Only the Music,追求完美沒有極限: 英國dCS原廠巡禮【全文輯錄自「MY-HiEND」】
Only the Music,追求完美沒有極限: 英國dCS原廠巡禮
Leo Yeh June 12, 2023 DCS, REPORT, 傑富音響, 原廠巡禮 FACTORY TOUR
今天專程特別來到劍橋,但並非是要參觀世界頂尖一流的學府劍橋大學,而是有更重要的任務,要前往造訪另一個世界頂尖的音響公司,沒錯,就是在High End數位領域的第一把交椅 – dCS。dCS全名為”Data Conversion Systems Ltd”,直接翻譯中文就是”資料轉換系統公司”,從1987年創立以來,dCS就致力於A to D、D to A,類比數位與數位類比之間的轉換,並成就多項世界第一,這樣優良的技術核心一直傳承到今日,始終如一。1987年,牛津的畢業生Mike Story先生與一群電子工程師,選擇在劍橋成立dCS,專門為航太公司提供專業的顧問服務,並很快以訊號的轉換技術聞名於業界,包括英國國防部都與dCS合作,設計軍方噴射機的雷達系統。
dCS就位於劍橋火車站的西北方,車程約20分鐘左右,如果要到劍橋大學,也是由這火車站出來走路約10多分可進入校區範圍,劍橋還有另一個火車站Cambridge North,就離得比較遠了,可別坐錯。於此同時,創辦人Mike本身就是個不折不扣、熱愛音樂的發燒友,Mike並結識了許多在錄音室工作的好朋友,便順理成章地想將自己所學運用在音響上,從此開啟了dCS的未來王者之路。1989年,dCS發表了dCS 900,為世界第一台24Bit類比數位轉換器(A/D),dCS最為核心與聞名的專利技術”Ring DAC”也就從誕生,dCS 900能將類比錄音轉換成更高解析的規格,其傑出的聲音表現受到許多知名的專業錄音工程師使用,獲得極大的成功。過了不久,dCS又繼續發表世界第一台24Bit的數位類比轉換器(D/A) – dCS 950,雖然是專業市場用,但由於表現太好,不少發燒友,尤其是日本,直接將dCS 950拿到自己的音響系統中使用。1996年,dCS首個家用市場音響產品Elgar 24Bit數位類比轉換器問世,正式跨足家用音響市場。礙於篇幅有限,關於dCS發展的重要里程碑我將放在這篇報導的最後。dCS 972,1997發表,世界第一部24Bit/96kHz升頻器(D to D Converter)
dCS總部共分Ground Floor(台灣1F)、1F(台灣2F)兩層,1F主要為研發中心與音響室跟倉儲、2F為產品組裝、測試、包裝跟辦公室。隨著公司發展,dCS員工人數已從當初約10多位,大幅增加到50位左右,採訪當天約看到20多位員工,dCS有部份員工位於倫敦、美國與其他國家,有一些則是外出到協力廠商、一些採混合辦公模式在家工作。
提到dCS,就絕對不得不提”Ring DAC”,用最簡單白話的方式來說,”Ring DAC”就是100%由dCS,從無到有,從頭到尾,自己開發的數位解碼中心。現今市面上大多數的DAC或數位器材都使用現成的晶片,當然以現在的技術,這些晶片的效能與聲音已經都有一定水準,廠商也可省去自己開發的成本,但有優點就有缺點,那就是成也晶片、敗也晶片,使用現成晶片將受限於該晶片的規格,廠商能自己調整或升級的空間非常有限。而dCS的”Ring DAC”就完全不同了,每一個”Ring DAC”裡的元件都可由dCS的研發團隊設計與調整,擁有無限可能的潛力,自1989年以來,Ring DAC已經歷經多次的升級,目前最新的是2022年才剛發表的APEX版本,APEX問市後,所有現有的Vivaldi、Rossini、Bartók用家也都可以付費升級,不用更換器材,這也是dCS的一個理念,擁有dCS不只是一短暫的時間,用家持續都能享受dCS最新的技術與最好的聲音。除了硬體之外,dCS的軟體(Software)與韌體(Firmware)也不定期會有更新,只要沒涉及硬體更動,大都是免費提供用家升級。
dCS的辦公區域,最後方dCS Logo右邊的房間就是總裁(Managing Director) David Steven的辦公室,其他房間則是會議室及其他部門主管的辦公室,另外還有一間耳機系統的試聽室(dCS Logo左邊的房間),整個空間非常明亮整潔。
耳機系統是dCS近來重要的產品線,包括LINA三件式系統與Bartók APEX,採訪當天我也趁此機會仔細聆聽兩套系統,搭配Sennheiser HD820耳機,LINA是全面性的標準模範生,Bartók APEX聲音則較為類比活生一些。
或許有人會有誤會,認為只要自己設計解碼中心就能成為像dCS一樣,做出世界第一的產品? 當然不是,這只是一個開始,就好比做菜,一個米其林三星的大廚會從最原始的食材開始精挑細選,然後搭配、料理、經過不斷嚐試與搭配後,才能做出一道頂級料理,真正造就dCS成功的是dCS擁有一群世界頂尖的研發團隊。在這次採訪中,我參觀了生產組裝、測試、品管、辦公室、倉庫、包裝出貨、音響室,唯獨沒有參觀的正是dCS的研發中心,因為這裡有著dCS最高的機密。
右邊的門就是dCS的R&D研發中心,佔去一樓很大的面積,研發中心裡都是dCS的最高機密,嚴禁任何不相關的人進入,dCS研發團隊每天都在研究任何能讓產品更好的可能。
dCS傑出的表現,2019年獲得英國女王頒發的創新INNOVATION獎項,這是極高的榮耀。
dCS所需的元件與加工,包括線路板、金屬加工、陽極處理、印刷…等等都是委由附近專業的廠商供應,這些供應商大都與dCS合作數十年以上,深知dCS的要求,dCS內部也擁有非常嚴格的品質控管標準與制度,從dCS產品最終的完美品質,就是最好的證明。因此在dCS裡進行的生產部分,主要是產品組裝,寫入程式,進行各項測試,最後包裝出貨。因應產品線的擴張,dCS有兩條生產線,一個是兩聲道Two Channel,如Vivaldi、Rossini、Bartók,另一個是耳機Head Fi,也就是Lina系統。
進入生產區域前,必需通過ESD(Protection against electrostatic discharges )靜電防護的檢測,負責安排本次採訪行程的dCS出口銷售經理Liam Davison正在協助我,在鞋子上安裝好一個帶子之後,站上去檢測,綠燈就表示已經安全了。
負責協助跟我解說整個生產流程的是dCS生產總監(Production Supervisor) Daniel Thomas先生,有關這個部份我全程拍攝了影片,大家想直接看影片也可以。前面我有提到,dCS目前有兩條生產線,一個為兩聲道Two Channel,如Vivaldi、Rossini、Bartók等產品,另一個則是耳機Head Fi,也就是Lina系統。基本上兩者生產的流程大致是一樣的,分為4個階段: 組裝 -> 測試 -> 包裝 -> 出貨,而每一個階段都至少會經過兩位以上的員工進行嚴格的檢查。
dCS組裝所需的元件,均委託附近各個專業的協力廠商進行生產,這些廠商都已經跟dCS往來非常久了,深知dCS對品質的要求,包括線路板、變壓器、機殼等金屬部份,會以Kit成套的方式裝成一箱一箱的,每一箱就代表組裝一台器材所需的所有元件,負責組裝的人員就依安排好的工作表,依照標準作業流程完成器材組裝,並寫入各個部份對應的程式。Daniel會從電腦檢視他所要組裝的器材列表,然後依照編號取出對應的”KIT”進行組裝,其他的組裝人員也都是這樣的模式。
各個元件組裝後,要載入相關的程式,這些程式當然都是當下的最新版本,都好了之後,就會請另外一位同事來檢查,這個雙人、甚至三人檢查的工作,會不斷發生在每一個生產環節當中,從每一步就開始確認產品是否完美,加上嚴格的儀器測試,最後到達客戶手上時,要有問題的機率實在近乎於零。照片為組裝好的Vivaldi DAC。
這張是Vivaldi Upsampler的檢查記錄,到最後出貨至少要通過8大關卡,每一關都詳實記錄負責人的簽名與日期,這份文件也會保存起來,並與相關測試資料存放在電腦中,每一個產品都有自己的一個Folder文件夾,隨時可以查找。
組裝後接著就會進入測試的部份,這也是dCS最為厲害的地方,dCS所使用的測試系統Autotest是自己研發的,其測試的項目將近千個,每一個Autotest工作站也都會隨著產品需求更新功能,並且每年都要由dCS的專業人員進行校正一次,確保其精準度。Autotest測試完後,就會進入長達48小時插電的”SOAK”測試,看看在長時間運作下是否有元件會產生問題,這48小時中也包含夜間每15分鐘會關機再開機的測試,44K與48K輸入訊號的切換以確保相兩種頻率的線路模組都有測試到,SOAK通過後,會再進行一次Autotest的測試。完成Autotest測試之後,組裝人員可到電腦輸入產品序號,查詢Autotest的結果是否通過,若是通過就接著可以進行”Bench Test”。
“Bench Test”主要是要測試其他Autotest沒有辦法測試的部份,例如輸入的切換按鍵、音量旋紐的運作、顯示螢幕、CD的播放…等等。完成所有測試後,就會存放在架上準備,dCS採用一個7天領先庫存的觀念,由於一台器材組裝加上測試需要好幾天的時間,因此dCS每一個產品都會組裝好一定的數量(僅差器材外殼的準成品),一旦收到訂單就可以馬上從這庫存架上取下,同時組裝人員會再組裝補上一部對應的器材,如此一來收到訂單時,不用等待太久就能出貨。
dCS於收到訂單後,就會到準成品庫存區取出對應的器材,然後進行外殼最後的組裝、依照訂單的顏色、所在國的電壓完成,而安裝前與安裝後都會再找第2個員工進行確認,一切都沒問題後就進行”Sound Check”聲音測試,確認器材的運作與聲音是正常的,然後儲存該部器材的所有資訊,列印出器材的序號標籤等等,準備進行最後的品管與包裝。
包裝部份,包括說明書、線材、配件都要逐一檢查,不可以有任何刮傷、污點、色差、還要進行徹底清潔,所有序號正確,並需經過3個人確認品質通過才算完成,其中最後一位檢查的是來自行銷部門的同事。
倫敦地鐵有名的”MIND THE GAP”也在這出現,提醒工作人員也別忘了注意器材機殼的間隙是否正常。
耳機生產線的流程基本上與兩聲道是一樣的,在此就不贅述。
dCS的維修與檢測部門,部份研發也在這裡進行。
Clock時鐘的檢測校正,所有dCS的時鐘都會進入這個”Climate Chamber”經過不同溫度的運作考驗,無論在那一個國家的環境下,精準度都要達到1ppm以下。
金屬加工部份,從整塊航鈦鋁、CNC加工、陽極處理到絲網印刷(Screen printing),每一個步驟都需經過dCS的員工檢查才放行,而非只看最後而已。在進入dCS音響室前,會經過一條走廊,陳列者歷年來的主要產品與Ring DAC版本。
dCS的音響室,以白色為主色系,訊源當然是dCS、包括LINA、Bartók、Rossini與旗艦Vivaldi,出口銷售經理Liam以同一首曲目讓我從LINA依序聽起,不比還好,一比就知道每一個等級都是一個明顯的差距提升,比較完後,當然是以四件Vivaldi為主,我在Mosaic直接登入我Tidal的帳號找出我的歌單播放各式曲目,讓我印象非常深刻的是其中一首由”Nick Cave & The Bad Seeds”演唱的 “Red Right Hand”,這是我聽過最好聽的一次,以往聽起來雖然好聽,但聲音都沒有像dCS這裡麼透明、結像與立體感如此分明,完全就是另一個級數的聲音。
專訪dCS總裁David J Steven – 暢談dCS的核心價值
趁著這次到原廠採訪,特別專訪了三位dCS的重要人物,2009年dCS總裁David M Steven(也就是現任總裁David J Steven的父親)突然過世,當時消息一出震撼了業界,本來就已經在dCS工作的兒子David J自然就接下總裁的工作,dCS團隊在David J的帶領下,3年後即發表新一代旗艦Vivaldi四件式系統,獲得空前的成功。dCS從成立之初就以資料轉換(類比轉數位A/D、數位轉類比D/A、數位轉數位D/A)聞名,包括一開始的軍事航太市場、廣播市場、錄音室專業市場到最後的家用市場,SACD、DSD、高取樣頻率、高位元等等,dCS一直在此領域保持領先的地位至今,以忠實還原,低失真為目標,讓聆聽者更貼近音樂,這樣的目標追求是驅動dCS每天的原動力,持續追求更好的可能,這包括客觀的數據進步與主觀的聲音表現提升。因為dCS使用自己打造、獨家專有的硬體與軟體,可以完全掌控每一個細節,包括最一開始的訊號輸入一直到最後的訊號輸出,dCS研發人員每天都在研究任何可以更好的可能與機會,這也是dCS與其他廠商最大的不同之處。所有dCS的產品都擁有相同的”DNA”,訊號處理的過程是一致地,例如D/A、時脈、電源供應…等等,每一個產品從無到有,都要以再生出”dCS的聲音”為目標,dCS將訊源分離為不同器材: 轉盤、DAC、Upsampler、Clock,包括旗艦的四件式、次旗艦的三件式…等等,是因為其對聲音有非常顯著的提升。研發人員再承襲這樣的理念,思考如何可以再精簡成一件式的產品,Bartók於是誕生,並加入時下流行的耳擴功能版本,獲得市場極大的迴響,dCS進一步將Vivaldi、Rossini的理念,開發出專為耳機市場的Lina系統,其包括DAC、Clock與耳擴等三件式組合。dCS產品的發展也基於人們聆聽音樂的習慣,例如從過去的CD、SACD、USB、網路到線上音樂串流、Roon、Airplay …等等,未來若有新的聆聽音樂方式或音樂格式,dCS也都會持續整合與升級。
專訪dCS產品開發總裁Chris Hales – 關於Ring DAC
Chris於1998年就加入dCS,至今已經將近25年,總管dCS產品的開發,我特別請Chris以最簡單的方式來介紹dCS的核心技術”Ring DAC”。”Ring DAC”最重要的就是擁有”Linearity”線性表現,沒有”線性”就代表”失真”的產生,特別是在低訊號水平時最為明顯,”Ring DAC”的表現極為線性,失真極低,聲音非常透明、自然,細節豐富。在一塊Ring DAC線路版上,包括了兩個編程程序、D/A轉換核心的電流陣列、類比濾波、輸入級與輸出級等等,Ring DAC透過精準地控制電流陣列來產出所需的電壓輸出,將誤差失真降到最低,Ring DAC發展至今已經有數代版本,最新一代即為2022年發表的APEX,dCS研發團隊仔細檢驗Ring DAC中的每一個細節,找出任何還可以更好的地方,Chris表示要在原本就已經很好的基礎上找到更好的可能,本身就是一件非常困難的事,dCS研發團隊在將這些所有的小細節都累積,將還有不完美線性的地方改進、提升電源供應、時脈精準…等等,零零種種最後造就了大幅度的提升,APEX因而誕生。
(以下摘要自dCS官方的白皮書)
這是Ring DAC的架構圖,會先超取樣至706.8或769kS/s,然後轉換成5-Bit/3MHz or 6MHz後進行”Mapper”工作,FPGA上有精準的分配(Mapping)邏輯,其會以非常高的速度控制”latches”的開關來控制電阻(Resistors)輸出所需的電流。Latch與resistor的設計讓人感覺dCS的Ring DAC就是Ladder DAC(R-2R or Binary Weighted),但其實運作方式完全不同,一般Ladder DAC控制電阻運作的方式為固定的,每一個電阻的開關對應的輸出位元是固定不變地,然而問題就出這世界上根本沒有兩顆完全一樣的電阻,更何況使用這麼多電阻之下,自然會累積誤差造成不小地失真,Ring DAC則是將所有電阻統整在一起管理,以自家的運算方式來決定開啟或關閉那些電阻,確保其產出的電流都是一樣的。目前Ring DAC已經進化到共有48組電流供應來源,每一組都會產生相同的電流,FPGA編程會控制要開啟那些電流供應給那些位元(Bit),而每次的對應都不同,透過這種平均法則的概念讓元件(電阻)本身存在的誤差降到最小,達到更為線性的表現。
專訪dCS客服主管James Cook – 關於dCS技術與用家的關連
James於2020年加入dCS,至今已經將近三年的時間,熟知所有dCS產品相關的資訊與技術,除了能解決代理商、經銷商及客戶各式各樣的問題,還負責dCS教育訓練的工作。Lina DAC、Bartók DAC與Rossini DAC,為All in One的設計,其集數位串流(Streamer)、Preamplifier(前級)、Upsampler(升頻)及DAC等功能於一身,可運用在兩聲道系統與耳機系統中,這與Vivaldi DAC的設計也是相通,只不過Vivaldi是把Upsampler的功能獨立出來。所有這些DAC的串流功能都是一樣的,可以透過dCS Mosaic APP操作,包括Tidal、Qobuz、Deezer、Spotify、網路電台、Podcast、Airplay、Roon Ready…等等,未來如果有新的串流服務也都可再加入。DAC前級的音控功能可讓用家選擇直入後級,這也是dCS在自家音響室的接法,聲音效果極好。Upsampler其實就是dCS的數位處理平台(Digital Processing Platform),其結合了dCS獨有的硬體與軟體技術,具有數位濾波、超取樣…等功能,一般廠商會使用市面上現成的晶片來處理,好處是方便且便宜,缺點就是其會受限該晶片的能力,dCS的硬體與軟體都是自己開發的,基於FPGA架構下,擁有最大的彈性與潛能,用家只要透過升級軟體,就能擁有dCS最新的提升與功能等等(APEX則是屬於硬體的升級,但也是模組升級方式,無需整台機器更換)。
dCS大事紀
1987 – 由MiKe Story在英國劍橋成立dCS,初期為英國軍方提供精密電子軍事軟硬體工程之設計顧問服務
1989 – dCS 900 24bit ADC – Ring DAC,世界第一部24Bit ADC
1993 – dCS 950 24Bit DAC,世界第一部24Bit DAC
1996 – Elgar – dCS首部家用24Bit DAC, BBC廣播技術合作 (6倍數傳輸192kS/s聲音訊號)
1997 – dCS 972 24Bit/96kHz – upsampling,世界第一部24Bit/96kHz升頻器
1999 – DSD, P3D with Philips, dCS 992 Master Clock, dCS 995 Master Clock, Delius DAC (24/192), Purcell (24/192 upsampler)
2000 – dCS 974 DAC, dCS 905 (ADC 384 ks/s), Verdi (CD/SACD Transport)
2003 – Verdi La Scala
2004 – dCS 578, dCS 978b DAC for BBC, Verona Master Clock
2005 – David M steven接掌dCS, p8i CD Player with upsampler, Verdi Encore
2007 – Scarlatti (CD/SACD Transport, Clock, DAC), Paganini DAC, Puccini CD/SACD Player
2009 – David J Steven接掌dCS
2010 – Debussy DAC, 搬到現有廠房,約8,000平方英尺
2012 – Vivaldi (CD/SACD Transport, Upsampler, Clock, DAC)
2014 – Ring DAC 2.0
2015 – Rossini
2016 – Vivaldi 2.0, Network Bridge
2017 – Vivaldi One – 30th Anniversary 30周年紀念
2018 – Bartók DAC
2019 – Queen’s Award for Innovation 英女王最佳創新獎, Mosaic APP
2022 – Ring DAC APEX, Vivaldi One APEX, Rossini APEX, Bartók 2.0, Lina Headphone System
2023 – Bartók APEX