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Chord Electronics独特的设计理念——FPGA解码线路
  • 汕头泽森音响
  • 2019.7.31  
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  • chord electronics 于1989年由john franks在英国成立。二十多年来,chord electronics在hi-end音响与便携式音响产品领域内皆有独特的高质素产品。

    chord electronics的设计理念最独特之处便是不使用市场上提供的解码芯片。在设计最开始chord electronics便携式产品的开山之作hugo便携式解码耳放这一明星产品时,chord electronics已经使用场效可程序化逻辑门阵列 (fpga, field programmable gate arrays)的设计。fpga是一种半定制电子部件,工程师可以使用独家的技术把想要的功能编成软件和韧体,再刻录在fpga内。这种设计令chord electronics在位深度及取样率方面一直能比现有的格式先行一步,永远走在潮流的前面。

    但是hugo的设计并不是凭空而来,而是从chord electronics多年来在数模转换领域的研究,一点一点累积而来。

    讲到hugo的「始祖」,那要从二十年前的dac 64讲起,一部小小的「便当盒」,却比许多大尺寸dac还厉害,dac 64树立了chord electronics在dac领域的地位,要知道那个时代是8 bit计算机刚刚要换成16 bit计算机的时代,您就知道设计64bit的dac有多困难了。当年chord electronics怎么做?市面上现成的dac芯片不符合他们的需求,所以干脆自己做,利用fpga可程序化芯片,自己撰写固件,开发独家64 bit数模转换,那时候的fpga指令周期还有限,所以dac 64一次要用4颗大尺寸fpga,不仅消耗电力,芯片工作时还颇有温度,随时处在38度,经常处于「发烧」阶段。

    技术传承

    2014年,经过多年的技术积累,chord electronics将其超卓的技术带入了便携的领域,推出了全球首部fpga便携解码hugo。

    从一开始的hugo xilinx公司的spartan-6 lx系列fpga芯片,由chord electronics总设计rob watts负责,这个芯片内含16个208mhz的dsp运作,并利用高运算能力的wta滤波算法,成就chord electronics难以被取代的优异性能与好声。

    到mojo使用spartan-7系列fpga,更新的半导体制程也让这颗芯片变得更小。

    到推出最新的hugo2 ,芯片就由hugo的 45nm 制程的 xilinx spartan-6,改为同厂的 28nm 制程的 artix-7 fpga 芯片。

    让数字更好听

    要让数字讯源听来更有音乐性,chord electronics认为把取样频率提高到2048倍仍然不够,还必须提升数字滤波的精确性,缩小每一个数字取样之间的时间误差。这个误差越小,代表声音开始与结束的时间越准确,听感上也就越能正确分辨发声物体的位置与空间状态。

    设计师rob提出了tap的概念,理论上tap长度必须高达一百万以上,才能完全消除听感上的时间误差,其他公司顶级的解码芯片也只有256taps,与理论值实在差距太远,所以rob研究超过三十年,终于研发出独家wta滤波技术。

    1995年他在 chord electronics设计的第一款dac 64解码器就有1024taps,超越其他解码芯片太多,至今也仅有dcs、emm labs等少数几家公司有能力紧跟其后。chord electronics解码器这二十多年的发展,主要重点就在于不断提升wta滤波的tap长度,随着 fpga芯片运算速度的不断提升,2008年推出qbd76时,tap长度大幅跃升为18432,2014年hugo推出,虽然体积小巧,但是tap长度进一步提升到26384,2015年dave改采新一代fpga 芯片,tap长度更一举提升到164000,所以声音表现有非常显着的提升。

    数码奇才 rob watts使用的方法是利用一个可编程的fpga产生随机数据,再经由64 bit dsp以7级噪音整形处理(先加入听不见的噪音,再把噪音滤除,有点像早期dolby的原理,旗舰dave更用到17级噪音整形),这样即使取样频率只有44.1khz,也能因为暂态时间更准确而让声音更好听。

    一般市售解码芯片的真正讯噪比很难超过100db,而chord electronics的解码线路却可以达到120db以上,旗舰dave甚至达到180db以上。这么高的讯噪比可以让音乐的细节浮现更多,背景更安静,声音当然会更好听。