声场还原系统演进历程

原有音响系统配置：

CD播放器：Krell 25S

信号连接线：Cardas Golden cross Interconnect XLR 1m

电子分音器：Krell KBX Electronic Crossover (Pre-set Cross Point for Nautilus 801)

信号连接线：Cardas Golden cross Interconnect XLR 10ft x 2Pair

功率放大器：Krell FPB-600 x 2 For bi-Amp

扬声器电缆：Cardas Golden cross 4ft x 2Pair

扬声器：B&W Nautilus 801

聆听空间：13ft宽 x 30ft长 x 9ft高

 

声场还原系统的开发研究是一段逐步提高声音品质的漫长历程。组成系统的放大器、信号源以及信号输送，它们的质素是经历了几个阶段的逐步提升以后，才逐渐的达到声场还原的要求。

功率放大器是我们的第一个研究对象。研究初期，我们设定的目标是声音品质有所改善。在有参照物可作比较的情况下，这一工作也就比较容易，一年后便有了Heavenly 1.0的初始原型并用于代替FPB-600 。

信号源质素提升是通过改造Parasound C/DP 1600 HD D/A Converter，并把Krell 25S用作CD转盘来组合成播放器。C/DP 1600 的设计采用了PCM63K芯片，这是在当时元件市场上可获得的最精确20位D/A转换芯片。即使到了现在，它仍然是最准确的双结型D / A芯片。相比MOS型，双结型半导体可以有更短暂的建立时间（settling time ），能够更快速、准确的进行数/模转换。

我们对C/DP 1600的模拟电路进行了优化改造并加入了音量控制后，再用一个更换高速、极低噪音、高精确运算放大器的方式来尝试进一步获取更多的原有音乐细节。然而，这一操作却不如理想。鉴于此，我们运用分立元件来重新设计了一个I/V放大器来取代原机相应的运算放大器。

Kerll 25S有温度过高的缺点，除此以外，它确实是一个很好的CD播放器。Krell 25S推出的时候是以CD播放标准来作为卖点，在使用中我们也感受到它有这一方面的特点。在提供原有音乐细节方面，它确实有难以超越的优势。我们要改造C/DP 1600 来取代Krell 25S的D/A转换和前置放大器功能，只因我们有这样的念头，这就是在技术上我们信任PCM63K D/A芯片的高准确度能够提供更多的原有音乐细节。在C/DP 1600的改造过程中，这Krell 25S难以超越的优势让我们得到了真实体验。

在模拟电路改造过程中，我们也留意到C/DP 1600的数据处理方式仍有一些可改善的空间。C/DP 1600有较复杂的数据处理并需要较多数字逻辑芯片来组建电路。各芯片以及电路布线之间难免会造成一些相互干扰，并且在长通道的数据处理当中，数据流的抖动也将更容易导致数据出现错误。我们采用新型数码信号处理器以及更高精确度的新型D/A芯片来重新设计数据处理电路。模拟单元也进行了完全舍弃运算放大器的进一步改造。电源供应方面，我们设计一个电池仿真电路来独立向每一个数码、模拟单元电路供应能源。这样就构成了Earth 1.0的初始原型。

CD转盘的改造，起源于我们被皮带带动CD转盘的市场赞誉所吸引。在期待它能带来信号源质素改善的欲望驱使下，我们添置了一台CEC TL5100。使用了这个CD转盘以后，声音变得相当平缓。然而，这一平缓并不像是哪一种仍保留着音乐细节的LP唱片甜美声音。尽管如此，我们对于更高级别的CEC TL-1X仍寄予期望。但结果只是相较于TL5100，TL-1X有稍多一点的音乐细节。它们与Kerll 25S用作CD转盘相比，仍然是相距甚远。改造CD转盘的契机便由此而起。

CEC TL5100与TL-1X有很好的机械结构基础。对于播放器需要在每秒钟读取那排列在长度只有1.2m的4,321,800个数位，它们有利的机械结构应当能更容易获取正确的CD盘数据。可能是出于某些需要或其他原因，它们才会出现这一种欠缺音乐细节的平缓声音特点。

CD转盘的改造经历了漫长的一段时间，其中的解决系统时钟以及数码输出低抖动问题更是持续了三年之久，并且过后仍做了一些修正的工作。这一阶段开发的分布参数控制技术在后来的器材开发阶段也惠及到了Heavenly 1.0和Earth 1.0的质素提高。最后，这一技术经过进一步扩充也运用到了宽频带实时传送电缆的产品开发。伺服控制的优化改造，后来也发展成太极伺服系统，并用于太极备份CD的开发。

完成CD转盘改造以后，我们选择了音乐演奏现场声音作为参照物，进入到声场还原的器材开发研究。这一阶段是运用分布参数控制技术，对Heavenly 1.0 、Earth 1.0 和CD转盘进行反复多次的准确度提升改造。这是当某一器材的质素获得提高后，另一器材便成为了影响系统整体质素的瓶颈，进而成了下一个需要改造的对象，这样一个漫长的声音质素逐步提升阶段。

放大器
Heavenly 1.0有优秀的驱动性能，这与我们选择了具有顽强抗争力的Nautilus 801来作为它的负载有着密切关系。很多音响爱好者认识N801的声音特点。它似乎是一个既可爱又可恨的扬声器。然而，当摸透了N801的特点，我们就可以发现它的优秀之处，并能够更恰当地加以运用。若功率放大器能够有效控制N801，将可以轻松地驱动各款扬声器。我相信很多音响爱好者也会认同这一点。这更是我们坚持要选择N801来作为Heavenly 1.0负载的信念。

Nautilus 801需要运行颇长的一段时间才可以进入到线性工作状态。对于每星期才使用一次音响系统，它进入状态前的预运行时间将超过两小时。若是每天使用音响系统，这一段预运行时间仍需要一小时以上。这样一段颇长的预运行时间，可能会给一些不能安排太多时间来听音乐的人要带来不便。N801还会遇到一个不大容易引起人们注意的安置问题。若非安置在特别大的聆听空间，安放N801的房间需要在铺设地面地毯的时候铺有地毯垫。然而，这些都还只是一些次要问题。

更重要的是，N801用于一些有较大动态声音的音乐播放，其优点才能被充分发挥出来。相对于其它音箱，更大动态的音乐，特别是播放一些大型管弦乐团演奏并且有大动态声音的古典音乐，N801会有更好的表现。N801的可爱又可恨之处也就是体现在这一方面。若功率放大器的驱动性能欠佳，它与扬声器配合以后，电/声转换就会有较大的非线性失真，而且这一失真程度也将随着输出声压而增大。所以，这些功率放大器跟N801组合以后，就会是高也不行、低也不行，也就是所谓的高不成而低不就。

“ 使用Heavenly 1.0来驱动，可以让N801跳舞”这是我朋友的一句原话。是的，我很满意Heavenly 1.0的表现。然而，它仍是一个高价格器材，我们需要有一些较低价格的产品来供应众多的市场用户。这一念头就催生了低价格的E-100。E-100的设计利用了Earth 1.0机箱，因此可以降低产品开发费用，并可以利用机箱来做功率管的散热器。这提供了典雅外形的同时仍可以为E-100维持一个可接受的结构成本，我们也就能够把较多的资源运用在保留Heavenly 1.0优秀驱动性能方面。

在CES2008，E-100成功的带给了Jimmy Saxon在CES的最大惊喜（The best surprise at CES was ...）并获得最扣人心弦放大器设计特别吉米奖（special Jimmy Award for Most Exciting Amplifier Design）。这里，我们要顺便更正一个误会。在CES上的两台E-100只是普通的两声道放大器，它们还没有内置分音器（Renaissance’s two-way Prelude speakers只有一对接线柱，它不能够运用于by-Amp）。我们在CES发布的器材资料里面，介绍了E-100可以内置分音器来获取更好的声音品质，意想不到这会引起一些小误会。

配备了内置分音器的E-100，运用分段处理的方式来降低放大器每一通道的工作频带宽度。这有利于保护声音频谱的实时性，并且还可以等效数倍的增加最大输出功率。这处理方式在获得准确相位的情况下可以得到很好的声音质素提升功效。Heavenly 1.0是一个以不妥协作为设计指导思想的产物。它可以根据需要而不设限制的使用各种有可能之材料。然而，E-100的设计就不可能如此放任。对于一些有更高要求的用户，内置分音器就可以满足他们的需要。我们这样的安排是希望能够给用户带来更多的选择。

虽然E-100获得了成功，并且Heavenly 1.0也经过了十年磨合，CES2008展览会后，我们仍没有打算把它们立刻投放到市场。因为Heavenly 1.0或E-100是一个不修改信号的高准确放大器，哪便需要有一个能提供准确信号的环境，否则它毫不修饰的性格会把信号源的缺陷显露无遗。即使现在，声场还原系统已经完成整合，我们仍建议音响系统在有意更换宽频带实时传送电缆情况下才来考虑更换Heavenly 1.0或E-100放大器。

信号源
音响CD面世，数码音乐带给了音响产业和音响爱好者一个可以追寻完美的前景，更促进了随后二十年的高级音响蓬勃发展。随着音响器材质素的不断提高，播放器所读取数据的正确性这一个CD发展的瓶颈，也就逐步的显露了出来并裹足了高级音响发展的进程。在系统整合过程中，我们深刻的领略到了这一情况所造成的影响。直至到了太极备份CD能够提供更多的音乐原有细节，宽频带实时传送电缆的开发才见到了终点，并完成声场还原系统的整体开发。

信号源的准确性是音响系统能否恢复音乐演奏现场环境声音的关键。虽然，从理论上讲，一些更先进的数码音乐格式可以提供更高质素的音乐信息。但是，由于各种因素的影响，目前它们仍无法带来预期效果。要获得准确信号，目前，我们还是需要依靠音响CD。正在使用的一些高质素播放器，可以播放一些有较高结构质素的CD盘来获得准确信号。然而，对于稍低质素的一些播放器，我们就需要解决CD盘的数据抖动问题。太极备份CD开发成功，可以满足这一方面的需要。

我们开发太极备份CD，是希望能有一个用于声场还原系统设置的标准信号源。同时，我们也希望借此来对数码音乐技术的先进程度作一次深入探讨，试图解开已发展了二十多年的音响CD、为何仍未能在声音自然度方面超越LP唱片的这一个疑惑。CD转盘的改造，延伸出太极伺服系统。太极备份CD的开发工作，是把太极伺服系统扩展到刻录机，并运用各种低抖动处理技术来重新排布CD数据到CD-R盘。

使用高级CD播放器，太极备份CD可以提供更完整的音乐原有细节。然而，对于一些模拟电路已有了更大深度滤波的普及型CD播放器，使用太极备份CD，它们仍然不能提供完整的原有环境声音。因为这是一个无法从技术上获得解决的播放器内部缺陷问题，对此我们也只能是感到无奈。

信号传送
我们能够顺利开发声场还原系统，也受益于Cardas Golden cross电缆的高质素。这电缆一直使用到系统整合的初始阶段。在系统整合后期，Golden cross电缆成为了阻碍整个系统声音质素提高的瓶颈。尤其是在播放太极备份CD的时候，音响系统使用Golden cross 电缆，音乐声音仍然明显的表现出一些不应有跳跃感，并且声音的强声阶段也有过长的停留时间。

宽频带实时传送电缆的开发，源于系统的整合过程中，我们遇到了这相同型号的各电缆之间仍有声音品质差异的问题。各种电缆有各种声态，这已是大众熟知的一个普遍现象。然而，这相同型号并且同一长度的各电缆之间，仍然有着声音品质差异，这在音响系统分析能力达到一定程度的系统整合后期，更是明显的表露了出来。

显然，运用传输线理论、由波长来分析信号相位差，我们是无法解释这相同型号并且相同长度电缆出现的声音品质差异问题。同样的，用驻波来作为分析工具，我们也不能合理解释这同一负载的相同型号、长度电缆所产生的声态差异。

虽然，市场上有众多的电缆产品介绍，然而，我们仍未能从里面找到这种电缆声音差异的有效解释。在其它层面，我们也很难找到一些关于宽频带低频信号传送方面的讨论。对于在电学上看来是最容易满足要求的音频电缆有这样的问题，百年来音响产业似乎还未有进行深入的探讨。在此情况下，我们也只有把这仍没有发现问题的原因，归咎于音响系统还没有足够的分析能力去分辨这一类声音差异来作为我们继续探讨这一问题的理由。我们在寻找理论依据方面也因此花费了相当长一段时间，并需要对音乐电信号、频谱以及它们的关系找到正确解释，以此确立一个探讨音响器材质素的基础。

我们的工作，是要从那些在理论上可以获得、而实际产品却未能达到的现象当中，找到它们的形成以及作用机理，并研究一些生产技术来解决这些理想跟现实存在差异的问题。声场还原系统就是这一工作的具体产物，它是在敢于提出疑问、努力寻求新的认知、并从技术方面解决问题的情况下逐步形成。

完成整合的声场还原系统器材配置如下。

系统一：

CD转盘：CEC TL-1X（modified）

D/A 转换器：Earth 1.0

信号连接线：WRT Cable 2201 XLR Interconnect（2m）

功率放大器：Heavenly 1.0 x2 For by-Amp（without crossover）

扬声器电缆：WRT Speaker Cable 2301 （4ft x 2Prir）

扬声器：B&W Nautilus 801

 

系统二：

CD转盘： CEC TL-5100（modified）

D/A 转换器：Earth 1.0

信号连接线：WRT Cable 2201 XLR Interconnect （1.5m）

功率放大器：E-100

扬声器电缆：WRT Speaker Cable 2303 （8ft）

扬声器：Infinity Reference 4

 

编写：Bu Hua Chen

日期：Nov-2013