来自罗马尼亚的 Audiobyte 推出新产品了。继 Black Dragon DAC、Hydra Z DDC、Hydra ZPM 超线性电源供应器的组合后，再次推出更高级的选择，那就是 Hydra Vox、Hydra ZAP、Hydra Hub 的系列机款。产品定位在 Black Dragon 之上，而 Black Dragon 系列产品则会继续贩卖。
这套 Hydra 家族，从 2018 年起，连两年在慕尼黑音响展现身，但是直到去年底才开始出货。酝酿这么久的产品，到底有什么厉害之处？代理商为了让故事说得更精彩，而不只是照本宣科地报告一下规格和特性，特别找来专家说明。
专家助拳的另类说明会
说明会当天，才踏进巴洛克的试听室，就看见身着Polo衫配牛仔裤的讲师 Michael Wang（王任远）。他是代理商巴洛克的好朋友，代表巴洛克出征已经不是第一回了，先前因为 EC（Electrocompaniet）与巴洛克认识，不仅成了主顾，也交了朋友。
Michael 是个具有 30 年业界资历的科技人，曾任职高科技产业从事过芯片设计也担任顾问做项目。Michael说「我设计过芯片，经过通讯业，也参与过软件开发，我们业内称的 ICT 我都走过了。」
Michael 不仅是个资深的科技人，他也热爱音乐和音响。「我在科技业打滚了 30 年，做音响迷也大概 30 年。」Michael在事业和工作上讲求实事求是，在音响上也是。他与巴洛克结识的故事，就是最好的例证。「我的音箱是 B&W M801，这音箱很不好搞，后来得知 Abbey Road 录音室还有 Michael Jackson 的御用录音师 Bruce Swedien，都是用 EC 扩大机来推 M801。」因为对专业的信任，他找上巴洛克，要为自己的 801 找到最合用的伴侣。
产品定位—超取样派的1-bit比特流
技术人出身的 Michael 表示，因为科技业背景，所以，来到音响领域，他也采用相同的分析架构，他要问的是：这 30 年来产业链发生了什么事？以致于今天才会有 Audiobyte Hydra Vox 这个产品。从历史的角度，Hydra Vox 这个产品应该如何定位？
基本上，DAC 不是好坏的问题，而是途径的问题。也就是：你的解决方案是什么？Michael 整理 DAC 的架构原理，大概可分为两支，一个是 Nyquist architecture，一个是 Oversampling 超取样架构。以二进制或两倍取样为基础的前者，可以 R2R 阶梯式 DAC 为代表；至于后者 ，则又可分为 Multi-bit 和 1-bit 两支。
而 Audiobyte 的 Black Dragon 和 Hydra Vox，恰好分别采取了超取样架构的两派解碼途径。如果再把母公司 Rockna 算进来，Wavedream DAC 的架构正是 R2R ladder DAC，主事者 Nicolae Jitariu 手下三件 DAC 产品，恰好通包了 DAC 的三个主要型式。
回头看 Audiobyte 的 Hydra Vox。这是一台以 FPGA 芯片做前端数字讯号处理，然后以 1-bit 架构解碼的 DAC。1-bit 架构的 DAC 早就有了，这一点不新鲜。但为什么要选择采用 1-bit 译码，则跟 DAC 演进的历史以及数字音频的编码技术发展有关。
为什么采取1-bit？
Michael 表示，如果我们希望 DAC 具有高水平的声音艺术表现，那么，数字模拟转换的线性程度是很关键的。问题是，DAC 转换却充满了误差的可能，这就影响转换出来的声音偏离了原始讯号，那些失真如果造成非线性程度越多，声音就越不好听。「这就是为什么有些人认为真空管机和黑胶比较好听，因为他们的失真还是线性的。」
那要怎么做呢？Michael 提出三件事：第一要尽量维持线性，第二是尽可能降低线性偏移（offset），第三就是想办法作补偿。从数学来看，讯号重现，其实就是一种线性逼近，所以，用微分来逼近，会获得比积分更小的线性误差，「而且，就算有误差，也是可预测的、可控的，那么我们就可以事先做 cancellation，去补偿它。」
「我们认识数字讯号怎么编码，就能了解译码的意义。」大部分的数字编码都是采用 PCM（Pulse-code modulation，脉冲编码调变），而早期的芯片造价高昂，运算能力远不及今日，对于处理 16bit/ 44.1kHz 的数字讯号，其实相当困难。所以，早期的工程师为了降低芯片的运算负荷，因此将取样值做了平均，以减少运算的讯息量。「这是不得已的事，但也说明了为什么早年很多 CD 唱盘不够好听。」
值此同时，还有另一批工程师在研究另一条编码途径，那就是 PDM（Pulse Density Modulation，脉冲密度调变）。PDM 一样是将脉冲讯号取样编码，但是编码的内容是脉冲的密度。如此一来，每一个脉冲密度变化的取样，都是一个独立的取样点，就没有平均的问题，这就是 1-bit 的初始构想。
Michael 表示，多位的 PCM 和 1 位的 PDM 在编码原理上，后者会更趋近于线性，「即便会有误差，也是可预测的，所以可以补偿修正。」听感上会有差别吗？他认为，就算到了芯片技术这么高明的今天，多位和 1 位还是有差别。「一个听力受过训练的人，还是可以分辨出来。」
出身科技业且待过晶圆厂的 Michael 个人的预测，未来芯片将具有现在所难以想象的指令周期，要处理超高取样的讯号不是问题，例如 DSD 1024 以上的规格，误差区间已远小于人耳可分辨的范围，「我们所听到的声音将会非常非常线性」。
古有明证，设计关键早已揭示
Michael 举大家所熟知的 Philips TDA1541A 和 SAA7320 为例说明。前者是 Philips 在 90 年代推出的多位「机皇」芯片，后者则是 Philips 最早推出的 1-bit DAC 芯片。Michael 整理出这两个芯片的共同特征：第一，他们都采左右声道分离的双通道架构；第二，他们都很重视参考电压的稳定性。「其实，这两项正是好的 DAC 的必备条件。」
Michael 更要强调的是：远在 1988 年就推出的 SAA7320 竟然有我们现在才重新注意到的规格。它的处理路径是从 I2S 数字输入 16bit/ 44.1kHz 的数字讯号，先做 4 倍超取样，经过 FIR 数字滤波后，再进行 32 倍超取样，总共进行 128 倍的超取样，达到 17bit/ 11.2MHz，接着走 1-bit PDM 转换，且进行 2 阶 noise shaping，最后做 1-bit 数字模拟转换。「这跟我们现在在谈的 DSD 不是很像吗？11.2MHz 的取样率不就是 DSD256 吗？」
这些历史回顾都是为了介绍 Hydra Vox 而有的必要铺陈。因为 Hydra Vox 就是一个采取 1-bit 数模转换的 DAC，甚至，Nicolae 在与 Michael 通讯对谈时表示，他在 Hydra Vox 上所做的，其实就是透过更进步的技术，更强大的运算能力，去实现过去如 SAA7320 芯片所无法完成的事。这是经典的重现，却要重现的更精彩。
三件式Stack套装
它究竟有什么特点呢？首先，Michael 称 Audiobyte Hydra Vox/ Hub/ Zap 的三件式套装就像是IT产业里常见的stack（整迭）式提案，「这是一个整体设计、模块化实现的系统，这在IT产业里，采取这种设计，往往可以让3件器材加起来可以达到 1 + 1 + 1 > 3 的效能。」
可升级的FPGA架构
其次，Hydra Vox 内部采用的是 FPGA DAC（Field Programmable Gate Array，现场可程序化逻辑门阵列），其内部的工作逻辑是透过程序来定义，并且可以进行更新和修正，可说是一个可编成的 CPU 处理器。Hydra Vox 上采用的是 Xilinx的Spartan 7 FPGA 芯片，内有 80 个核心可进行数字处理。
把传统上由许多芯片和组件所构成的线路，做到一个 FPGA 芯片里有什么好处？Michael 表示，IT 领域称这个叫做同质化硬件平台，也就是所有的工作和路径都在单质性材料上完成，不需要经过接脚、铜箔，也不需要考虑不同的硅晶元。所以，FPGA 可以实现最短讯号路径的理想，并且缩短迟延时间，降低时间域的相位误差。再一个好处就是可以透过更新韧体，使硬件性能提升，这也就是网通领域里所谓「软体定义」的概念。
真正可直解DSD的1-bit DAC
第三，因为是 1-bit DAC，所以 Hydra Vox 是真正可以处理原生 DSD 讯号的 DAC。现在市面上的 DAC，绝大多数都可以支持 DSD 解碼，却多是以 PCM 为基础。Hydra Vox 在译码 DSD 讯号时，没有经过任何内部的数字转换处理，可称为 DSD 纯粹路径（DSD pure path）。这样的 1-bit DAC 除了可以直接解 DSD 讯号外，还有什么好处呢？有的，就像前面所讲的，它具有低底噪、高线性，以及高解析的特点。
但是相对地也有挑战，包括芯片的高运算能力、高精度的参考频率，以及高稳定度的电压。前两者都是当年Philips芯片所不具备的条件，但现在都得以达成了。芯片具备高运算能力，就能够达成低延迟的目的。
至于取样频率这样高，相对应就需要更精密的频率控制。而且，Nicolae 还在 Hydra Vox 的 FPGA 芯片里写了一个 DPLLCLK 的数字频率锁相，用程序来管理不同输入和区块的频率锁相，与参考主时钟配合，这种设计也很少见。
为了应付高取样频率，DAC 需要有高稳定度的电压，因此一般的交流转直流的电源供应是不够的。「任何 DAC 芯片的 IC 设计线路图里，都有一个参考电压。芯片能不能达到所标称的性能规格，参考电压稳不稳定是先决条件。」此外，稳定的电压也和低噪讯和共模互斥效果有关。
I2S＋LVDS达成高速直通的理想
第四个特点则是它采用了 I2S＋LVDS（低电压差分讯号）。随着 I2S 渐受欢迎，越来越多讯源器材配备了 I2S。其实 I2S 初期发展是为了军事用途的高速数字通讯。具有低耗电、高抗扰性、高数据传输的特性，而这恰好是传输并运算 DSD 高取样率讯号所需的。
那为什么还有 LVDS 呢？LVDS 初期应用也是在军方通讯或航天通讯领域，因为在通讯传播上强调数据封包的完整性，并且要有抗 EMI 和 RF 干扰的能力。而 LVDS 本身其实就是一个差分电路，就是音响上惯称的「平衡式」电路。在 Rockna 和 Audiobyte 的 DAC 上都有这样的全平衡设计，Hydra Vox 也不例外， 其因正是为此。而当 I2S 搭配 LVDS 之后，就达成了通讯领域里所称的高速直通电路。
镜相补偿技术降低失真
最后，Michael 表示，虽然 Hydra Vox 采用 1-bit DAC，但它仍有相位失真，而且因为它取样频率很高，所以后端的数字滤波相对难做。为了解决低通滤波造成相位失真的问题，Nicolae 在那个 FPGA 芯片里面写了一个「镜相补偿」的演算，透过在数字域产生一个镜相讯号，消除模拟域的相位失真。
三剑客蓄势待发
Hydra Vox 不是一个单独的存在，它需要 Hydra Zap 的供电，方能成就 Nicolae 想要完成的 1-bit 的梦。而且，还有一个 Hydra Hub 还没有正式供货，等到三件齐备，那就是三剑客齐聚的时刻。
All for One, One for All。记得这句三剑客的经典台词吗？这就是 Audiobyte Hydra 系列的概念--三位成一体。期待 Hydra Hub 的到来，届时，我们再与 Michael 有约。
厂商信息
进口代理商：巴洛克
电话：(02)2516-7050
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