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2021年1月4日 星期一

數位訊源五年小更新: Soekris dam1021 + BeagleBoard Black 裝箱


不知不覺,Soekris dam1021 R-2R DAC 一用五年,從一開始在木板上開聲,更換電源,再幾經調整,找到喜歡的輸出線路與韌體,幾乎就沒有再如何更動了。倒是訊源的部份,一開始從 Apple Airport Express 訊源輸入,後來轉移到 BeagleBoard Black 打造的小電腦,以 i2s 直入 Soekris dam1021,當作 AirPlay/MPD 一體機,透過 Ethernet 串流播放 NAS 上的檔案,如此也聽了四年多,頗為滿意。


如網兄 HifiDuino 和 cyrilliu 所言,BeagleBoard Black 的優點在於可以搭配專屬的 Botic 驅動程式 外灌整數倍頻的 clock 取代板上的合成時脈,比大眾化的 Raspberry Pi 有先天上的優勢。可惜 BeagleBoard Black 遠沒有 Raspberry Pi 知名,看到許多人投入大量心在先天不良的 Raspberry Pi 上,讓人惋惜。Botic 可以同時支援兩個外灌時脈,分別對應 44.1KHz 與 48KHz 的倍頻,我的主要媒體是 CD ,所以僅攻 44.1KHz 時脈。過去玩時脈已經有很多心得,那時也玩了近期熱門的 NDK NZ2520SD,並且搭配 ACKO AKL-S03 的板子,著實有趣。幾經比較之後,最喜歡的還是友人設計的離散時脈線路,聲音最自然有類比味。


在木板上漸進實驗、試聽,隨興的聽幾年之後,搭配漸趨穩定,便有裝機的想法,也陸續規畫、張羅零件。2020 疫情的關係,在家裡的時間大增,終於把訊源與DAC的一體機組裝了起來。和 DIY 的 TI TPA3255 Class-D 後級同樣的設計,用 6061 厚鋁合金板為基底,再鎖入竹箱做為外殼,並以黑色半透明壓克力為上蓋。I2S 和時脈的走線不宜長,數位端集中在右邊半縮短路徑,未穩壓的電源長些無妨,集中在左側。左邊四顆 Block 德製環型變壓器分別供應 dam1021、輸出 buffer、clock、BeagleBoard Black 四大模塊。dam1021 的供電是非常簡單的整流加大電容濾波,沒有穩壓,這是我覺得最鮮活自然的選擇。dam1021 板上的輸出級音質平庸,直出又偏瘦弱,所以加上 Rogic Audio 當年為 TDA1541A 設計的 OPA861 輸出級,再加上 Lundahl LL1585 輸出變壓器。TDA1541A PCB 上內建音質極佳的 TL431 離散穩壓,於是直接使用。離散的 clock 電路,僅用 IC 做簡單的預穩壓,而 BeagleBoard Black 需要 5V/1A 的供電,找出二十年前買的 Black Gate 3500uF 水塘作濾波,再經過 TI TPS7A47 開發板作 DC/DC 穩壓,效果不錯。


從 MDF 換成厚鋁板裝箱之後,聲音較為凝聚、紮實、乾淨,但基本走向一致。離散式 R-2R DAC 沉穩大器,自然樸實的聲音依然,透過 I2S 與 DAC 連接,比 SPDIF 更為透明純淨,除此之外,clock 果然是全機的脈搏,主導了整體的律動感和氣韻。DIY 音響自己做給自己聽,喜歡就是一切沒有什麼對錯。評測一件器材最實用的方式,就是看它能不能一直讓我聽下去。幾經調整、修改,直到有一天能待在我的系統裡半年以上,大約就是很滿意了。而這套訊源組合已經伴隨我超過五年,其間換了喇叭、前級、後級,線材,甚至還有音響架,可見我對這個架構的喜愛。之後若還有調整,也許是新的時脈、新的供電方式、或是新的 BeagleBoard Black 系統。

2020 對全世界來說是個特別的一年,在我個人的生涯,在我的音響系統上也是。整套系統換了一整輪,新的喇叭 Jordan Eikona 2 Pentagonal TLA、新的音響架、重新裝機的 Kondo M7 Line 前級、逐漸成熟的 Class D 後級、還有本篇所提終於裝箱的數位訊源。生活忙碌、心情困頓之中,很多感受很多想法已經不太清楚,心心念念的只有回家聽音樂。在靈光偶然閃爍的瞬間,驀然體會到新的感動,浮現出新的升級方向,這時的存在是最真實的。

2016年5月9日 星期一

DIY 網路硬碟與 iTunes Music Server


過去音響廠商稱聲經過網路傳送傳送的數位流播放,可以隔離 jitter,排除前端的影響。但音響的奇妙總是出人意料,沒過多久,就有人指出 USB 線與網路線對聲音其實仍有影響,前端的電腦,甚至網路路徑上的交換器,也都或多或少會影響音質。於是,音響級網路硬碟(NAS)漸漸流行起來,日本 NAS 大廠 Buffalo 前陣子也復興早期音響品牌 Melco,用固態硬碟(SSD)與傳統硬碟(HDD)出了幾款音響級 NAS。


與日常使用的電腦相比,把音樂檔案放在專屬的 NAS 上,可以減少其他程序的干擾。一般家用的 NAS 強調傳輸速度、資料保存(如 RAID)等特性,電源是交換式電源,通常也不會有所謂「音響級」的零件和避震措施。音響級 NAS 不同,播放音樂只須一般頻寬,RAID 也非必要功能,但最好有低雜訊電源和「音響級」的調音。

我很好奇專屬 NAS 的效果,電源和避震要好處理,最直覺的做法就是單板電腦。如今單板電腦成為顯學,各式各樣的板子百花齊放,數不盡的 "Maker" 也把軟體資源建造的十分周到,與我五六年前玩 BeagleBoard 已不可同日而語。我先從手邊的 Raspberry Pi 開始,裝上 forked-daaptd,模擬原本裝在日用桌機的 iTunes 當作 music server。Raspberry Pi 除了預設的 SD 卡,也可以外接 USB 硬碟,或掛戴遠端檔案系統,但沒有 SATA 接口,無法直接連接 SATA 硬碟。簡便起見,也為了測試最理想情況下的效能,我把少量音樂檔案儲存到 SD 卡上,就這樣聽了起來。forked-daaptd 不但可以支援 AirPlay,也支援 Apple Remote 等 app,操作與 iTunes 全無二致,不過對於 metadata 的處理以及音樂檔案的組織方式與官方 iTunes 略有不同。

比起桌機上的 iTunes,把音樂放在 Raspberry Pi 上的 SD 卡來播放,音質的確略有上升。我聽到更為乾淨柔順的聲音。確定這個方向可行之後,便買了一張 Banana Pro 來代替 Raspberry Pi。Banana Pro的 I/O 功能比 Raspberry Pi 強大許多,有 SATA 2.0 接口,可以連接大多數的硬碟機,Ethernet網路頻寬上達 1G,而且內建無線網路卡,可以做 WIFI NAS。


Banana Pro 須要 5V/2A 的電源,2.5 吋的 HDD 也要 5V/1A 左右的電源,我用慣用的 Talema Nuvotem 和三端子穩壓單簡搭了兩組線性 5V 電源,裝進薄型鋁殼機箱,也就上電了。作業系統用 Bananian,把 HDD mount 上去,再裝了 forked-daaptd。此外也裝了 samba,變成 NAS 讓我的 Windows 桌機可以存取,把 iTunes 資料庫整個移到這台小電腦上。我的 AirPlay 音樂播放器,之前是修改過的 Airport Express,後來又用了 BeagleBone Black 做了一台,我把這台 NAS 與 AirPlay 播放器放在同一個 LAN 裡,就這麼聽了幾個月。

和桌機 iTunes 相比,獨立的 NAS 聲音比較乾淨平順,少了一點毛躁感。但差別有限,不像其他音響器材,隨便換一個零件、換個墊材都有顯著差異。畢竟從 NAS 到類比訊號隔了太多層,中間還有 AirPlay 播放器作為緩衝。對我來說,這部 NAS 好處更多是功能面上的:省電、不熱、體績小、無風扇、低噪音(用 SSD 就完全無噪音了),可以輕易地整合到我的音響系統,不會與日常使用的 Windows 桌機互相干擾,也不必擔心電腦使用時負荷太重影響撥放品質。而這台 NAS 既然掛載到 Windows 上,我仍然可以透過桌機上的 iTunes 來管理音樂檔案,匯入新唱片。匯入唱片是我現在仍然使用 iTunes 的最大理由,iTunes 的 CD 資料庫非常強大,大約 99% 的 CD 都能順利找到音軌資訊,省去我太多煩腦。


傳統硬碟是高速轉動的機械裝置,無疑是震動和背景噪音的來源。聽了一陣子之後,買了四顆上下為 M3 螺絲的橡膠隔震墊,固定在硬碟與機殼之間,稍微抑制運轉的噪音。當然,最根本的改善方式是改用非機械原理的 SSD。SSD 讀取速度快,而且是純電子裝置,沒有機械震動與噪音,似乎非常適合音響應用。雖然有寫入次數的限制,但對於幾乎是唯讀使用的音樂伺服器而言,壽命也不成問題。過去 SSD 最大的缺點是售價昂貴,尤其是無損高清的音樂檔案,須要很高的容量。前陣子 SSD 大幅降價,目前 1T 的 2.5" 硬碟報價是七千到一萬元台幣,已經大為實用。

有些音響級 NAS 產品聲稱可以隔離外部網路與內部網路,讓音響專用的 LAN 更乾淨。據我所知,Ethernet 網卡本來就有變壓器作隔離,不太了解這些廠家所謂的隔離有什麼不同。這似乎是個有趣的方向,也還在研究當中。

2015年10月28日 星期三

Soekris dam1021 R-2R DAC 調整心得

Soekris dam1021 不知不覺也聽了半年有餘,期間陸續做了些修改與調整,聲音也逐漸進步。

輸出級

先前覺得 dam1021 最大的弱點是類比輸出的部份,聽了幾次之後,很早就放棄內建的 buffer,寧可直出推力稍弱的 raw output。後來試著拿 Pass B1 Buffer 來作緩衝,聽了一陣子,最後還是組了一套 OPA861 buffer,得到比較滿意的效果。


OPA861 buffer 是取用 Rogic Pedja 的設計,本來用於 AYA TDA1541A 的 I/V 與輸出,我直接拿庫存的 AYA II DAC 空板來做。Soekris dam1021 本來就是電壓輸出,所以無須 I/V,一聲道僅用一顆 OPA861 接成共集極 buffer 使用。電源穩壓照樣使用 Pedja 採用的 TL431 併聯穩壓。OPA861 buffer 的聲音直接、純粹,對我來說就是單純地提升驅動力,在大動態時不會失去厚度與寬鬆感,此外沒有太多的變化。聽起來很「正常」,就是我最喜歡這個 buffer 的原因。與 Pass B1 相比,OPA861 buffer 的控制力似乎更好一點,比較厚實,Pass B1 的聲音則較為飄逸,再加上輸出入交連電容的影響,可以調出比較華麗的聲音。

聽了一陣子之後,手邊正好有一對 Lundahl LL1585 輸出變壓器,便接在 OPA861 buffer 之後。多過一層變壓器,聲音的透明度有所下降,但背景似乎更為安靜,響應也微微往中頻集中,聽感比較豐厚。這還不算是我最滿意的情況,不過半年也就這麼聽下來了。



Non-Oversampling Filter

Soekris dam1021 預載有數位濾波器,在初出之時,就有很多網友希望能改成 Non-Oversampling。Soekris 官方釋出了說明與工具,讓玩家自行設計數位濾波器,於是便有網友實驗、分享各式濾波器,不過多久就有 Non-Oversampling 的韌體可以下載。更新韌體的方式,除了 Soekris 官方說明之外,HIFIDUINO 現在已有詳細的說明,非常實用。

換上 non-oversampling filter 之後,立刻察覺鮮明的不同。乍聽之下,覺得高頻變得比較暗,比較粗一點,但聽感非常自然,多出一股鮮活的空氣感,一下子開闊舒暢了起來。


官方修改建議

Soekris 在今年七月提出官方修改建議,增加 DAC 參考電壓的併聯電容。對於板子上左右聲道各一組正負 4V 的穩壓輸出電容,換成更大的容量( 47uF X5R 0603)。前後文章和測試指出此處用上更大的電容似乎並無不妥,還可以上千 uF,最好是用低 ESR 的固態電容。於是我試著在此處焊上 820uF 的 Nichicon FPCAP,ESR 只有 5mΩ。開聲之後,音質真的進步許多,主要在低頻,厚度增加,變得更為耐聽,動態和規模感也提升了,而且70Hz以下的低頻清楚開朗了起來,好像多出一截。


HIFIDUINO 先前也提出了與官方類似的修改建議,在 16 顆 LVC595A shift register 附近各併了一顆固態電容,有詳細圖解。官方是加大穩壓輸出端的電容,HIFIDUINO 則是加大穩壓負載端的電容。


韌體更新

最後是韌體的更新,在 2015 年八月釋出的 0.99 版有了大幅改進。修正了一些 bug,新增了好幾種數位濾波器(Linear, Mixed, Minimum, Soft)並且可以在音樂播放中即時更換數位濾波器、調整相位,而且 ISP 也開通了,可以搭配 Arduino 或 Raspberry Pi 等板子來控制 dam1021。更新的方式同樣可以參考 HIFIDUINO 圖文並茂的說明。

韌體更新調整的是功能、操作上的問題,音質方面只差在新的數位濾波器。更新 0.99 版之後,我原先使用的 non-oversampling 數位濾位波器被洗掉,試了 0.99 內建的濾波器,都沒有很習慣,最後還是再自行載入 non-oversampling 濾波器韌體。不過 0.99 的濾波器設定格式與過去不同,之前眾多網友分享的濾波器不能直接使用。所以最後是以 Soekris 提供的 1021filt.txt 範本來修改,將原本 Minimum 這組濾波器取代為 non-oversampling 濾波器。這是我現在使用的濾波器組,已經組譯為 1021filt.skr,可以直接 update 到 0.99 版韌體,再選擇 6 號濾波器 (即原本的 Minimum filter)即可使用。

據說正式的 1.0 版將會提供 DSD 支援,令人期待。

2015年2月23日 星期一

Soekris Discrete Sign Magnitude R-2R DAC 的幾種電源

Soekris dam1021 離散式 DAC 一須要一組正負 9-12V 直流或正負 7-8V 交流的電源。一開始我用常見的三端子穩壓 7812/7912 搭了一組輸出正負 12V 的直流穩壓供應 Soekris DAC。

就我去過的經驗,一級穩壓的聲音比多級穩壓自然,較為開活不受壓抑。如果怕聲音不夠乾淨,可以加強濾波電路,或者在初級使用無負迴授的 follower 穩壓。聽了幾天後,就開始動手修改。Soekris DAC 板上有許多組小穩壓,所以外部這組正負 12V 的穩壓算是第一級穩壓。

首先換上 7VAC 的 Nuvotem Talema 變壓器,直接交流供應。Soekris 板上內建了橋式整流器與濾波電容,正極有三顆 Nichicon CL 系列的 820uF 電解電容,負極有一顆。

交流供電的聲音很有趣,與穩壓相比,背景似不那麼寂靜,多了一點底噪,但也多了幾分活生感,而且有個神奇的韻味,好像用交流點燈的真空管機一樣。同時低頻的控制力較鬆了些,不夠紮實,反應稍慢。

聽了幾天,拿出常常用在數位電源的二極體 11DQ06,重新搭了一組簡單的無穩壓直流電源,Nuvotem Talema 的 7V 交流,經整流之後過電解電容濾波,得到約 10V 的直流,送入 DAC。這樣聽起來效果相當不錯,似乎兼有穩壓與交流的優點,背景乾淨、低頻控制力變好,活生感和韻味也比穩壓供電來得優秀。

隔了幾天又在 hifiduino 看到 Soekris 電路板上有預留直流電源接孔,可以跳過板上的橋式整流器。如下圖所示,PWR A- 接負極、PWR A+ 接正極,地則可以延用原本的 PWR GND。我很明白整流二極體對聲音的影響,立刻動手把直流重接,上電一聽,效果果然明顯,聲底的特質是一樣的,但透明感大增,音樂中細膩的速度變化變得更清楚更鮮活,讓人非常滿意。


Soekris dam1021 板上還有許多小穩壓,想來是尚有諸多可以調整之處。但板上元件極多,布局緊湊,現在盡量只在外部做調整。單是電源、類比緩衝就有許多空間可以嘗試,firmware 裡的濾波器似乎也還有很大的修改空間。雖然 Soekris dam1021 已是 all-in-one,完成度極高的 DAC 模組,但在每個 DIYer 不同的品味與思路之下,最終調出來的聲音還是可以有很不同的風格。

2015年2月5日 星期四

Soekris Discrete Sign Magnitude R-2R DAC 開聲!


時光飛轉,最近幾年的熱門主題是耳機和各種 USB 數位方案,興趣不高,也漸少觀注 diyaudio 網站。直到去年年中,百忙之中蒙獲戰友 Richard 哥傳來丹麥網友在 diyaudio 張貼的 Soekris dam1021 離散 R2R DAC 模組,總算有了振奮人心的新玩意。

常年使用 NOS TDA1541A 的我,難以適應大多數現代 DAC 的聲音。當今主流DAC 多採用 delta-sigma 架構的 DAC 晶片,聲音固然乾淨細膩,但總是少了傳統多位元架構底盤寬大、輕鬆自如的開闊感。這十多年間,陸續聽了許多廠機,也試過一些晶片,但終究少有 DAC 讓我心動。

當今 DAC 晶片主流是 delta-sigma 架構,純粹的 multi-bit DAC 晶片如今已然絕跡,除了已停產的 TDA1541A、TDA1543、PCM1702、AD1865 等老晶片,只有寥寥少數離散式的高價廠機仍然採用傳統的多位元架構。幾年前聽說 ADRA Technologies 有推出 24bit R-2R DAC AT1401 晶片的計畫,著實興奮起來了,可惜幾年過去,至今仍然沒有問市。

十年裝的 NOS TDA1541A 經過幾品修改,也就這麼一路聽下去。其間也曾經發想自己來做離散式 R-2R DAC,但因諸事忙碌,也就一直延宕。去年看到 Soekris R-2R DAC,看到精巧緊湊的 layout,還提供了 0.05%、0.02%、0.01% 三種電阻精度版本,馬上熱血沸騰立刻下訂一張誤差最低的 0.01% 模組。經過半年的等待,這塊 DAC 模組終於完成並且出貨了,我也很快的收到了自己訂的這一張。


Soekris 的規格是 24bit/384KHz,可以平衡與單端輸出,輸入支援 I2S 與 SPDIF,內建數位音量控制。穩壓電路也已經全內建在模組上,接上正負 12V 的直流,或是 7-8V 的交流電,即可工作。也就是說,這是一個 all-in-one 的懶人模組,板子買來加上輸出入的端子,再加上一顆變壓器,連整流濾波穩壓電路都省了。

Soekris 模組目前沒有完整的電路圖與裝機資訊,資料主要散佈在上百頁 diyaudio 討論串裡,難以找查。幸而上週知名部落客 hifiduino 匯整出一份頗為齊全的裝機資料,非常實用。收到 Soekris 模組的當夜,把組模組固定在木板上,再搭配手邊一組正負 12V 電源(基本的 7812/7912 穩壓),電源的部份就完成了。接下來是輸出入。SPDIF 的輸入稍微麻煩一點,作者推薦用 1:1 的脈衝變壓器。我手邊的 Scientific Conversion SC944-05 是 1:2,所以把後面的 330 電阻增加一倍使用。



至於輸出,Soekris 有三種輸出模式,直接輸出、緩衝輸出、平衡輸出。如下圖所示, J7 是直接輸出,J6 與 J8 分別是左右聲道的緩衝輸出,P1 與 P2 則是左右聲道的平衡輸出。


起初用直接輸出,懷著期待又怕失望的心理,Soekris 也就開聲了。我首先聽到非常純淨非常細緻的聲音,與 TDA1541A 相比,背景更黑,細節更多,解析力有相當大的進步。但以一個 2015 年推出的高規格 DAC 來說,這不讓人意外。Soekris 更棒的是,它理所當然地具備我獨沽一味的多位元聲底:底盤相當安定,聽感開闊,自然地往四面八方擴散。未經緩衝的直接輸出,動態稍弱,音色稍微尖細一點,但是複雜的場面氣定神閒,清清楚楚的呈現大編制音樂裡各個聲部的線條,沒有頭重腳輕,顧此失彼的疲態。音樂聽來似乎變慢了,清楚仔細的逐一交待所有細節,綿延不絕但不凝滯,有很好的流暢性。

聽了一會兒,改用緩衝輸出。緩衝輸出的動態的確較好,音質也較厚實,然而純淨透明的感覺自然也稍遜於直出。不過即使是緩衝輸出,推力仍然不及我的現在使用的 TDA1541A(輸出級是 OPA861 buffer)。來日當然會試驗新的類比輸出,buffer、變壓器,甚至真空管輸出,都是很有趣的選項。

由於手邊沒有 7-8 V 的變壓器,現在採用直流供電,之後會再試試不同電源的聲音,甚至修改板子外灌獨立穩壓。數位音量控制、Clock、I2S 輸入等種種功能,也還有很多可以玩的空間。

目前出貨的 firmware 有點問題,有時 SPDIF 會斷斷續續鎖不到訊號。Soekris 官方已經釋出新版的 firmware,可以透過板上的序列埠升級。除此之外,現在訊號都經過內建的數位濾波,很好奇如何改用 non-oversampling 模式。


開聲的那晚,心中著實激動,我已經有兩三年沒有在音響上如此感動了。Soekris 的完成度相當高,簡單接上電源與輸出入就能聽到非常高品質的聲音,確實不負所望。雖然價格不算低(0.05%、0.02%、0.01% 三個版本分別售 170、235、325 美金),但已經是一個 all-in-one 的半成品,不太須要額外的費用就可以有很好的效果。Soekris 的走向和其他高價離散架構的廠機不太一樣。相比之下,totaldac 較為豐厚飽滿,音色濃郁。而 MSB 較為精練,分析力更強。Soekris 則是清淡自如,素質高雅的北歐風格。雖然沒有一對一的比較過,但 Soekris 整體的完成度、全面性應當還是不能與這些上萬歐元的高價機種比較,但它先天優異的素質無疑勝過大多數採用現成晶片的廠機,其他面向就靠 DIYer 按照個人口味去修改微調了。

2015年2月2日 星期一

2012年9月22日 星期六

Amanero Combo384 USB Audio Interface


最近幾年最熱門的音響器材,莫過於各式各樣的 USB 訊源。早期同步傳輸模式的 USB Audio 晶片不能滿足音響迷的須求,但在 Ayre、Wavelength Audio 等廠家實現了非同步 USB 傳輸,證明透過 USB 連接電腦也能再生高品質音效之後,如今 USB 訊源變成顯學,市面上各種價位、各種風格走向的 USB 音響訊源百花齊放。

大約 2003 年的時候,我曾做過一台 KECES 的 USB DAC,用的是 PCM2702,當時覺得聲音遠不如 CD 加上 NOS DAC 的系統。後來用 PCM2706 做了 USB/SPDIF 轉換器,連接電腦與 DAC,看電影不錯,但播放音樂的表現還是不如 CD。直到前年用 BeagleBoard 來作訊源,才發現即使是同步模式的 USB Audio,在條件好的情況下,仍然可能有讓人滿意的表現。

兩年前市面上已經有些非同步 USB Audio,但支援 Linux 者甚少。由於我偏向用嵌入式系統來作 USB  訊源的主機,所以不支援 Linux 的產品,向來不再考慮之內。去年經 Paul 兄推薦,買了 Music Fidelity V-Link 來作 USB/SPDIF 轉換。V-Link 是少數不需驅動程式而支援 Linux 的非同步 USB 裝置,聲音也很不錯,可惜和 BealgeBoard 搭配有點問題,當時沒有找到完好的解決方法。

上個月底,2A3SET 兄在留言中提到了 diyAudio 有 Amanero Combo384 團購,是一款新的 USB Audio 介面卡。規格看起來很驚人,最高支援 32bit/384KHz,還能直出 DSD 資料,團購價格不貴,於是就訂了一套來試試。

Amanero Combo384 拿在手上,比預期中更小,非常緊緻。Amanero Combo384 是吃 USB 的 5V 供電,板上內建了 3.3V 的穩壓。這張介面板沒有 SPDIF 輸出,於是我用上回做的 WM8804/ES9023 DAC,不用 WM8804 的部份,將 I2S 直入 ES9023,簡簡單單就開聲了。

之前的 BeagleBoard 系統已經解體,沒辦法直接使用,所以先接上電腦試聽。Amanero Combo384/ES9023 的聲音解析力強,音質肌理密度很高、很有能量感,這確是電腦訊源向來的優點。不僅如此,Combo384 的聲底很乾淨,背景很黑,細節和音色的紋理展現得十分清楚,沒有毛躁感,頻寬的延伸也勝於我目前主力的 Apple Airport Express 系統。這種精準而充滿現代感的表現方式,與我長年以來習慣的聲調有很大的不同,聽起來很有新鮮感。不過 ES9023 的聲底比較乾,高頻略有菱角,與 Combo384 搭配之下,會覺得有些不夠豐潤。此外,聆聽一陣子之後,仍然會覺得有那麼一點「數碼聲」。相對之下,雖然 Airport Express 的聲音沒有 Combo384 這麼「厲害」,但比較柔順易於親近,目前還是比較喜歡 AAE 系統的聲音。


和另一款頗有口碑的 USB DAC Bladelius USB DAC 相比,我覺得 Combo384/ES9023 的整體表現在其之上。Bladelius USB DAC 最厲害的地方是幾乎聽不出「數碼聲」,聲音輕軟容易入耳,不過整體的平衡感和質感還是不太理想。

當然,這些是我對 Combo384 的第一印象,接下來還有很多調整的空間。我很好奇 BeagleBoard 能不能驅動 Combo384,如果可以,不知道聲音會不會更好?Combo384 與 DAC 的搭配也很有趣,接上 NOS DAC 說不定會有截長補短的效果。Combo384 的另一個亮點,DSD 檔案播放也很吸引人。可惜我手邊沒有 DSD 檔案,而且 DSD 檔案終究不會是我聆聽音樂的主要來源。

本文是匆忙寫成的,本來應該對 Combo384 做更多嘗試再來分享。但是發現了這個不貴而實力深厚的 USB Audio 組件,於是興奮地野人獻曝一番。diyAudio 上的團購似乎還在進行中,有興趣的玩家可以試試。

2012年9月16日 星期日

WM8804/PCM5102 DAC

上回提到,我訂了幾張 WM8804/ES9023 DAC 的 PCB,這小巧的 PCB 使用方便,layout 的品質也很好,所以就用手邊的空板繼續玩。除前文所述,先後做了兩張 PCB,分別用設計者在零件表中推薦的工業零件,與我自己慣用的音響零件,但始終是 ES9023 的聲底。這次又裝了一張 PCB,但只裝數位接受器 WM8804 的路份,搭配不同的 DAC。


首先是用我最熟悉的 Philips TDA1543。老樣子,用 non-oversampling 架構,I2S 直入 TDA1543,然後用電阻作被動 I/V 轉換,電容交連輸出。穩壓 IC 是常用的 TL780-05,簡單裝起來就開始唱歌了。NOS TDA1543 的聲音我很熟悉,但配上 WM8804 之後,聲音和過去常用的 CS8412/CS8414 頗為不同,聲音居然變得比較有現代感,原本濃郁的中頻略為清淡,頻寬卻拉開了,然而 NOS 那自然開闊、不壓抑的聽感仍然存在,很有趣。


NOS TDA1543 連聽一週,換上了好奇已久,去年才推出的德州儀器新晶片 TI PCM5102。網兄 2A3SET 兄之前推薦這顆 IC,我才發現原來手邊早有幾顆 PCM5102,於是到光華商場買了 SMD 轉接板,黏到 WM8804/ES9023 的 PCB 上,就開始搭棚。

PCM5102 市場取向和 ES9023 類似,用法卻更簡單。ES9023 需要輸入 50MHz 的時脈,所以還要準備振盪器和相關的電源供應。PCM5102 不需要振盪器,省下了許多麻煩。我延用原本 PCB 上的 3.3V 電路,再加上一些跳線和旁路電容,就完成了 PCM5102。零件都是手邊的料,小容值的旁路電容用 NP0 和 X7R 的積層陶磁電容,其他則是 Black Gate N/NX。PCM5102 的輸出和 ES9023 一樣精簡,不需要交連電容濾除直流,簡單的 RC 低通濾波(LPF)即可成事。LPF 對聲音影響不小,串聯的電阻用上最近頗喜歡的 Takman 碳膜,下地則用音質柔軟透明的 Relcap RT。比較特別的是,PCM5102 內建兩種數位濾波器,normal latency (FIR) 與 low latency (IIR) 兩種模式,透過接腳選擇。由於我長年使用 NOS DAC,對數位濾波實屬外行,查了些資料,最後參考 John Kenny JKDAC32 的考量,選擇 low latency。

開聲之後,第一印象是,聲音偏慢,不僅比凌厲的 ES9023 慢,似乎也比 TDA1543 和緩。是現代聲,但確如 2A3SET 兄的描述,PCM5102 不像 ES9023 那麼張揚,而是比較穩重內斂的聲音。高頻延伸比 ES9023 保守,中高頻因而比較飽滿濃密。低頻頗有量感,那種渾厚蓬鬆的低頻,確實很有 Burr-Brown 的味道。我個人不太喜歡 Burr-Brown 的味道,也因此對 TI/BB 的 OP-Amps 敬而遠之,不過客觀來說,PCM5102 還滿討喜的,不像 ES9023 那麼刺激,沒什麼調音就可以愉快的聽一整天音樂,中高頻的質感也不錯。不過,像我這樣草草裝起來,聲音的等級畢竟不能和真正高級的 DAC 抗衡,相較我常年使用的 NOS TDA1541A,也有一段差距。網兄 EUVL 曾經比較過 ESS 與 PCM5102 的聲音,架構與我類似,他只用 "Different" 一字型容兩者的差別。我也覺得如此,兩者的等級是差不多的,不能和十數萬的 DAC 相提並論,但不用花多少錢就能做出一台 HiFi 級的 DAC,C/P 值超高。

對我而言,我覺得 PCM5102 比較輕鬆耐聽,偏近我常年聆聽的喜好。不過我既然已經有了走向相似而音質更好的 NOS TDA1541A,所以覺得 ESS 的 DAC 更為特別一點,更適合與我的原本的 DAC 互補。不過 PCM5102、ES9023 這些廉價方便的零件,終究不以音質為目的。想要更上一層樓,或許仍然得不畏艱難,去挑戰 ES9018 等 state-of-the-art 的晶片。

2012年9月7日 星期五

回頭來玩 DAC:WM8804/ES9023 DAC

開始音響 DIY 至今,差不多十年了。我算是投入不少時間和精神在這個興趣上,不過玩過東西可能比許多同好來得少。可能是財力不足,許多有趣的機會都錯過了,只能在同一個專案、同一個架構上一而再、再而三的調整。以 DAC 來說,從 2002 年開始 DIY 到目前,這十年之間,也只玩過 TDA1543 與 TDA1541A 兩種 DAC 晶片,而且玩來玩去都是 NOS 架構,聲底也十分類似。而現役的 TDA1541A 聽了將近八年,中間僅有小小修改,也所以《牙尖嘴利音響頻道》絕少 DIY DAC 的文章,因為我實在很久沒有玩 DAC 了。直到去年年底,終於有了點變化,開始有了新的接觸。

還沒有開始玩音響前,就知道 ESS Technology 這個牌子,許多音效卡上面都裝有 ESS 的晶片,但對 ESS 的印象,始終停留在 3C 用品上。直至前年,大眼睛兄造訪,推薦 Twisted Pear Audio 的 Buffalo DAC。這套 DAC 組件,就是採用 ESS 9018 作為核心,據說聲音非常優秀,但也頗為敏感,要配合妥善的 layout 與電源設計,還有 I/V 調聲,才能發揮。那時對 ESS 的聲音仍然沒有概念,加上 ESS 的資訊不透明,datasheet 等相關資訊都無法公開取得,網路上也難有深入的分析討論。我玩音響習慣從 datasheet 與電路圖著手,而 Buffalo 則只能依賴現成的套件,雖曾試著搶購 Buffalo,但終究陰錯陽差而沒有玩成。

後來,在音響展聽到 Weiss DAC202 的聲音,第一次被 ESS 晶片震攝。接著,又在香港網兄 DomDom 家中聽到 Weiss 上級機 Medea+,於是對 ESS 晶片又更感到好奇了。沒過多久,2A3SET 兄告知 diyAudio 有個在玩 ESS ES9022 的討論串,相當有趣。原來 ES9022 是精簡的 DAC,相比於 ES9018 簡單便宜,卻也更容易施工,只要一組單電源,就有無直流的電壓輸出,I/V、放大、交連電容或變壓器一概全免。我對於簡單小巧,成功率高的東西特有興趣,價格又遠比 Twisted Pear Audio 的 Buffalo 便宜,也就向德國網兄 EUVL 買了一組 WM8804 與 ES9022 的 DAC 來玩。


EUVL 手製的 DAC 非常精巧,一張 WM8804 的數位接收板,一張 ES9022 的 DAC 板,中間以接腳連接 I2S 訊號,元件安排非常緊緻。


大量使用 SMD,其他元件也都是水準以上。


兩張 PCB 板上都已經內建穩壓,只要輸入 9V 的電壓就能工作,甚至用乾電池就能唱得很好。開聲之後,馬上就有很好印象。多年以來,早已習慣 NOS TDA1543/TDA1541A 老晶片的聲底,換上了最新的晶片,有很多新奇的感受。ES9022 的聲音非常鮮銳,分析力佳,尤其高頻相當活潑富有張力。這些年間,當然也有許多機會聆聽 TI/AD/CS 等新 DAC 的聲音,不過 ESS 的聲音獨具特色,在音樂的刻劃上,特別是聆聽大制編的古典音樂,對我而言特別對味。雖然不能與音質精貴高雅的 Weiss 相提並論,但以基本的聲底特色來說,簡單的 ES9022 卻實有幾分 Weiss 的味道。

 

不過多時,就做了四組獨立的供電,各別供電給兩組 WM8804、震盪器、ES9022,並且裝箱起來。事實上,變成四組獨立供電之後,聲音的改進並不如預期多。據說用乾電池效果極佳,不過我聽音響常是整天的聽,一忙起來不可能去注意電量與充電的問題,要再設置自充線路又點費事,所以終於沒有嘗試。那時年關將近,諸事繁忙,沒有時間專注於調音,只能匆匆在網誌裡留下照片,而未多加介紹。至今將近一年,終於能在此文回顧了。


過年之後,玩起了新的數位訊源 Apple AirPort Express,因為操控方便以及夠水準的音質,而成為我目前的主力訊源。當我從 Apple AirPort Express 的 PCB 上拉出 I2S,自然而然地,就試著接上 ES9022,變成 I2S 直入 DAC 的組態,跳過了 WM8804 這一層。I2S 直入的聲音,非常優秀,明顯好過經 SPDIF 與 WM8804。最顯著的差異是細節與微動態,直入的聲音,在較小的音量小,仍然能保持相當豐富的細節,更為細膩清晰,直有撥雲見日之感。

由於對 WM8804 與 ES9022 的印象很好,今年看到 diyaudio 上另一組人馬,Subbu 與 jean-paul 發起 WM8804/ES9023 的 PCB 團購,設計與 layout 頗下過功夫,價格也屬實惠,也就訂了幾張來玩。收到板子已經是七月,看到小巧而高品質的 PCB,感到相當滿意。一個多月後,備料完成也就開聲了。



Subbu/jean-paul 的板子,80% 以上的零件是 SMD,但多是 0805、1206 以上的尺寸,加工並不困難。我的焊工並不熟練優秀,但也能在三小時之內焊接完成。當中只有 WM8804 的腳位較密,要特別留意而已。設計者的預設零件搭配,已經有調音考量,大量採用特性良好的零件,例如 C0G、X7R 的陶磁電容、Nichicon FPCAP 固態電容、SUSUMU 高精度 SMT 電阻等等。


開聲幾天之後,在光華商場的源達發現新的薄型袖珍鋁製機箱,就興高采烈地裝箱了。這張 PCB 同樣內建緊鄰負載的穩壓,只要輸入一組 5V 電源即可。我用基本的整流濾波,再加上 TI TL780-05 三端子穩壓,做成簡易的 5V 電源,塞入機箱所剩不多的空間裡。

聽了幾天,覺得這張聲底不錯,以其價格來說更是超值無比。比較可惜的是,聲底比較偏向乾硬,這似乎是 ES9022/ES9023 的特色。乾、硬並非是一種缺點,在表達管弦樂齊奏時,那種爽脆與勁道就非常動人。像 Weiss 等高價機種,就能將這種乾、硬的特質打磨成細膩華美的音色,而這個 kit 相對來說,則仍然表現得比較粗糙。此間差距,有可能是廉價的 ES9022/ES9023 與高價的 ES9018 的差別。但 ES9022/ES9023 已經有一定的體質,對 DIYer 來說,如何調整、改善,就是無窮樂趣的來源了。


聽了幾天,用手上另一張空版,又做了一組 WM8804/ES9023 DAC,但這次酌量使用自己熟悉的電容來調音。主要差別是把穩壓前的 220uF Nichicon FPCAP 換成 100uF 的 Nichicon VR。相較於快速凌厲平直的 FPCAP,VR 溫潤柔軟許多。接著,WM8804 的兩組供電,換成速度快但微帶有甜味的 Sanyo OS-CON SP 系列。其實 OS-CON SP 系列已經是十五年前的零件了,但至今用來,仍然相當優秀好用。ES9023 周邊的電容則改成 Black Gate N/NX。經 2A3SET 兄的提示與我實際的經驗,Vreg、CN-CP、Negative 等幾個接腳,換上小容值的 Black Gate 電容效果頗為不俗。Black Gate N/NX 電容特殊的甜味與密度,可以讓 ES9023 的聲音更為討喜。最後,我覺得影響同樣大的是輸出級 4700pF 的對地 LPF 電容。原本的配方是 Vishay 的 MKT 電容,我換成 Relcap RT 系列的錫箔 polystyrene 電容,此中差異實不可同日而語。這兩顆電容,是整個 DAC 在類比路徑上唯二的元件,重要性自不待言。4,700pF 甚小,有許多高品質 foil 電容可用,就算不打算用發燒零件,至少也應該換成 PS、FKP 等材質。

調過音的版本,聲音確是比較柔美討喜,不若原本那麼一板一眼。不過換電容終究只是換個妝扮,本質上難有轉變,尚有許多地方,如電源、時脈、輸出級等處值得下手,這些得留待來日了。現在用輕薄小巧的盒子裝著,簡單的聽。播放 Jazz、人聲、搖滾,還是不如使用多年的 NOS TDA1541A,但聽古典樂,特別是鋼琴獨奏、交響樂、歌劇,用 ES9023 聽起來卻更為過癮。這麼便宜的價格,這麼簡單的構成,卻有如此水準的聲音。繼 DCB1 之後,再一次感慨集合眾人之力,Web 2.0 音響 DIY 之神奇。


2012年6月8日 星期五

最好用的音量控制器


音量控制器對聲音的影響,眾所週知。無論是哪一種原理,哪一種價位,都有各自不同的音質特性,對聲音也有一定的影響。

過去試過許多種音量控制器。最早用的是最普遍的碳膜可變電阻,例如 COSMOS、ALPS 藍殼,後來又試過 Sfernice 和東京光音(TKD)導電塑膠等高級可變電阻,也用過 IC 音量控制器 MAXIM DS1802,也玩過光敏電阻音量控制器 Lightspeed Attenuator。最後,現在裝在我的 DCB1 上的是 DACT 的級進式電位器。

這些架構,價格有高低,音質有高下,不過好壞並不那麼絕對。單以聲音的特色來說,我最喜歡的是光敏電阻 Lightspeed,非常活潑透明,雄渾豐厚,富有音樂性。DACT 端正中庸的特色也很好,而且單純的機械結構,不吃電,比 Lightspeed 方便可靠許多。此外,我也很喜歡 TKD 的塑膠電阻,雖然有一點點音染,頻帶響應不夠平直,但聲音富有魅力,在千元以下相當難得。還有 MAXIM DS1802,這是我唯一的 IC 音控嘗試,在 2004 年間玩了一陣子,非常便宜聲音卻很自然,只是動態略為平板一點。

我用過的音量控制器,有一個共通特性,就是都沒有遙控。當然,如果想要的話,這幾種原理都可以加裝遙控功能,但要遙控要吃電,也佔空間,可能影響了前級的音質。同時,我也覺得反正房間小,換 CD 時在音響架旁順便調一下音量也只是舉手之勞,所以對於遙控並不太在意。

今年開始玩 Apple AirPort Express 之後,此事卻有了轉變。用 AirPort Express 聽音樂,只要在 iTunes 或是 iPhone/iPad 的 Remote App 裡動動手指就能選曲播放,再也不必走近音響架換 CD。於是,為了調整音量而專程走兩步到音響架旁這等輕於鴻毛之事,不再是舉手之勞,竟成為懶人的不可承受之重。更可怕的是,iTunes 和 Remote 裡內建了音量控制,輕撥手指就能立即調整音量,連腿都不必抬。對,那正是惡名昭彰,所有正經發燒友都嗤之以鼻的數位音量控制,絕對不 bit perfect,但極端的便利性,如同魔鬼的誘餌,一步步將我引向萬劫不復的深淵。

現在前級上雖然仍裝著 DACT CT2,但轉動的次數,恐怕一天不到一次。我把 DACT 設定在數位音控完全輸出時,聆聽古典樂適當的音量。由於古典樂電平較小,聽古典樂時把 iTunes 的數位音控開到最大,也就是 bit perfect 輸出。換搖滾樂、爵士樂時,再從 iTunes 衰減音量。午夜夢迴之間,恍恍惚惚之中,從床上翻身摸出 iPad,隨手播個音樂,就再把音量調得更小一點。

聽了幾月下來,卻覺得名惡昭彰的數位音控,似乎也不是真的那麼糟。沒錯,數位音控會影響動態和細節,細節少了一點,動態起伏也被投影到更窄的區間,但卻有一個很好的優點:幾乎沒有音染,高頻泛音略少,但主要的頻帶之內,響應相當平直。以前玩過的各種音量控制裝置,都有自己的調性,但數位音量控制雖然在數位域改變了訊號,卻沒有自己的 tone,非常中性。雖然犧牲了一點細節和動態,但這幾乎不妨礙我欣賞搖滾樂。除了 Pink Floyd 等少數樂團,大半搖滾樂電平高而動態小,更充斥效果器與噪音,細節與動態原不是聆聽重點,有所損失也不那麼清楚。當然,要認真聆聽搖滾樂時,這樣是音質還是不能讓人滿足。

數位音量控制的缺點,在聆聽古典樂時明顯許多。所幸大多數古典樂錄音電平低,設定到最大音量旁路音控即可。唯一比較麻煩的是爵士樂和少數搖滾樂,錄音細膩講究細節而高電平。為了這些音樂,仍然得起身調整音量,或者,乾脆換別的曲子聽。

最近特別繁忙,音樂一直放,然而認真聆賞的機會卻少,因此 DACT CT2 在我前級上,幾乎形同半固定的分壓電阻了。如果往後我聆聽音樂的模式固定如此,說不定乾脆移去 DACT,直接焊上分壓電阻即可。或者,不那麼極端,保留兩段或三段音量,如此還能用上最高級的波段開關和 TX2575 電阻,一定遠比 DACT 更好。其實,我想說的是,千夫所指的數位音量控制似乎沒那麼不堪,至少它不會讓聲音變硬、讓聲音變髒、讓聲音變糊、讓聲音失去音樂性。有些音量控制器的 tone 實在讓我難以忍受,相形之下,我還寧可犧牲一點細節和態動呢!我的靈魂看來已經賣給魔鬼了。

2012年5月4日 星期五

從 Apple AirPort Express 拉出 I2S


如果傳輸距離夠短,訊源與 DAC 之間直接用 I2S 等 series bus 介面連接,理論上當會比經過 SPDIF 編碼解碼來得好聲。去年就曾在法文討論區看到網友從 Apple AirPort Express 拉出 I2S 訊號,這也是促成我 DIY AirPort Express 的原因之一。在今年年初完成基本的 AirPort Express 數位訊源,以及更換新的時脈之後,接下來方向就是 I2S 了。上個月網兄 Ytsejam 在留言裡提到「AAE 用 I2S 的聲音跟 SPDIF 不可同日而語,強烈建議使用 I2S」,更是讓人心動。在四月底,有了稍微能喘口氣的空檔,便試著從 AAE 取出 I2S 等四軌(Master Clock, Bit Clock, Word Clock, Sdata)訊號,並送入 ES9022 DAC。

Ytsejam 兄在前文留言裡提供了很細節的改機方法,容我重貼於下:
圖片請參見 Alex_twn 的文章
http://www.homecinema-fr.com/forum/viewtopic.php?f=1057&t=29924157&sid=eb8870cbdfdd894980b5312f776788ab&start=388
簡單步驟如下: 
1. 拆掉在 AE 以下的電阻
上方:(有Cirrus CS4344 以及 Flash 這面)
R715 (BCK, Bit Clock)
R717 (LRCK, L/R Clock)
R718 (MCK, Master Clock)
下方: (Marvell 88F6183 這面)
R716 (SD, Data)
2. 從原有接點處,將訊號接出即可
R715 左邊靠 USB 側 (BCK, Bit Clock)
R717 左邊靠 USB 側 (LRCK, L/R Clock)
R718 左邊靠 USB 側 (MCK, Master Clock)
R716 上方靠近WiFi模組側 (SD, Data)
建議最好買個含檯燈功能的放大鏡,因為那個電阻非常小,肉眼看不清楚。另外,動手前,最好用示波器先確認訊號。
我的改裝過程和 Ytsejam 兄差不多,比較困難的是 AAE 主板上 I2S 的走線非常細,解焊原本的串連電阻之後,板上的焊點非常小,而且焊上線之後,稍微扯動就可能剝離。我自己手拙,不甚弄壞兩個焊點,幸而在不遠處還有一組更小焊點可以取出 I2S 訊號。事後想想,或許不必解焊原本的電阻,直接焊在電阻腳上,會比較容易施工。網兄 Ytsejam 從 PCB 的底面取 Sdata,而法文討論區上的網友則是從正面的 DAC 接腳上取得 Sdata,較為方便。所以我也是從 DAC 的接腳上取得 Sdata。

用八公分長的 0.4mm 單芯銅線把 I2S 的四軌訊號接出來,串上 47ohm 的碳膜電阻,就送入 ES9022 DAC 模阻。這套向 diyAudio 上的網兄 EUVL 訂購的 ES9022,可以與 WM8804 SPDIF 輸入模組連接,也可以拆開單獨使用。我買的是有 reclock 的版本,所以 AAE 送來的 I2S,會先經過 reclock,再進入 ES9022 解碼,並且直接輸出。ES9022 的板子很小,用泡棉膠帶直接黏在 AAE 上。

多年前曾經玩過 I2S。那時是把 Philips CD-680 的 I2S 訊號直入我的 DAC NOS TDA1541A。當時覺得聲音並不如期待中的好,不過那時 I2S 走線較長,對 I2S 並不公平。這次 I2S 走線不到十公分,開聲之後,果然有不同的表現。與原本 SPDIF 經由 WM8804 解碼相比,I2S 的聲音其實並沒有質變,聽起來是同一個聲底,同一個走向,個性是完全相同的。直出 I2S,聲音變乾淨了,解析度也提高了,原本單一一個聲音,現在卻能聽出它是由許多聲音構成。假如音樂是點彩派的畫作,原本是站在遠處看見混色後的色塊,現在卻似能近看到原始的色點。


除此之外,聲音的純度和鮮度也都提高了,即使音量小也能保有相當的細節與活力,在深夜間小聲聽音樂,感受最是明顯。不過話說回來,我還是有那麼一點點失望,或許是我把 I2S 想得太好了。這時又想起 Peter Daniel 所言:I2S is overrated。相較之下,我覺得更換 clock 的效果更為明顯一點,有根本上的質變,覺得音樂的靈魂都不同了。直出 I2S 則是錦上添花,好上加好。不過原本 WM8804 已是相當好的接收晶片,又有 reclock,所以比較不敏感吧!又或者是我目前的拉線以及佈置方式不夠好,未能完全發揮 I2S 的優勢。

無論如何,拉 I2S 總是一個有好無壞(當然,I2S 走線千萬不能長),對聲音有正面助益的改機策略。在 AAE 上,不費多少功夫,幾乎不用花錢就能完成,絕對值得一試。

2012年3月2日 星期五

New Clock for the Apple AirPort Express

年初使用 Apple AirPort Exress Wi-Fi 基地台為基礎,更換電源及數位輸出線路,做出了一台聲音還不錯的數位播放器。後來一個月在電源上繼續微調,雖有效果,但改變並不是非常大,於是開始把心思轉移到時脈上。

時脈之於數位電路,就好像脈搏之於人體,是基本運作之基礎。過去我在許多數位訊源上試過不同的時脈,不論是 Sony SCD-XE600、CEC TL51X、Philips CD-680,以及最近的 Shigaclone,在數位訊源上更換時脈,對於聲音總是有不小的影響,影響之大,甚至可以改變整個訊源的個性,彷彿整個系統承載了新的靈魂

更換時脈的奧妙之處在於,不同的時脈架構(包含所選用的 crystal、穩壓線路、穩壓上的週邊零件等等),聲音或有相當的差異,但不見得有明顯的高下,卻更涉及主觀的偏好以及搭配性。換上所謂高規格或昂貴的時脈,有時反而讓聲音變糟,或是音響性提升而犧牲音樂性。前幾期 Stereo Sound 就曾有評論員指出,Esoteric 兩台時脈產生器中,他反而喜歡比較便宜、定位為下級機種的款式。這是時脈有趣而玩味之處。

因此,在 AirPort Express 上裝新的時脈,原是我的既定計畫,只是在 Internet 上搜尋半天,只看見兩家廠商 La Rosita 與 Micromega 的文宣指出他們的改機都有更換時脈,然而究竟要怎麼換、怎麼接線等細節,卻找不到前人分享。一直等不是辦法,總得有人多花點時間做白老鼠,所以最後決定自己來摸索。

Apple AirPort Express 的 PCB 背面有兩顆 SMT crystal,頻率都是 25MHz。其中一顆比較靠近 88F6183,查過資料後確認 88F6183 晶片有 I2S 與 SPDIF 輸出,當是處理音訊的核心,所以就先鎖定鄰近的這顆 crystal(PCB 標記為 Y700)。解焊 crystal 以及週邊的兩顆 load capacitors  C700 與 C701 之後,其中一個 crystal 的腳位要接到新的時脈,另一個腳位則是空接。

移除 Y700、C700、C701。
Remove the crystal Y700 and its load capacitors C700 & C701

由於我手上沒有 88F6183 的 pinout 資料,只好用猜的,兩邊都試試看。歷經開機失敗,最後終於確定了接法。如下圖,藍線的接點(靠近電容 C700)就是時脈的 input,白線是地,找了一個比較容易施工的接地點焊上。如此就順利拉出外接時脈的界面了,藍線另一端要接到外接 25MHz 時脈的 output,白線另一端則接到外接時脈的地。


藍線接到 25MHz 的時脈,白線是地。
Blue is 25MHz clock; white is clock ground.

接下來就是一般更換時脈的簡單操作了,拿一個 25MHz 輸出的時脈--豐儉由人,任君選擇--,分別接上電源和藍線、白線,應該就可以上電開機了。我最熟悉也最喜歡的 clock 是 Kwak Clock 7,不過現在手邊沒有現成品可用,所以用閒置的 The Flea 穩壓先上。The Flea 要搭配 XO (oscillator)使用,之前買過不少昂貴的 oscillator,可惜都沒有 25MHz 這個規格。臨時到川禾與金電子買了幾種便宜的 XO 來用。然後就上電了。上電之後,AirPort Express 主板全無動靜,檢查也沒有冷焊或接錯,clock 也有正常輸出,後來想到 The Flea 預設的電壓是 5V,clock 的輸出擺幅也將近 5V,高於 AirPort Express 的工作電壓 3.3V。調整 The Flea 的輸出電壓後,降低 clock 的輸出電平,再次上電 AirPort Express 終於順利開聲。


開聲之後,試聽不到五秒,我就確認了改機的成果。並不是說變得非常好聲,而是我改對 clock 了,現在的聲音正是更換 clock 之後的反應。第一個裝上 The Flea 的是川禾的 XO,品牌不知,聲音很鬆很渾厚,有點糊有點毛邊,不如原本的 crystal 乾淨,但聽起來卻多了一份說不出來的活生感,讓人雖然不覺得滿意,但卻聽得很快樂。


接下來再換上金電子 XO。這顆 XO 價格便宜,但之前在 The Flea 測試,聽感卻物超所值,表現中規中距,水準和數百元的 TCXO 在伯仲之間。把這顆 XO 接上 The Flea 之後,AirPort Express 果然又有煥然一新的表現,前一顆 XO 的毛邊大幅減少了,聲音變得高雅細緻,而活生感還是很理想。後來查了這顆 XO 的 datasheet 得知,正常的工作電壓是 5V,我硬調到 3.3V,恐怕不能完全發揮水準。不過已經是目前手上最好聽的 XO。


最後,我把系統整理一下,將 AirPort Express 放上音響架,開心的享受改機成果。原本的 AirPort Express 聲音非常乾淨沉謐,表現比較靜態,聲音也很精確,井井有條。然而聽久之後,不免稍嫌不夠活潑,缺乏生命力。換上 The Flea 之後,聲音的乾淨稍微有些犧牲,但卻換來了更寶貴,讓人沉醉不已的活生感,彷彿為 AirPort Express 畫上眼睛,終於有了生命和神彩。這真的是相當有趣的改變,不過這只是開始。接下來還有很多可以玩:可以改善 clock 訊號的走線與接地點,可以換更多 XO,當然,更可以換 clock 架構。我已經迫不及待要試 Kwak Clock 7 了,同時也準備了其他幾種方案。以前改時脈,用的頻率是 11.2896MHz、16.9344 等等,沒有太多業界的解決方案。AirPort Express 用的 25MHz 則是網路工業常用的頻率,有許許多多現成的 IC 可以玩,相信又會有一番新的樂趣。話說回來,25MHz 不是 44100x16 的倍數,88F6183 晶片以 25MHz 為基頻去產生音樂訊號,處理過程中應該會利用 PLL 等方式合成 44100x16 倍數的時脈,理論上不如原生時脈。話雖如此,只好聽起來有效,結果是好的,那就好了。



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 Rosita 與 Micromega 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。

2011年6月8日 星期三

Clock 的聲音:試聽五款振盪器(Oscillator)


前文《在 Shigaclone 上測試 Clock 穩壓》寫了振盪器(oscillator)穩壓的試聽感想,這次來寫振盪器本身的聆聽經驗。Shigaclone 採用 16.9344MHz 的時脈,這一兩年間,我陸續購入五款此一頻率的振盪器。價格有高低,表現也不一而足。振盪器的表現和穩壓有相當大的關係,穩壓的影響甚至超過振盪器本身,我在不同的穩壓上試過這些振盪器,不同的組合效果有些出入,但把所有的組合一一列舉,未免太過雜亂,失去焦點。因此,本文的試聽經驗,限定在不同的振盪器與 The Flea 穩壓搭配,裝置在 Shigaclone 的效果。The Flea 上裝有兩用 XO 座,常見的 8-pin 與 14-pin XO 都能快速地插拔替換,試聽比較(但務必要注意方向以免燒毀)。


TeraDok 的 TCXO,標示為 1ppm。眾所周知,ppm 表示的是 long term 穩定度,於數位音響的 jitter 之高低無關,所以並不必太在意 ppm 這數字。這款振盪器聲音很靈活,聽音樂的鮮度頗高,缺點則在於氣質不夠高貴,下盤也還不夠堅實。不過這款振盪器對電源很敏感,在幾個穩壓上都不能運作,但在 The Flea 倒是表現穩定。據說 TeraDok 後來新版的 TCXO 已經在這點改善,不再那麼挑電源,但音樂如何就不知道了。



Pure Audio 的 TCXO,同樣標示 1ppm。阿仁這幾年間出了很多嚴謹的套件,嘉惠眾多 DIYer。這款 TCXO 價位和 TeraDok 接近,聽感的等級也相當接近,但表現的個性不太一樣。TeraDok 聽起來靈活生動,PureAudio 則是溫厚樸實。


這是在台北車站地下街「金電子」購入的 XO,一顆 50 塊,價格遠低本文中其他四款振盪器。奇妙的是,便宜歸便宜,也不是什麼 TXCO,聲音卻不惡。以等級來說,這顆 XO 和前兩款在伯仲之間,但表現中庸,沒有強烈的個性,卻也沒有什麼明顯的不足。與  The Flea 這種性格鮮明穩壓搭配,反而非常合適。


這是 TeraDok 另一款振盪器,價格較高,據說規格也更好。試聽之下,果然令人印象深刻,這是音響性非常突出的振盪器,頻寬尤其厲害,不論是低頻下潛的深度、量感、控制力,以及下盤整體的穩定度,都非常傑出。這款振盪器配上本來就強調音響性的 The Flea 穩壓,聽起大制編的音樂,極盡耳目之娛,教人大呼過癮。


最後是荷蘭 TentLabs 的振盪器,由 Philips 前工程師 Guido Tent 推出,在國際 DIY 社群有相當的名氣和口碑。這顆振盪器的表現,與前一款 TeraDok 實有天壤之別。TentLabs 的聲音非常平實,沒有半點誇張與渲染。對於頻寬與動態的呈現,顯得保守而嚴謹,然而聲音的素質非常高,不是輝煌華麗,也談不上貴氣逼人,而是中性無染的自然高雅。對於氣勢磅薄、放浪形骸的音樂,或許不如 TeraDok 那款那麼驚艷,但聽小品、室內樂、人聲,TentLabs 極高的質感,無疑更為優秀。TentLabs 這顆振盪器是五款中最貴的,走向有其偏好,追求音響性的人士或許會失望。

本文試聽的振盪器都是平價品,僅有 TentLabs 超過千元,我很好奇其他高價的振盪器表現如何。例如國內聲名素著的三田電波 TCXO,據說非常優秀,可惜我未曾入手一試。最近開始流行的銣原子鐘也相當引人遐想,可惜價格頗高,又找不到實際聆聽的心得報告,不敢冒然投入。

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