太初伊始，声音流泄

自从数字录音和播放技术在1981年被用于消费性电子产品之后，热爱高级音响设备的音响玩家间便兴起一场争论。这场争辩是关于数字系统是否能真实重生原音的「感觉」，以及是否能抓住高频信号和创造出该有的气氛。这些对于玩家级消费者而言，是影响其是否能满意所欣赏的音乐和影片的关键所在。

随着Wolfson推出WM8741，这场争辩得以终结。这是Wolfson第一次在数字化的环境中，为制造商和终端用户提供模拟录音所具有的丰富层次及质感，并创造出高级音响玩家在他们的购买行为中所希望得到的那种音质。WM8741是第一颗能满足在数字环境中创造出模拟音质的数字模拟转换IC（DAC），也成为那些特别设计给高阶玩家的专业产品不可或缺的组件，包括专业录音系统、A/V接收器、高音质CD、DVD，以及家庭剧院系统。

在讨论更多有关WM8741的功能之前，值得注意的是在数字音响系统的发展过程中，工程师面临了许多技术上的挑战。就最基本的部分而言，工程师必须面对如何在过程中达到高质量的音频输出：在数字录音的初期，取样频率显然是比现在低了许多，即使是现在，CD录音也仅能达到44.1KHz的频率；而「纯粹」数字格式，例如Direct Stream Digital（DSD）则可能达到较高的取样频率。

从1980到1990年代，经常可以看到早期的唱片以「数字录制」的格式重新发行，这让音响玩家的收藏由黑胶唱片转为CD片。然而，重新录制的过程并没有注意到数字系统所面临的再生议题，于是导致音响玩家开始察觉到所谓的「前振铃（pre-ringing）」现象：在第一个音符传出前会听到一种轻微的回音，这是由播放系统中的数字滤波器所造成的。

在数字再生出现后，抖动（jitter）便成为另一种会干扰音响玩家的现象。当用来安排音频取样的频率抖动不规则地发生，或是电源供应产生不稳定的电压时，便会造成抖动。如果是不规则的取样抖动，听者将会听到这些错误形成的背景噪声，而如果此抖动与音频信号有关，则会造成失真。如图一所示，在所谓的「频率（Clocking）」过程中，一个完整的模拟信号是如何被过晚或过早取样，以及可修正此错误的步骤。

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在进入千禧年后，许多的音乐爱好者开始将他们的CD收藏转为MP3和MP4格式。因此，关于原始来源的低取样频率，以及由错误的clocking所造成的「抖动」等问题，都一并在MP3和MP4格式所采用的数据压缩技术上出现。也就是说，在经过MP3/MP4压缩技术的处理后，来自原始信号的深层数据遗失了，这是因为此压缩技术只要求抓住数据的「区块（blocks）」，而丢弃任何对信号不重要的数据，以形成一个较小的档案。

除了由抖动、低取样频率和压缩技术所形成的挑战外，早期的数字再生系统还必须面临取样过程中递减的信噪比，以及再生过程中高比例的总谐波失真（THD）。

迈向超高质量

有两个显著的技术改善了高阶数字音响系统中原始来源以及声音再生的质量。

Direct Stream Digital（DSD）录音格式在本世纪初的引进，被设计用来解决原始来源低取样频率的问题。DSD能自原始信号传送出超高频率的取样，但是这仍然没有解决音响玩家所认为的数字再生的关键问题，包括前述的前振铃、抖动，还有后振铃、相位延迟，以及转态带滚降（transition band roll-off）。如此一来，SACD（Super Audio Compact Disc）格式提供了杰出的原始来源质量，但是却无法解决数字系统所面临的再生质量的问题。

因为如此，SACD格式从未起飞，如今大概也只有4500种录音作品是以此种格式发行；相反地，i-Tunes在2006年2月就创下每天高达300万首的MP3销售量。就某种观点来看，这其中存在着一种风险，亦即拥有最顶级设备的音响玩家将慢慢地回头去拥抱模拟音源，重新聆听他们的黑胶唱片，以找回音质的层次及深度。

混合信号组件：质量的关键

很明显的，音响系统工业想要的答案就在于改善电子装置的质量，这些装置是用来在数字环境中再生模拟声音，包括模拟数字转换器（ADCs）和数字模拟转换器（DACs）。WM8741便是目前最先进的DAC，能针对制造业者和终端用户的需求进一步强化高阶数字系统的功能，并提供现今市场上所能提供的最佳质量。

在数字模拟转换器中被形容为「超级车种」的WM8741，结合了低成本和超高的性能，以及极低的带外噪声和世界级的高线性，最特别的是还具备可程序化的先进数字滤波器。由于具有这些特性，WM8741得以提供当前市场上最接近于原始录音质量的高传真性。

做为Wolfson AudioPlus产品线的一部份，WM8741能与之前的Wolfson DAC系统接脚兼容（例如WM8740）。Wolfson的AudioPlus产品线能针对制造业者和消费者的需求，不断提供先进的混合信号技术，以及能创造高音质的音频信号链组件。更重要的是，WM8741能满足现今不断发展的数字音响系统，且有能力可以响应最终用户所设定的需求，相较于任何之前的DAC系统，WM8741都更具弹性。

接下来将介绍WM8741是如何打造出价格低廉的最佳音质。

DAC处理过程中的专属音频过滤

WM8741提供25种不同的过滤选择，能让制造业者和/或终端用户自行组合，如此的过滤选择范围之广及弹性之高为音响工业前所未见的。Wolfson创造出全新音频过滤选择范围，能避免和减少转换方面的问题，以造就更完美及自然的播放音质。

对于在1980年代初期使用CD，一直到如今使用诸如MP3等音频格式的消费者而言，所会面临的主要问题便是与DAC密不可分的数字滤波。当重新建构信号时，DAC会引进错误元素并损害原始信号。

针对DAC中的FIR滤波器的基本问题，可以很明显地指出其中最具破坏性的问题便是前振铃，以及在音频出现前便听到回音。这些在音频出现前的噪声是如此不自然，也因此聆听者很容易就能听得出来，而这正是数字播放的关键问题。传统的DAC滤波组合是将重心放在频率响应所造成的影响，而忽略了时域方面的问题。WM8741的滤波组合提供了更进一步的清晰度和敏锐度，足以控制诸如前振铃等问题。

单独使用最小相位滤波器可解决前振铃的问题，然而如果在隔离中使用，则这些滤波器可能会造成后振铃的增加（音频不自然的持续），且会因为延迟群组信号而造成失真。由于人们比较不会察觉后振铃，且回音本来就是会自然发生的事，因此很明显地，目标仍然在于将失真减至最低。

藉由提供多种滤波器，例如线性滤波器、半波段滤波器（non-half band filters）和最小相位滤波器等一起作用，WM8741得以解决这些问题。由于制造业者和终端用户可以自行改变这些滤波器的作用，因此便能根据原始信号的本质，以及所聆听的声音风格来改变滤波器的组合，以达到最佳的再生质量。

WM8741所使用的滤波器包括数种可选择的滚降（roll-off）以及性能特性，让用户可在标准敏锐度或较慢的下降响应（slow roll-off response）间进行选择。多种的滤波选择能显著降低前振铃以及群组延迟的问题，而群组延迟正是导致失真及其他音质损失的原因所在。

音色纯度的动态元素匹配

在WM8741中与多种滤波器一起作用的是一种极精密的动态元素匹配程序（Dynamic Element Matching process），其针对多位信号提供进一步的处理，以减少带内噪声，并将失真控制在最低的程度。

多位信号会被分解为数个独立的Delta-Sigma调变信号，然后这些信号会被一起送回，如此可减少带内噪声及失真，之后再产生输出信号。WM8741的DEM程序采用了多频道的方式，以确保信号的每一个别部分都能具有最大的清晰度及传真度，再由Delta-Sigma调变程序产生最高质量的输出信号，以进行再生。

DEM采用多频道方式的用意，在于以低频进行再生能减少许多错误，且每一个信号的线性都可以获得改善。无论是在程序的输入和输出阶段，原始DAC信号的每一个元素都是以相同的频率呈现，如此能达到最高的传真度。

多层次、高效能Sigma-Delta架构

对于DAC单元的整体性能而言，高质量Sigma-Delta架构的重要性是不言可喻的。

《图二 Sigma-Delta架构图》

Sigma-Delta架构的职责在于接收进入的信号并监测出去的脉冲，根据进入的二位信号和出去的脉冲序列间的差异以产出错误信号。Sigma单元会将由Delta提供的错误信号加总，并将其提供给低通滤波器（low-pass filter），然后再微调模拟信号，以减少二位信号和脉冲序列间的差异，确保最后再生的声音可以具有更高的传真度及纯净度。

最先建置Sigma-Delta调变器的DAC系统是采用单位解决方案。然而，很快地便可发现其针对音频信号的量化非常粗糙，产生许多多余的噪声，还得在DAC程序后将之滤除。之后的多位系统则是将16～24位的信号提供给内插滤波器，然后再由Sigma-Delta调变器来改善带外噪声及信号影像。

Wolfson的WM8741解决方案，采用最精密的多层次Delta-Sigma架构，搭配复杂的动态元素匹配（DEM）技术和领先业界的信号滤波，以提供买得到的最佳音质。

高线性提供最佳音质

在数字环境中，音频工程师所要面对的挑战在于重现模拟信号的深度和丰富层次：实作中便是要消除数字化过程中所造成的「伤害」，并达到最接近于原始信号的高传真度。在这些问题中，有些问题是因为取样过程中的频率抖动和电源供应变异所造成的，而此取样过程是用来创造再生所需的数字来源材料。上述所提到的WM8741的多种滤波选择，已为这些问题提供部分的解决方案。

如之前所讨论的，由于其多位级交换式电容拥有不同的电压输出和多位Sigma-Delta调变器，因此WM8741也能在宽广的频谱范围进行还原及扩大，以最小延时（latency）创造出终端用户所期待的那种深度和丰富层次。此外尚提供anti-clipping模式以避免失真，即使输入信号为0dB。

极大的弹性和灵敏度

体认到使用WM8741此类产品的终端用户将是全世界最严苛的消费者，Wolfson针对其最新推出的DAC，已在控制选项方面设计了最大的弹性和灵敏度。为允许互操作性，并提供消费者完整的选择，WM8741可以不用内建的数字滤波器，而能与所有符合产业标准的外部滤波器共同运作。此外，此系统支持所有标准音频接口格式，并具备DSD模式，还可支持SACD应用、一般及相位调变位串流（phase-modulated bit-streams），以及直接或脉冲控制调变（PCM）转换DSD路径。

数字音量控制可达到极度灵敏的0.125dB，提供平滑的音量变化及静音渐回功能，具有可支持相关软硬件的二和三线串行控制接口。此系统的PCM模式亦能支持所有的标准音频接口格式，以及介于32Khz到192Khz之间的取样频率。

降低噪声基准（Noise Floor）

如图三所示，WM8741的特性能为终端用户提供极低的噪声干扰。更特别的是，结合超高效能的Sigma/Delta系统、多频道DEM，以及WM8741所提供的多种滤波选择，此三者相加的好处可透过DC偏移测试清楚呈现输出信号的纯净度、一致性和传真度，皆远非竞争对手的产品所能匹敌。

《图三 WM8741所提供的极低噪声干扰》 - BigPic:552x226

强化组件链

虽然DSD现在已能为消费者提供最高质量的来源信号，但是如果想要为这群全世界最严苛的音响玩家提供最高的质量，那么组件链中的每一个部分都是关键所在。从电源线和输入设备到音箱和控制单元，提供给终端消费者的每一个组件都必须以具竞争力的价格提供最高的质量。

谈到音响玩家愿意为音响系统所付出的昂贵代价，其中最重要的就是接近原始聆听经验的超高传真度，这便意谓着再生组件链中的每一个元素都必须是最棒的，才能让产品在竞争中胜出。要为消费者创造出漂亮的音色，ADC和DAC是核心所在，而WM8741正能以极具竞争力的价格提供市场上最高规格及性能的DAC。无论是在家庭剧院、音响、专业录音室或高阶DVD市场，WM8741将为消费者创造更高层次的聆听经验。

---本文由Wolfson提供---