2009/05/11發表,已被閱讀 55,843 分類:訊源
North Star Design說分明 CD問世將音樂聆聽從類比帶入數位時代,迄今已將近三十年,當年制訂16bit/44.1kHz的CD標準規格,隨著數位處理晶片技術的進步,已經進步到24bit/192kHz,甚至目前最新32bit規格數類轉換晶片都已問世。不過究竟數位昇頻(Upsampling)有何妙用?且聽義大利North Star Design老闆兼設計者Giuseppe Rampino說分明。

North Star Design自家最出名的器材,就是Model 192 MK II數位訊源,包括Model 192 MK II CD轉盤、Model 192 MK II DAC數類轉換器與更高檔的Extremo DAC數類轉換器。Giuseppe Rampino經常被問到「數位昇頻」究竟有什麼好處?於是這位資深音響設計工程師便給了這麼一篇專業又中肯的答案。

圖左為類比訊號,圖右則是經過數位取樣的訊號。

音響設計沒有「魔法」存在

Giuseppe表示,任何音響的設計都沒有「魔法」存在,一切都有技術性的答案。關於「數位昇頻」也是如此。

關於「數位昇頻」,Giuseppe開宗明義說數位昇頻「不能提升」音質,使用數位昇頻的DAC聲音表現比較好,那是因為「不昇頻」的標準CD轉換聲音比較差,所以顯得數位昇頻音質較好。這還真是個直接的答案。

在標準44.1kHz的數位訊號送入DAC之前,數位音樂訊號要先進入一個數位濾波器,透過晶片運算把數位訊號「昇頻」,通常是8倍頻。
Giuseppe深入解釋「數位昇頻」的運作過程,在標準44.1kHz的數位訊號送入DAC之前,數位音樂訊號要先進入一個數位濾波器,透過晶片運算把數位訊號「昇頻」,通常是8倍頻,然後將昇頻過後的數位訊號送入第二組數位濾波器,這一段濾波有非常陡峭的斜率,把昇頻過程產生的額外高頻噪訊濾除,留下純淨的數位音樂訊號。昇頻並經過濾波的純淨數位訊號,接著送入數類轉換,過程中還要經過另一次濾波,但這次則是類比濾波,通常是2階或3階濾波,但類比濾波階段則會產生相位偏移。

相位偏移對時間範疇的影響

瞭解數類轉換的過程之後,我們可以來看看相位偏移對時間範疇的影響。一般真實樂器在演奏的時候,彈奏一個音的同時會產生基音與泛音,透過音響播放時,重現正確的基音大概沒問題,但是泛音重播時通常會帶著這類相位飄移,並且造成若干程度的時間延遲,這相位飄移和時間延遲,通常被視為「失真」。

如果音樂訊號經過數位昇頻之後,標準44.1kHz藉由運算插入並重新取樣,賦予原始音樂訊號達到192kHz的取樣頻率,但請注意:這個過程並沒有對原始音樂訊號進行「增加」的動作,即使取樣頻率到達192kHz,音樂訊號的頻寬依然只能到達20kHz。


既然沒有「增加」頻寬,那數位昇頻為何比標準44.1kHz的數位訊號聲音要來得好?差別在於數位濾波,當我們使用數位昇頻拉到192kHz之後,數位濾波的中心點就是96kHz,而第二關類比濾波的參考點就會遠離「人耳所能聽見的頻率」(說得準確一點就是96kHz)。

解釋到這裡,數位昇頻處理後的數位訊號經過數類轉換,在「時間範疇」的意義來說,可以更忠實地接近原始訊號。換句話說,昇頻之後可以大幅度降低相位飄移的現象,這也是數位昇頻的音質表現比標準CD訊號更好的原因。

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