傳統前級在數位訊源音響系統所扮演的角色?

擴大機是看整體增益, 通常低功率輸出的擴大機由於輸出音量不大, 所以可以省略10倍放大, 而高功率100W以上, 可輸出的音量相對較大, 如果只靠單級來放大是不夠的, 再者單級放大倍率過高很容易引起高頻震盪, 所以會以2級來放大, 前後級就是由此而來

類比的音量調整無論是VR或音量IC都是分壓原理, 早期還有經由控制增益來實現, 差異只在精度, 還不至於有嚴重的失真

數位的音量調整, 通常是以減法來做運算, 但對於微弱的訊號會有較明顯的不利, 也不是沒有缺點
文章一開始就有提到「實務上有些人的經驗是有前級比直入後級好聽」
表示在某些組合下,有前級比直入後級好聽,這是不爭的事實與結果,但知其然而不知其所以然,這篇文章就是要與各位大大探討原因為何? 然後進一步探討是否有其它更簡單、科學、高效率和低成本的方案來取代前級?

如果用家目前的系統已經有前級且音質沒問題音色也喜歡,表示目前系統組合搭配良好,就沒必要抽離前級(反正已買),但若用家和我一樣正打算重組一套2聲道Hi-Fi,可研究一下是否該省略前級以讓系統更合理、簡化和減預算?

「音質」和「音色」的定義不盡相同,DAC和擴大機等設備的「音質」應是指高傳真(高保真、Hi-Fi、High Fidelity),這也是Hi-Fi設備應有的本質,設備追求高傳真或高音質的最高境界就是0失真0雜訊或100%還原,但這不可能達到也沒必要達到(因不一定聽得出來),且就算達到也不代表系統組合結果是好聽或悅耳的,因為除了音質差以外,不好聽的可能原因還包含: 錄音本身品質、喇叭特性與擺位、聆聽環境和個人喜好不同等,所以進一步「調整音色」至自己覺得好聽悅耳是必要的。早期調整音色喜歡用EQ,但可能因效果不好、有副作用(破壞音質?)或聲音不自然(我的經驗)等因素已較少人用,現在大多利用不同個性(音色)的音源、前級、後級、線材、喇叭和喇叭擺位、空間佈置與數位濾波器等來調整音色。

在DAC輸出電壓夠大且有好的音量控制的情況下,加上某前級竟會比直入後級好聽,原音不會是因為此前級的「音質好(高傳真)」,因高傳真前級的最高境界就只是把DAC的輸出訊號100%忠實的傳到後級,不可能變好聽,會變好聽一定是該前級的個性(失真美)改變了系統的音色,即利用個別設備的不同個性來微調系統音色。

【有的DAC雖可調音量,但卻是以IC在bit上動手腳,造成在較小聲時細節盡失!】
>>> M大真是一針見血,沒錯,若DAC用這樣的音量控制會直接犧牲訊號的電壓解析度,如原來16bit(+-共65536階)的CD音質可能變成10bit或12bit(音量越小越差),CD音質會變成類似MP3音質,猜測m大的案例【不用前級後發現最大的問題是: DAC直接出來的聲音密度不夠】很可能就是這個問題,這樣的音量調整根本不適用在Hi-Fi系統,只能調到最大輸出(或用FIX輸出)再由外接電位器(無源前級)調整音量,或者像M大說的【情願用品質佳的可變電阻自製電位器調音量】

DAC因有數位訊號所以音量調整方法比一般傳統類比前級多樣化,除了以上直接軟體計算音量犧牲DAC解析度的方法不適用以外,還有以下幾種可用的方法:
a. 和前級一樣用傳統的電組分壓法,包含可變電阻、級進式、晶片電阻等。
b. 類似以上直接將音訊資料與音量設定軟體相乘計算後再經DAC輸出,但將16bit DAC升級為32bit DAC(解析度提高65536倍)並用32bit演算,這樣調音量降解析後仍可保有高解析和低失真,詳細原理可參考谷津Q系列設計。
c. 可變增益放大器
d. 調整DAC晶片的Vref來調整音量: 我設計過某產品(非音響)就是用這個方法調整DAC輸出的電壓波型大小,每個DAC晶片除了需電源供應以外,還需輸入Vref當輸出電壓大小的參考基準,DAC輸出電壓大小和Vref成正比,可用數位控制另一顆便宜的DAC(10bit 1024階或12bit 4096階)產生一個「直流電壓」(如0~5V)當音訊DAC的Vref,這樣就可以簡單且精準的控制音訊DAC輸出音訊波形由0~最大,且完全不犧牲音訊DAC的解析度,也完全不增加任何音訊類比訊號路徑上的零件或路徑。我不知到音響用的DAC是否有用此方法調音量? 或為何不使用此方法? 請分享看法~

【管聲可用DSP去做,但反而喇叭"個性"難用DAC或擴大機去「大幅改變系統的音色」】
>>> DSP也許有辦法主動模擬某種失真但無法自動修正失真或過濾雜訊,因為無論類比線路或DSP都無法判斷該訊號是原始波型、失真還是雜訊,更遑論自動修正。目前只知道管機好聽是因為失真美而非因其高傳真(低失真),所以只要能分析出管機的失真原則(這是前題),理論上DSP是有機會模擬的,但不可能完全像。至於喇叭我不敢評價,因它牽涉到電磁學、動力學、機械、聲波等複雜技術,其音質音色與其「性能極限」有關,前端設備很難改變其個性和性能,只能將就它或與它配合互補。例如一般車可以以電子的方式切換NORMAL、SPORT、SPORT+等行車模式來改變油門反應、變速箱換檔時機和方向盤輔助力道等,但再怎麼模擬也不可能變成跑車,因其性能瓶頸受限於引擎動力等機械性能。總不可能將一對10萬元的喇叭模擬成100萬的喇叭吧?

【前級吃 0.7/10 = 0.07V的,這是太低了,主要是線路雜訊,但如果只是 2V > 0.7V 這樣,電位計的劣化應可忽略】
>>> 就是這個意思,完全同意

【濾波器不是沒有硬件成本 .... 現在模擬一個真樂器也是相當困難的】
>>> 一台不到2萬的Marantz NA6006或3萬的Audiolab 6000A就已內含DSP數位濾波 ....,沒說要模擬真樂器,只是要模擬EQ調整、頻譜特性或某些失真(如偶次諧波)...這些都只需增加軟體研發成本無生產成本,且連網路聽音樂串流和免費軟體更新(含更新濾波器、模擬器等)都將是趨勢

【至於喇叭,其實是現代音頻重現最易失真的東西 .... 要用嗽叭去玩音色﹐基本上太難了】
>>> 喇叭是失真最大的一環沒錯,但它只能變更擺位,沒其它東西可調整,所以才說它是最有個性,影響系統「音色」最大,所以建議玩家若對音色有特別癖好或要求,最好先選定喇叭再去搭配適合的擴大機和DAC,否則若喇叭音色選錯方向,事後用其它設備調整系統音色幅度有限。

【市面上大部分可調音量的DAC,大多就是音量調整範圍很有限,最大增益電壓頂多2~3V左右】
>>> 2V已足足有餘,一般後級輸入只需0.7~1.6V即已達到最大功率輸出,超過不但沒必要(應該說必須避免)且後級輸出會飽和截波,而耳朵會 ...

【構造電路很簡單的內建前級. 跟真正獨立的前級比起來,後者有獨立電源 ....】
>>> 如果你認為你的DAC線路太簡單產的「音質」是差的(高失真),那麼建議換掉,否則即使在其後面接上一台1百萬的前級(0失真0雜訊),也不可能讓音質變好一點(失真的波形是回不來的,但要讓低失真的波形產生失真很容易)

【增益範圍很廣, 增益電壓小到零點多V,大到12~16V,並且這個範圍內都維持極低失真度的高傳真訊號能餵給後級使用】
>>> 大部分的前級和後級輸入組抗都是數十K歐姆,沒理由輸出2V的DAC只夠餵飽「前級輸入」,而餵不飽「後級輸入(只需0.7~1.6V)」

感謝各位大大不吝分享看法,今天至少有個結論,就是DAC的音量控制有很多種,若DAC的音量控制是直接數位運算降低解析度來模擬低音量輸出,會直接降低動態範圍嚴重損害音質,不適用Hi-Fi音響,這可能也是大部分DAC直入後級音質變差的主要原因。所以若要DAC直入後級,需注意DAC音量控制方法。除了此DAC音量控制問題,還有何可能原因會造成DAC直入後級音質或音色比有前級差呢?
雙連類比VR要誤差1db以內一顆要好幾千.......不用要用儀器去校準還是用耳朵校準....不然前級去買A牌有AVAA的音量控制就不會有誤差了......

.......直入乾淨不濁但也要調好........
PY8888 wrote:
文章一開始就有提到「(恕刪)

其實重點不在音量調整的方式,這是小事,先不要去管它你才找得到跟本的差異
我直接跟你講我的經驗好了:

1. 一個訊號放大5倍,跟放大20倍聽感差異如何?
放大5倍中音比較渾厚,高低音分離度會比較不明顯,高音音場也可能比較不明顯。聲音也許比較耐聽,但平淡如水可能不討喜。
放大20倍高低音分離度會比較明顯,聲音細節可能比較多,高音音場也可能比較明顯,但也許中音變得不渾厚,比較清亮活潑討喜,但也許會比較不耐聽,因有時會覺得比較刺耳或少了溫暖的感覺。
另外放大20倍的電路,也許放大率就沒辦法那麼線性,那會產生比較多的奇數諧波失真,產生一些不好的聽感,但也許有些人會覺得聲音變豐富好聽。

2. DAC 跟前級差異如何?
前級通常供電設計比較充足,DAC 的設計,如果不是很在乎前級功能,那可能電流輸出能力會比較弱,造成動態推力比較弱一點。
DAC 跟前級輸出位準可能不同。2V 輸出的DAC, 最大音量是不是可以到達2V, 最好是要用示波器量一下,也許沒有那麼高。 前級的輸出準位,那就要看規格,可能高於 2v, 也可能低,當然最好也是要量一下比較好。
實際輸出準位如果沒辦法滿足後級的需求,那推力就有機會會有些不足。實際也是要看前後級準位的規格。但就是很複雜。一般情況是前級輸出準位通常大一點,所以推力不足的機會比DAC 小。

3. DAC 不用前級可能會有什麼情況?
如果 DAC 電流供應比較弱,那動態推力會顯不足。加了前級也許感覺力度變好。
加了前級多一級的放大,就可能會有分離度變好,音場變好,細節變好的可能性。
加了前級也許雜訊變多。
加了前級也許音染變大,造成好或不好的結果。
加了前級也許覺得聲音變清亮活潑好聽,但也可能覺得中音變淡,聽人聲不暖,甚至反而覺得不耐聽。

結論:
前級出聲,後級出力,大部分是如此,但也不是絕對,後級對出聲也是有些貢獻。但大致上, 音色的決定,前級(包含DAC部分)佔了主要因素。
DAC 加了前級, 也許最終輸出準位跟本一樣,看似有加等於沒加,但其實DAC 和前級兩級的音色已經都加入了,兩級疊加出聲決定了主要音色。前級好的部分加了進去,壞的部分也加了進去。最終結果就很難直接下定論。
所以結論是沒結論,可能變好,可能變差,因器材,空間環境,個人偏好,聆聽習慣,音樂種類而有不同的結果。
最好的方式,是做 AB test,選一個你覺得好聽的組合。

我覺得前級問題比較小,後級問題才複雜。
小弟也在用DAC連前級,或可程前級有DAC功能的一體機(以下簡稱前級),音量控制是用級進式,正如樓上師兄所說,界限好難定,畢竟他還有ANALOG的輸入。

但這種機在畫面上顯示都是負值為主,-xx db, av amp也是用負值,最大是0db,或少量可以有+3/+6db的。如0db是「直通」,並沒作出任何衰減,他訊號放大的位置在哪裡?

另外小弟也有一部DAP可作DAC功能,曾經試過用來作DAC接同一部前級,但就改用3.5出RCA, 音量比用USB入前級少了很多,那是以往dac或部分dac線路設計上電壓就不足還是以往cd機也是刻意做成電壓低然後用高倍放大去還原或增加動態?
PY8888 wrote:
最好的前級就是沒有前級,移除前級可避免前級對音質的可能破壞和簡化系統且可省錢,何樂而不為?(恕刪)


事情沒這麼絕對,真實情況也並非如此. DAC數位音量控制
是極容易導致音質劣化的關卡.前級先不談放大和調音,光是
類比音量衰減較不會劣化聲音就足夠屹立不搖,數位訊源直入
後級話題從CD時代就不斷被討論到現在,沒看到前級因此被
淘汰的情況!
PY8888 wrote:
2V已足足有餘,一般後級輸入只需0.7~1.6V即已達到最大功率輸出,超過不但沒必要(應該說必須避免)且後級輸出會飽和截波,而耳朵會 .


這完全是你自己想的吧?你要不要去參考一下一些高級前級的增益技術規格?它們輸出電壓多少? 總失真率多少?

後級靈度以上的voltage能推出聲音是一回事,推得好不好能否有高音質高動態的聲音則是另一回事。否則廠商推出前級或綜擴是推心酸的嗎?大家都只賣後級就好了不是嗎?但市場上完全不是這麼一回事!
每個人的空間不同,聽音樂的喜好,跟經歷不一很難說服有好或沒好,在下的感覺曲高和寡..自己玩的聽得高興就好..
PY8888 wrote:
,就是DAC的音量控制有很多種,若DAC的音量控制是直接數位運算降低解析度來模擬低音量輸出,會直接降低動態範圍嚴重損害音質,不適用Hi-Fi音響,這可能也是大部分DAC直入後級音質變差的主要原因。所以若要DAC直入後級,需注意DAC音量控制方法。除了此DAC音量控制問題,還有何可能原因會造成DAC直入後級音質或音色比有前級差呢? 「(恕刪)

現在的 Codec IC 都有內建 Volume.Gain 啊..

除非你用的 DAC 用的 IC 裡面內建 Gain/Volume 沒弄出來給你控制.

不然應該不用擔心這方面的問題..

目前在 傳統放大電路 上 要加上的電子音量時,

用量最多的就是這一顆IC,


嘛才這種價格.


那種音響用的 DAC 機子 , 便宜一點的也要上千元...

裡面用的晶片之增益調整, 怎麼會去省這種 每channel才幾元 的 數位可變電阻(電阻陣列) 電路.

每台DAC的設計不一樣,不能一概論之

請各位大大先提出您聽說過DAC直入後級音質變差的「實際案例」中,所用的「DAC型號」(若方便請一併提供所搭配的前級和後級型號),我們再進一步探討該DAC的「音量控制」和「輸出驅動」設計為何? 而是其音量控制或驅動能力是否可能造成直通後級音質變差的原因?

謝謝~
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