPlay 的操作便利,再加上 iTunes 與 iTunes Store,硬體、軟體到音樂內容都有完整妥善的整合方案,AirPort Express 本身也不貴,所以就有廠商用 AirPort Express 為基礎,用製造發燒音響的手段去修改,使得 AirPort Express 也能發出很好的聲音,變成理想的數位訊源。這套進路以法國最為流行,法國音響品牌 La RositaMicromega 都相繼推出這套架構的產品,聲音的表現也獲得不少發燒友認同。

我對數位訊源早已充滿興趣。原本最欣賞的方案是 Linn 的 DS 系統,Linn DS 走 UPnP 協定,把儲存音樂、播放操作等週邊的事項丟給網路上的遠端負責,主機本身只播放音樂串流,故而排除了眾多震動與干擾的因素,在客觀條件單純的環境下處理好聲音。相對的,國內主流的數位訊源玩法是改造 x86 桌上型電腦,以高級音效卡輸出訊號。然而桌上型電腦笨重耗電,單是準備一套輸出功率高達數百瓦的線性電源就十分費力,故我對此一進路始終不感興趣。以當今的科技來說,播放音樂並不是什麼高運算須求的事情,用小型低功率的嵌入式系統就綽綽有餘。嵌入式系統只要數瓦的功率就能運作,準備一組高品質的 5V@1A 線性電源,相形之下自是輕而易舉。

前年買了一張 BeagleBoard xM,在上面安裝 Linux 系統,執行 UPnP Renderer 程式,再接上 USB 介面的 SPDIF 輸出,如此就變成一台音質還不錯的數位播放器。BeagleBoard 的缺點在於沒有簡單的數位輸出(有高手從匯流排取得 I2S 資料,但我試不出來),除了卡上不甚理想的類比輸出之外,只能用 USB 的方式輸出音樂。而 BeagleBoard 既是嵌入式系統,跑得又是 Linux,並不支援諸多新穎的 USB DAC,在 USB Audio 2.0 普及之前,似乎不易更上一層樓,進一步提升播放品質。

前年音響展聽到了 La Rosita 的聲音,非常驚豔。本來以為 AirPort Express 只有 3C 產品的水準,想不到經過改造之後,竟然有非同凡俗的表現,AirPort Express 這套方案驀然在我心中佔了一個位置。更重要的是,AirPort Express 原本就有數位輸出的功能,雖然是原廠僅提供光纖輸出,但要從機殼裡拉出 SPDIF 自不是難事。而且尚不只 SPDIF,甚至還可以接出疑似 I2S 的 raw data,看來非常自由,有很大的可玩空間。AirPort Express 一顆不到三千塊,再加上機箱、電源、週邊的電路,也只要幾千塊就能解決。再加上方便好用的 AirPlay 與 iTunes,恐怕目前再也沒有任何數位訊源的比這更超值更理想。去年網兄 Ytsejam 帶著他自製的 AirPort Express 訊源到我家來,據他說只有換上線性電源與數位輸出 buffer,試聽之下聲音已然相當優秀,當下讓我更是心動不已。因此,最近便在免稅店以及 Apple Store 折扣日,買了兩顆 AirPort Express,開始進行我的數位訊源計劃。

AirPort Express 小巧精緻,本身當作 Wi-Fi AP 效果也不錯,外殼用膠密封無法輕易拆開,除了暴力破壞別無他法。在施工前,我先聽了它類比輸出的聲音。類比輸出的聲音確實並不理想,那是很普通的廉價消費性電子產品的聲音,完全不到 Hi-Fi 水準。而我的 DAC 沒有光纖輸入,因此沒有機會測試原廠數位輸出的聲音。


用壓克力刀與電工刀小時剖開外殼,AirPort Express 分成兩半。圖中左邊是 3.3V 電源供應模組,右邊就是主板。AirPort Express 有兩個版本,舊款為 802.11g,新款是 802.11n。舊款用到 3.3V 與 5V 兩組電源,新款只有 3.3V 單電源。根據網路上眾多網兄的見解,都不約而同地指出新款 802.11n 的聲音比較好。如今市面上賣的新品都是 802.11n 版本,因此建議從新版開始著手,準備電源也比較方便。

心中計劃了很多改裝方案,不過我先從最基本的開始:更換線性電源、拉出同軸 SPDIF 訊號。查了網路上的資料,最後在熱門的法文討論串找到 Alex_twn 的文章,是很好的索引。把主板背面的金屬罩取下,找到 3.3V 電源進入的位置,解焊 SMT 的 choke,接上電源引線。如下圖所示,紅色接 3.3V,綠色接地。AirPort Express 的電源須求是 3.3V / 1A,我便宜行事地用 LT1085 搭了一組電源。


電源解決了,再來是 SPDIF 輸出。把板上的輸出座取下,清除乾淨,下面有類比輸出與數位輸出的接點。如下圖所示,綠色是地,紅色是 3.3V 電源(如果要接 buffer,可以當作電源),黃色是數位訊號。這訊號的 level 較高,我串上了 0.01uF 的 C0G 陶磁電容,再串一根 330 歐姆的電阻,一根 90 歐姆的電阻下地,取得 75 歐姆、SPDIF level 的輸出。


然後把東西固定到木板上,接上電源與 DAC ES9022,就開聲了。聽了一下之後,的確,比先前的類比輸出好聽許多,聲音的特性是柔美滑順,綿密優雅的走向,確實能聽出是與 La Rosita 與 Micromega 同一路的聲底。聽小品、人聲、鋼琴尤其出色,和我經年調教的 Shigaclone 相差彷彿。一般的數位訊源,聲音走向多半是高解析、高能量感、高動態、高頻寬,音響性卓著的聲音,而 AirPort Express 的聲音則全然不同,完全沒有所謂的「數碼聲」。不過,大場面、大動態的音樂,就顯露出缺點。最大的問題是場面大的時候,AirPort Express 的聲底會變薄,聲音的組成跟著有些紊亂,不像 Shigaclone 可以保持穩定的能量感與密度。除此之外,聲音雖然可以說乾淨細緻,但高頻仍然有一點毛邊,不如 Shigaclone 光滑潔亮。


用示波器測量 SPDIF 的輸出波型,還滿漂亮的。LT1085 的電源也很乾淨,量不出明顯的雜訊。接下來想到兩個改善的方向,一是學習 La Rosita 的作法,在電源端用上 EMI filter、大水塘電容,以及共模 CRC 濾波。其次就是參考 Ytsejam 兄的方法,在數位輸出加上 buffer。

由於 AirPort Express 消耗電流高達 1A,CRC 濾波裡的 R,必須用上大功率電阻。根據網路上的開箱照,La Rosita 頂級機種 PI 用的是金色鋁殼大功率電阻。我手邊沒有這樣的零件,於是改用庫存的 Solen 空心電感代替。學習 La Rosita 的作法,電源整流之後,先用 8200uF 電容濾波,正負兩端各串上電感,再進下一顆電容與 LT1085 穩壓電路。AC 電源輸入端,也改用了 Simens 帶有 EMI Filter 的 AC 座。

SPDIF 輸出的部份,我在網路上找到了幾種 SPDIF buffer 線路,後來想到手邊尚有一張阿仁 DSIX 的 PCB,於是選了很接近 DSIX 的線路。這個線路用到一顆 7404 invertor,輸入訊號先經過一級 invertor 反相,再併聯五組 invertor 輸出。DSIX 原始的設計在輸出端有一顆變壓器,但我的 DAC 輸入端已經有 Scientific Conversion 變壓器 SC944-05,所以就取消變壓器,僅以前述的一電容、兩根電阻線路輸出。此處 7404 晶片的選用對聲音影響甚鉅,我用的是網兄 Po-Ting 介紹、Ytsejam 也確認過效果的 Potato Semiconductor PO74G04A。PO74G04A 須要 3.3V 的供電,一開始我直接取用 AirPort Express 主板輸出端的供電,後來則改用獨立的變壓器與 LM1086-3.3 穩壓。


這些修改是一點一點陸續漸進的。每次修改前後,改善的幅度並不見得都很明顯,但經過這一連串的修改調整之後,目前聲音已經有相當好的素質,大約和我的 Shigaclone 在同一個水準。最大的改善是大場面的穩定度。在加上 SPDIF buffer 之後,大場面不再會毛燥混亂的情況,而且變得非常柔順溫厚,非常耐聽。整體的能量感與密度還是不及 Shigaclone,不過聲音很穩定也很精確,我一連聽了幾個星期,只覺得非常均衡,固然不到超凡入聖的一流之境,但相處愉快,沒有不滿意之處。


AirPlay 這套方案另一個好處當然是完善的軟硬體以及內容整合。我把桌上型電腦、AirPort Express、iPad 設在同一個 LAN 上,音樂檔案存在桌上型電腦,透過 iPad 選曲,遙控音響架上的 AirPort Express 播放音樂。AirPort Express 可以無線連接(畢竟它本身就是一台 Wi-Fi AP),但據 Ytsejam 兄的建議,我把 AirPort Express 的 Wi-Fi 功能關閉,僅以乙太網路連上家裡有 Wi-Fi 的 LAN 上。桌上型電腦裝的是 Windows 版的 iTunes,介面稍遜於 Mac 版,但也很順手。iTunes 本身就有擷取音軌的功能,我把 CD 轉成無損壓縮的 Apple Lossless 格式。雖然不像 EAC 有許多複雜的自訂選項,但有時沒有選項反而省了不少煩惱。而且 iTunes 能夠抓到非常多 CD 資訊,也沒有編碼問題,還能抓到大約一半的 CD 封面,遠比 EAC 便利。過年期間,我邊音樂邊作事,不知不覺就轉入了 300 張 CD,比以前用 EAC 有效率得多。

目前 Apple AirPort Express 播放器已經成為我音響系統的主力訊源。接下來的一兩年,當然還會在上面嘗試各種改善的方式。目前聲音還沒有勝過我的 CD 轉盤 Shigaclone,不過水準相當接近,操作的便利又尤有過之,因此已經好一陣子沒有聽 CD 了。AirPort Express 最大的缺點是不能播放高規格檔案,但我反正只聽 CD,目前的規格已經足夠。另一個「缺點」則是聲音取向不夠 Hi-Fi,不如電腦訊生猛解析,但對我的口味來說這也不成缺點。我反而很好奇這麼簡便超值的方案,為何居然沒有在音響 DIY 圈掀起風潮。有 La Rosita 等廠機走在前頭,看來 AirPort Express 尚有許多可以玩可以改的地方,希望接下來的一年,我的 AirPort Express 還能繼續進步。


更新啟事:原本的 SPDIF 輸出測量波型有誤,經匿名網友與Richard 兄指正,重新測量之後,已更新圖片。

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