台湾谷津HA-2、HA-3技术参数及简介

锦锋音响 · 发表于 2011-3-15 12:56

谷津HA-2、C11、U1s、U2s for windows 8驱动程序已发布，下载链接：
http://www.kingform.cn/cn/download.asp

谷津网站：http://www.da-t.com/

U系列缘起
约莫六、七年前，去拜访国立台湾交响乐团小提琴家吴昭良教授，请教贝多芬第五号钢琴协奏曲，吴教授信手拿了几张CD轮流播放，一边讲解，他是一位拥有极度音乐热情的音乐人，为了使我快速比较各版本的差异他打开了电脑、电脑喇叭……。
  这时眼睛为之一亮，他把他的大部分CD都存在电脑里并且清楚的分类管理，顿时数十余版本的贝多芬第五号钢琴协奏曲透过电脑萤幕印入眼帘，此时他却淡淡的说了一句:「这已是我所能买到最好的电脑喇叭了，你就将就着点吧！….」从那一刻起我萌生了要设计一部以电脑为讯源的电脑音响。
当时USB音讯技术尚处萌芽阶段，为对应电脑多种播放功能，我们开始局部局部的规划、设计、实验、测试，2008年U系列的初步原形机完成，2009年9月在北京音响展首度发表，依稀记得当时有很多人这么问『咦!你们的CD机勒』?电脑这玩意儿怎么会好听呢?用电脑播放，难登大雅之堂吧?......人们一开始带点鄙视的眼神，随着音乐声慢慢响起眼神开始变得惊讶，直到越来越多人站满了整个展房，一切都有了答案，有人这么问：您们的功放(扩大机)就这么小一台吗?我们回答：『是的!它叫做U1！』

新名词：『数位流！』
  这一两年音响界不知何时冒出『数位流』这个新名词，虽说是个新名词，然数位流并非绝对的新技术或新观念。就字面而言「数位流」早在1978年philips与SONY合订的SPDIF传输格式就已符合数位流的字面定义了。
  不同的是在这里有一个新元素被加入，那就是电脑，而今日的数位流应是泛指以电脑或其周边器材为播放讯源的的操作逻辑。
  商用的音响讯源数位化是在1980年由philips与Sony推出的CD Player与CD片，这个革命快速的改变了人们对音乐载具(CD之前身是黑胶唱片与录音带)的使用习惯它的方便性与容易保存让人们短暂忘了美好声音的绝对重要性，但这也是恶梦的开始。有人认为CD的声音虽然清晰却少了活生感并且显得僵硬。
  CD的规格44.1K/16Bit很快的面临了挑战，有人将原始规格改为44.1K/24Bit用以增加动态范围，有人提出更高的取样率以求得更宽的频宽，结果规格追逐战开始，每隔一段时间就有新的规格出现，从44.1K~48K~88.2K~96K……甚至是2.828Mhz(SACD)。显然的在录音时24Bit有助于动态范围的表现，因此在录音界很早就大多改为24Bit了。
  到了1999年与公元2000年DVD Audio(192K/24Bit)与SACD(2.828Mhz/1Bit)的相继问市规格战才似乎有不在追逐的徴像。
  规格战休兵的原因大致有三：其一：更高的技术规格理应得到更好的频宽与动态，但就以实际使用者的聆听角度而言却无法普遍满足聆听者的期望。其二：连年的争战使消费者产生观望态度且只见机器而不见软体的普遍化，致使SACD与DVD Audio的销售不如预期。第三:年轻的音响族群根本不吃这一套，他们要的是MPEG与I Pod并且运用电脑大量的压缩已方便传输与储存于他们的随身听。音响迷抱着CD不放，而年轻人更反其道的大量压缩或MP3或AAC，在得不到市场的支持下，DVD Audio开卖不到两年TOSHIBA便退出阵营致使DVD Audio停摆，仅剩SACD独撑大局，讽刺的是直至2011年的今天44.1K/16Bit的CD片依然是最流通的规格与载具。更吊峞的是SACD与DVD Audio的大战SACD获胜了。然代表DVD Audio的192K/24Bit规格却存活了下来，在未来正等着发光发热。
  既然绕了一大圈继续使用44.1K/16Bit，人们又何以接受这古老的规格?答案是CD的声音进步了，工程师不再规格上打转，进而改善CD Player的缺点如拾取设备的精良化，Jitter的改进，运用类比线路使声音品质优化等。

数位流的无限可能
  回到”数位流”这个主角，年轻人普遍使用电脑来做很多事情，做功课打报告上网看影片打电动当然也利用电脑来听音乐，电脑对他们而言是必备的工具。
  我们不能说他们不注重声音品质，需知现今的音响动则数十万数百万，大多年轻人消受不起，新的主人翁有新的思维逻辑，无福消受百万音响买个万把块耳机，他们一样能得到美好的声音品质，阳春的音效卡再也无法满足他们的耳朵，许多人也发现耳机的驱动问题于是耳机孔不再是面板上有个洞就算数!耳机扩大器成了音响(电脑)器材的重要成员之一。
  要将电脑内的音讯档案转换出来需有一个介面，这个音讯数位介面已多样貌的方式呈现。例如植入电脑的音效卡、USB、1394、WI-FI、Bluetooth、power line等。
  音效卡：这是一个植入电脑主机板的音讯装置，它为使用者带来方便性。不论桌上型电脑或随身的笔记型电脑都内建音效卡，使用者可轻易的得到聆听乐趣。然而这个方便性却隐藏了诸多问题。音讯装置是一个相对敏感的部件，将音讯装置植入电脑等于强迫它工作于恶劣的环境中，四周的高频与电磁干扰，不良的供电环境都在在使音效卡的性能大打折扣，即使音效卡在实验室里能得理想的数据但在现实环境中想得到纯净的声音品质却是困难重重。
  USB与1394：这两种都属于外接的音讯数位介面，透过USB线与1394线，将音讯处理装置远离干扰源(电脑)。由于USB端口的传输速率越来越快，透过软体、韧体与硬体进化，这种方式越来越能达到理想的状态，渐渐的成为高级电脑音响的主流。
  WI-FI与Bluetooth无线传输：这个即方便进步又人性的数位介面实现了无线与无限可能，使生活不再那么”电脑味”透过无线装置您可以坐着听、躺着听，走到哪里都可轻松控制电脑。可惜的是竭至今日无线传输仍有太多问题有待克服，凡举干扰、传输速率、传输损失、资料安全性……等等，而且这些困扰将越来越多明显，楼上楼下家家都有电脑且各有各的无线环境，每个空间都布满了外来的干扰导致无线可用频域势必再度面临挑战，这是一个全世界工程精英需坐下来好好讨论的问题，而使用者却无需担心太多，尽管享受它的方便性吧！
Power line：透过电源线来传输资料，理论上比无线更值得信赖也分担了无线频域的拥挤，然这个技术尚处萌芽期，有朝一日power line也会像无线传输一般被大量使用，届时power line会遇到什么问题，现在还言之过早，不过这是一个值得我们开发的路，我们也正努力着。

U系列与HA-2之USB数位介面
U系列与HA-2都是采用USB传输的数位介面。不同于CD Player镭射头的读取逻辑，USB数位介面必需符合电脑通用序列汇流排的规范与要求，电脑在输出音讯资料是以完整封包性的方式一笔一笔的来传送，为了避免出错导致不可遇知的后果，当电脑连接到一个新的外部装置时必须确定认证此装置的功能与属性，等到确认无误之后才会开始传输资料。
  U系列与HA-2都是可以解多种SPDIF规格的音讯装置，并且在属性上会告知电脑以同步或自动侦测同步或非同步的传输设定，对电脑的要求是Bit By Bit及Simple By Simple的方式传输。这样的宣示也等于唤醒了电脑输出多种SPDIF规格的功能，这对microsoft新旧作业系统产生了不同的现象。
  XP作业系统：这是一个中规中矩的作业系统，从另一个角度来说是一个相对于Win7较保守的作业系统。当您点选一首曲目播放时XP的AP必定会发出侦测讯号以测试USB的音讯装置是否能接受此规格的音讯资料并且从32K到192K(或96K)一一测试然后才输出资料，这种行为导致在播放一首歌的一开头会听到一连串的侦测杂讯。
  Vista与Windor7：当microsoft推出Vista时便宣称他们改进了播放音讯档案的能力与流畅性，其中有一部分的做法在于Vista与Windor7不再去侦测末端音讯装置的能力而改以固定型态的Simple与Bit输出，如此侦测杂讯便可消除，然这个做法却使得整个作业系统更封闭，举例：当您点选一首88.2K/24Bit的音讯档案播放，Vista与Windor7并不会以此规格输出而是以其作业系统的出厂设定输出(一般为48K/24Bit)也就是说不论您播放的档案为何Vista与Windor7的AP都会以SRC的方式将Simple与Bit改为电脑原始出厂设定输出，导致您听到的根本不是88.2K而是SRC后的较劣质48K或44.1K。
虽然这两种作业系统都提供一个设定视窗让使用者自行选择，然大多数人都会以为听到声音就算数了根本不会怀疑。这里的大多数人(曾经包含我们)第一次从电脑播放96K/24Bit时就怀疑我们所听到的是母带档案的96K/24Bit规格吗?几经查证用仪器观测才发现我们都被电脑的SRC给骗了。
对策：我们为U系列与HA-2分别设计了不同的firmware韧体与程式，并将此韧体与程式分别植种于电脑与U系列或HA-2的数位介面里，您只要连接好电脑与U系列(或HA-2)并同时至本公网站下载驱动程式，则被植入的韧体将被唤醒，您会在电脑萤幕看到一个视窗：Audio Control Panel(简称Audio CPL)在这视窗中您可执行Audio format设定，透过下拉式的清单选项您可以轻易的要求电脑以您想要的SPDIF规格来指定运作。建议您采用相同的Simple rate来设定。例如：您所点选的曲目是44.1K那么建议您在Audio CPL内的Audio format也应设定为44.1K(16或24Bit)如此电脑便不会任意的SRC(升频或降频)您的音乐资料，进而破坏资料完整性。
从电脑的行为来看，电脑的AP并不会知道您所认为的好与不好，它会选择它最轻松快速的方式来处理每一个程序，若您不指令给它您将很难确保您所听到格式是正确的。
值得一提的是U1与U2是采用Full Speed(电脑可用的全速)传输，USB与电脑的沟通其频率为12Mhz，而HA-2是以Hi Speed(最高速)传输。HA-2的USB介面与电脑沟通时将会要求以最高速480Mhz运作，如此电脑效能、等级及电脑的USB端口乃至USB线都会被要求需符合能力才能执行。

192K的HA-2 USB数位介面
  为了达到极致的重播品质，在植入的韧体与程式指令中我们要求电脑以最高精度的顺位来执行运算，如此一来有个缺点!效能不足的电脑将无法胜任，为此工程师之间产生长期的争论，最后的共识是以精确度为第一考量(必竟2~3万元的电脑效能已经相当不错)。
在HA-2内的数位介面我们将Oscillating Contour基频震荡回路直接植入数位介面晶片中，再透过两组精密演算的DPLL将基频调变至所需同步的clock上，再借由锁相回路将HA-2的数位介面与电脑紧密连结。接收电脑所传出的音讯资料然后再解其封包。多组的除频器将资料编程所需的clock分别建立一一对应192K、176.4K、96K、88.2K、48K、44.1K等。内建缓冲区隔离了电脑clock的影响使Jitter大幅降低。
  采用光谱隔离技术隔离电脑接地杂讯带来可能的干扰与误判，如此层层把关目的在于从电脑的行为一开始便要求达到绝对的资料运算精确性，并且完全落实零干扰的终极要求，开头作对了好的声音品质才能得以确保，杜绝了干扰声音才能得以纯净。
由于采取韧体与植入软体程式的逻辑，透过修改HA-2的Firmware，HA-2可分别执行同步(Synchronous)，自动侦测同步(Adaptive)(出厂设定)与非同步(Asynchronous)并且支援几乎所有的外挂程式播放诸如Asio、Kernel Streaming、WASAPI……等等，更甚有之亦可适时对应将来不同播放器的软体变化。

HA-2设计概要
1、SB数位介面隔离：先前提到电脑内部电源供应无法提供理想干净的电源给种植在电脑内的音效卡，不仅内建音效卡就连改装的音效卡也一样，其实问题不仅存在于电源，乃至接地也是一个严重的干扰源，将电脑严重的接地杂讯串入音乐数位信号其干扰可想而知，这也就我们不建议在电脑上取出数位同轴讯号给音响装置(如DAC)的原因。这些串叠在同轴讯号线里的接地干扰正破坏着您声音的纯净度，使您聆听到的音乐背景无法寂静纯黑。
  U系列是第一个发表，使用USB介面光转移技术的音响器材，而HA-2更是第一那独步全球以此技术直接运作至192K取样率的数位流音响设备，我们不再靠电能转换这种须以地电压为基础来取得Hi与Low的数位资料，而以更高阶的光谱转换来取得数位讯号，如此一来将电脑带有严重杂讯的接地屏除在音响设备之外，达到百分之一百的Isolation(隔离)。

2、当大家都在讲究clock的精凖度与时基误差时，我们当然也不例外，必竟这是数位讯源好坏的重要指标与关键。在电脑讯源时代clock依然是绝对的重要，只是我们有更不同的做法。然这些做法都是高频设计的基础考量。
除了选择精凖的时钟震荡器之外，在布局上我们巧妙的将时基线路安置于数位界面晶片周边，一方面杜绝其可产生的不良干扰另一方面更以最短路径(prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com

ffice:smarttags" 13mm)传输给USB数位界面，整个震荡线路更是在植入接收晶片中，再由两组DPLL分别将基频升至24.576Mhz与22.5792Mhz分别供给192K与176.4K及其相关除频所用，并且以480Mhz的基频加上锁相回路与电脑连结。
  对于一个深黯高频线路的人而言，要杜绝频漂最佳的做法便是隔离，最短路径与温度变化等相关技术同时运用。增加一公分的线距离就等于增加线电触感与线电容量，如此就算最精凖的基频到了使用元件其基频早已不再是原来的样子，而这做法也是U系列与HA-2与众不同之处。

3、Layout：为了最极致的要求，所有HA-2内部的PC板走线Layout(绘制)均以对称布局、对称走线长度而完成，圆弧走线的PCB Layout，比一般90?走线或45?走线更好。不论是线电感、线电容、高频反射现象等，然圆弧走线设计也相对困难许多。
HA-2之USB数位介面为四层走线的PC板而放大部份与D/A部份则均为双层板，虽然复杂的线路可以用上下贯孔来完成走线，但在HA -2中USB讯号、线性音频讯号，乃至星形接地与星形布局的电源，均要求尽量在一面PCB板上到位而不使用贯孔来完成。虽然是极为耗时的设计但结果却是绝对值得的。


4、除了对数位精度的要求我们更不放弃可能破坏好不容易得到的完美线性讯号。在DAC之后我们设计了超低相位误差的音频滤波器，目的在于滤除存留在音频线性讯号的高频域数位谐波，这些高频域谐波虽然不在人耳的听觉范围但仍可透过其相互调变而影响可听闻的音频范围。
早期的音频滤波器大多仅留意到高频域谐波调变对音频的干扰，而忽略了相位对音频的重要性。在U系列与HA-2透过有源线性滤波器配合相位修正器将数位音频精凖的提升到符合人耳绝对要求的性能。

5、耳扩与前级：这里有一小部份延续了HA-1的传统，那就是Bias Control静态电流可调，与增益连续可调，而就放大线路而言，HA-2则是全新的达灵顿线路并配合低失真与低Noise的运算放大器AD8510，关于这个运算放大器的选定除了交叉比对与各个厂牌当代具代表性的OP其规格与性能之外，更是透过人耳的直接听感来评断，最终我们为HA-2选定了Analog Device的产品，之所以如此大费周张乃因现今高阶OP其性能规格大都上能达到理想的境界，然各OP其内部之线路结构不同其声音的表现也大异其趣，有的过于强调音响效果而失去音乐的完整性，有的过于柔美而失去音乐该有的张力，OP只是放大元件，直接用来驱动各种不同阻抗的耳机实属不良，为此我们重新设计全新的钻石达灵顿驱动线路，辅以1.3A的驱动电流与±15V的动态振幅，如此即使最难应付的耳机如HD800与PS1000、T1等在HA- 2的驱驾之下配合选择适当的Bias一切都变得轻松如意且完美的呈现各家耳机不同的特点与优秀之处。

6、HA-2是一部多种可能的音响器材，它可以是USB DAC、DAC、前级与完美性能的耳扩，整体的接地设计当然不能马虎，由于HA-2的电源采分离式设计因此HA-2主机能有更大的空间来规划一切Layout，为了达到理想，HA-2的Layout均采圆弧走线，并且达到最完美的等电位星形接地。
星形接地的优点，我不再赘述但要达到完美那是有其一定难度，在HA-2的Layout不只接地是星形的要求，就连电源都是星形布线作法，这个作法在于务必使每一个工作元件都能得到最佳的退藕合与最佳的工作电压与接地环境，唯有如此才能使每一个慎选的元件发挥极致的性能。
说一件不甚光彩的事：为了设计HA-2的PCB Layout (线路板走线设计)我们竟然花了11个月之久。

7、前面提到供电星形路径，现在来谈谈HA-2供电环境。在400VA的环形变压器能源提供下并且为了得到最佳的供电设计，我们将HA-2一分为二。也就是将HA-2分为电源供应器与主线路两个部份，并且安置于两个独立的机箱内。在HA-2 power supply内，变压器被一个具有隔离电磁能力的金属壳完全封住，在辅以初级滤波，也许你会发现这里的滤波电容并不太大仅3300UF×3个，然这安排是有目的的，为了达到主要工作元件有更低的工作阻抗我们将大电容安置在HA-2的主线路机箱内，如此可形成高低阻抗差，此作法可使HA-2主放大器内的工作元件得到更低的电源内阻，进而达到更佳的工作环境，且不受变压器的干扰。

8、讲究的性能与功能
HA-2可以是一台纯USB DAC或是DAC、前级、平衡前级，声频处理器或耳机扩大器。在这么多功能揉合而成的HA-2对应各种功能运作，内部的线路路径却几乎都是独立的。透过底板的功能选择，您可以选择您想要的工作形态。
  例如：您希望HA-2仅是一台纯DAC此时您只要将底板的OUT Mode选择在DAC并且选定您想要的输出端子OUT Select例如RCA。则此时HA-2将成为一台高级的USB或光纤或同轴的DAC，并且以RCA为唯一输出，讯号不会分流给任何不必要的工作单元，如此您HA-2的RCA输出将得到纯度最高的输出，换言之若您希望HA-2以前级的形态来运作只要将OUT Mode选择在Pre即可。
任何状况下HA-2都将采取单一讯号路径的方式来处理讯号，并且讯号将被专道专用，您不可能在HA-2的RCA与BAL同时得到输出，也不可能在耳机与前级输出同时听到声音，这是我们对信号尊重的一种态度。

9、可执行自动侦测同步与非同步。HA-2之USB介面可以透过韧体的修改来设定执行自动侦测同步或非同步(HA-2出厂设定为自动侦测同步)，若要修改为非同步必须将机器寄回本公司或当地代理商执行修改，自动侦测同步与非同步在数位逻辑上各有其缺点，难分熟优熟劣。
在早期CD的时代为了改善jitter(时基误差)非同步的设计有其一定的优势，必竟clack由DAC自行掌握对Jitter是有正面的帮助。非同步的clock可自行掌握其精度不受转盘所控制甚至限制，但到数位流时代，电脑以封包性数位资料传输在使用上非同步概念不见得能有绝对的优势，况且同步的概念也有了多种不同的做法。
自动侦测同步就是一种进化的同步，其优点是对愈来愈进步的即时网路与音讯传输、自动侦测同步都能轻易解出而不会停滞并且降低对电脑效能的极端要求，而品质上却不会变差。从电脑数位逻辑来解释自动侦测同步是USB介面会告知电脑以同步的方式来传输USB资料，然HA-2的USB介面本身也有一个高精度的CLOCK对USB介面后端的DAC就以这个CLOCK为基凖，如此一来电脑将数位资料传给USB介面的暂存区，USB会将这些资料以USB的CLOCK重新编程再传给DAC这种逻辑表面是同步，实际则是非同步。在鱼与熊掌不可同时兼备的状态下得到一种理想与妥协。
我并不是说自动侦测同步的理论基础优于非同步，问题在于非同步将会无限上纲的要求电脑效能来传输资料而使电脑不能自主效能分配，这导致电脑的运作逻辑常常被中断执行，如此一来非但电脑传输的资料不能更完整甚至当机。

10、HA-2的Bias(静态电流)可调：
在HA-1中我们开创了Bias可调的功能来应对各种耳机阻抗的调整，透过Bias设定使同一个放大线路有不同放大曲线，达到完美的放大性能与驱动能力，在HA-2我们将Bias可调的线路设计更进化，这是一个创新的线路我们在正负电压源各加了一组电流镜并且将电流镜与电流放大器的输入级串叠起来，如此一来改变电流镜的电流也就等于改变了电流放大器全部晶体的基础电流，这将会是一连串的变化，然这也仅是此结构中的一项优点而已，更重要的事这种偏流的做法不会对放大元件产生正相讯号与反相讯号阻抗不同的缺点，使整体失真达到更低。

结论：
HA-2表面上看来是其貌不扬的小家伙，其内部运含了极致的软体、韧体与硬体我们实在很难在有限的文字里来道出一切设计的概念况且在多的文字叙述也很难表达我们对HA-2所下的苦心，在此就邀您体验全新世代的U系列，『耳听为凭』。
  整个U系列的设计我们有一个非常明确的宗旨，那就是『简单的幸福』，在无限可能的电脑世代，我们力图在复杂中得到最美好的声音与最理想的管理可能，将电脑变成您的朋友，友善的、轻松的、如意的，得到美好声音与音乐品质。

HA-2特性規格：

普通特性：

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