CD问世将音乐聆听从类比带入数位时代,迄今已将近三十年,当年制订16bit/44.1kHz的CD标准规格,随着数位处理晶片技术的进步,已经进步到24bit/192kHz,甚至目前最新32bit规格数类转换晶片都已问世。不过究竟数位昇频(Upsampling)有何妙用?且听义大利North Star Design的老总兼设计者Giuseppe Rampino说分明。

North Star Design自家最出名的器材,就是Model 192 MK II数位讯源,包括Model 192 MK II CD转盘、Model 192 MK II DAC数类转换器与更高档的Extremo DAC数类转换器。Giuseppe Rampino经常被问到“数位昇频”究竟有什么好处?于是这位资深音响设计工程师便给了这么一篇专业又中肯的答案。

图左为类比讯号,图右则是经过数位取样的讯号。

音响设计没有“魔法”存在

Giuseppe表示,任何音响的设计都没有“魔法”存在,一切都有技术性的答案。关于“数位昇频”也是如此。

关于“数位昇频”,Giuseppe开宗明义说数位昇频“不能提升”音质,使用数位昇频的DAC声音表现比较好,那是因为“不昇频”的标准CD转换声音比较差,所以显得数位昇频音质较好。这还真是个直接的答案。

在标准44.1kHz的数位讯号送入DAC之前,数位音乐讯号要先进入一个数位滤波器,透过晶片运算把数位讯号“昇频”,通常是8倍频。Giuseppe深入解释“数位昇频”的运作过程,在标准44.1kHz的数位讯号送入DAC之前,数位音乐讯号要先进入一个数位滤波器,透过晶片运算把数位讯号“昇频”,通常是8倍频,然后将昇频过后的数位讯号送入第二组数位滤波器,这一段滤波有非常陡峭的斜率,把昇频过程产生的额外高频噪讯滤除,留下纯净的数位音乐讯号。昇频并经过滤波的纯净数位讯号,接着送入数类转换,过程中还要经过另一次滤波,但这次则是类比滤波,通常是2阶或3阶滤波,但类比滤波阶段则会产生相位偏移。

相位偏移对时间范畴的影响

瞭解数类转换的过程之后,我们可以来看看相位偏移对时间范畴的影响。一般真实乐器在演奏的时候,弹奏一个音的同时会产生基音与泛音,透过音响播放时,重现正确的基音大概没问题,但是泛音重播时通常会带着这类相位飘移,并且造成若干程度的时间延迟,这相位飘移和时间延迟,通常被视为“失真”。

如果音乐讯号经过数位昇频之后,标准44.1kHz藉由运算插入并重新取样,赋予原始音乐讯号达到192kHz的取样频率,但请注意:这个过程并没有对原始音乐讯号进行“增加”的动作,即使取样频率到达192kHz,音乐讯号的频宽依然只能到达20kHz。

解释到这里,数位昇频处理后的数位讯号经过数类转换,在“时间范畴”的意义来说,可以更忠实地接近原始讯号。换句话说,昇频之后可以大幅度降低相位飘移的现象,这也是数位昇频的音质表现比标准CD讯号更好的原因。既然没有“增加”频宽,那数位昇频为何比标准44.1kHz的数位讯号声音要来得好?差别在于数位滤波,当我们使用数位昇频拉到192kHz之后,数位滤波的中心点就是96kHz,而第二关类比滤波的参考点就会远离“人耳所能听见的频率”(说得准确一点就是96kHz)。