HA-2 Pre Amplifier 前級擴大機
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U 系列緣起約莫六、七年前，去拜訪國立臺灣交響樂團小提琴家吳昭良教授，請教貝多芬第五號鋼琴協奏曲，吳教授信手拿了幾張CD輪流播放，一邊講解，他是一位擁有極度音樂熱情的音樂人，為了使我快速比較各版本的差異他打開了電腦、電腦喇叭……。 這時眼睛為之一亮，他把他的大部分CD都存在電腦裡並且清楚的分類管理，頓時數十餘版本的貝多芬第五號鋼琴協奏曲透過電腦螢幕印入眼簾，此時他卻淡淡的說了一句:「這已是我所能買到最好的電腦喇叭了，你就將就著點吧！….」從那一刻起我萌生了要設計一部以電腦為訊源的電腦音響。 當時USB音訊技術尚處萌芽階段，為對應電腦多種播放功能，我們開始局部局部的規劃、設計、實驗、測試，2008年U系列的初步原形機完成，2009年9月在北京音響展首度發表，依稀記得當時有很多人這麼問『咦!你們的CD機勒』?電腦這玩意兒怎麼會好聽呢?用電腦播放，難登大雅之堂吧?......人們一開始帶點鄙視的眼神，隨著音樂聲慢慢響起眼神開始變得驚訝，直到越來越多人站滿了整個展房，一切都有了答案，有人這麼問：您們的功放(擴大機)就這麼小一台嗎?我們回答：『是的!它叫做U1！』 新名詞：『數位流！』這一兩年音響界不知何時冒出『數位流』這個新名詞，雖說是個新名詞，然數位流並非絕對的新技術或新觀念。就字面而言「數位流」早在1978年philips與SONY合訂的SPDIF傳輸格式就已符合數位流的字面定義了。 不同的是在這裡有一個新元素被加入，那就是電腦，而今日的數位流應是泛指以電腦或其周邊器材為播放訊源的的操作邏輯。 商用的音響訊源數位化是在1980年由philips與Sony推出的CD Player與CD片，這個革命快速的改變了人們對音樂載具(CD之前身是黑膠唱片與錄音帶)的使用習慣它的方便性與容易保存讓人們短暫忘了美好聲音的絕對重要性，但這也是惡夢的開始。有人認為CD的聲音雖然清晰卻少了活生感並且顯得僵硬。 CD的規格44.1K/16Bit很快的面臨了挑戰，有人將原始規格改為44.1K/24Bit用以增加動態範圍，有人提出更高的取樣率以求得更寬的頻寬，結果規格追逐戰開始，每隔一段時間就有新的規格出現，從44.1K~48K~88.2K~96K……甚至是2.828Mhz(SACD)。顯然的在錄音時24Bit有助於動態範圍的表現，因此在錄音界很早就大多改為24Bit了。 到了1999年與公元2000年DVD Audio(192K/24Bit)與SACD(2.828Mhz/1Bit)的相繼問市，規格戰才似乎有不在追逐的徴像。 規格戰休兵的原因大致有三： 其一：更高的技術規格理應得到更好的頻寬與動態，但就以實際使用者的聆聽角度而言卻無法普遍滿足聆聽者的期望。其二：連年的爭戰使消費者產生觀望態度且只見機器而不見軟體的普遍化，致使SACD與DVD Audio的銷售不如預期。第三:年輕的音響族群根本不吃這一套，他們要的是MPEG與I Pod並且運用電腦大量的壓縮以方便傳輸與儲存於他們的隨身聽。音響迷抱著CD不放，而年輕人更反其道的大量壓縮或MP3或AAC，在得不到市場的支持下，DVD Audio開賣不到兩年TOSHIBA便退出陣營致使DVD Audio停擺 ，僅剩SACD獨撐大局，諷刺的是直至2011年的今天44.1K/16Bit的CD片依然是最流通的規格與載具。更吊峞的是SACD與DVD Audio的大戰SACD獲勝了。然代表DVD Audio的192K/24Bit規格卻存活了下來，在未來正等著發光發熱。 既然繞了一大圈繼續使用44.1K/16Bit，人們又何以接受這古老的規格?答案是CD的聲音進步了，工程師不再規格上打轉，進而改善CD Player的缺點如拾取設備的精良化，Jitter的改進，運用類比線路使聲音品質優化等。
數位流的無限可能回到”數位流”這個主角，年輕人普遍使用電腦來做很多事情，做功課打報告上網看影片打電動當然也利用電腦來聽音樂，電腦對他們而言是必備的工具。 我們不能說他們不注重聲音品質，需知現今的音響動輒數十萬數百萬，大多年輕人消受不起，新的主人翁有新的思維邏輯，無福消受百萬音響買個萬把塊耳機，他們一樣能得到美好的聲音品質，陽春的音效卡再也無法滿足他們的耳朵，許多人也發現耳機的驅動問題於是耳機孔不再是面板上有個洞就算數!耳機擴大器成了音響(電腦)器材的重要成員之一。 要將電腦內的音訊檔案轉換出來需有一個介面，這個音訊數位介面以多樣貌的方式呈現。例如植入電腦的音效卡、USB、1394、WI-FI、Bluetooth、power line等。 音效卡：這是一個植入電腦主機板的音訊裝置，它為使用者帶來方便性。不論桌上型電腦或隨身的筆記型電腦都內建音效卡，使用者可輕易的得到聆聽樂趣。然而這個方便性卻隱藏了諸多問題。音訊裝置是一個相對敏感的部件，將音訊裝置植入電腦等於強迫它工作於惡劣的環境中，四周的高頻與電磁干擾，不良的供電環境都在在使音效卡的性能大打折扣，即使音效卡在實驗室裡能得理想的數據但在現實環境中想得到純淨的聲音品質卻是困難重重。 USB與1394：這兩種都屬於外接的音訊數位介面，透過USB線或1394線，將音訊處理裝置遠離干擾源(電腦)。由於USB端口的傳輸速率越來越快，透過軟體、韌體與硬體進化，這種方式越來越能達到理想的狀態，漸漸的成為高級電腦音響的主流。 WI-FI與Bluetooth 無線傳輸：這個即方便進步又人性的數位介面實現了無線與無限可能，使生活不再那麼”電腦味”透過無線裝置您可以坐著聽、躺著聽，走到哪裡都可輕鬆控制電腦。可惜的是竭至今日無線傳輸仍有太多問題有待克服，凡舉干擾、傳輸速率、傳輸損失、資料安全性……等等，而且這些困擾將越來越多明顯，樓上樓下家家都有電腦且各有各的無線環境，每個空間都佈滿了外來的干擾導致無線可用頻域勢必再度面臨挑戰，這是一個全世界工程精英需坐下來好好討論的問題，而使用者卻無需擔心太多，儘管享受它的方便性吧！ Power line：透過電源線來傳輸資料，理論上比無線更值得信賴也分擔了無線頻域的擁擠，然這個技術尚處萌芽期，有朝一日power line也會像無線傳輸一般被大量使用，屆時power line 會遇到什麼問題，現在還言之過早，不過這是一個值得我們開發的路，我們也正努力著。
U系列與HA-2之USB數位介面U系列與HA-2都是採用USB傳輸的數位介面。不同於CD Player鐳射頭的讀取邏輯，USB數位介面必需符合電腦通用序列匯流排的規範與要求，電腦在輸出音訊資料是以完整封包性的方式一筆一筆的來傳送，為了避免出錯導致不可遇知的後果，當電腦連接到一個新的外部裝置時必須確定認證此裝置的功能與屬性，等到確認無誤之後才會開始傳輸資料。 U系列與HA-2都是可以解多種SPDIF規格的音訊裝置，並且在屬性上會告知電腦以同步或自動偵測同步或非同步的傳輸設定，對電腦的要求是Bit By Bit及Simple By Simple的方式傳輸。這樣的宣示也等於喚醒了電腦輸出多種SPDIF規格的功能，這對microsoft新舊作業系統產生了不同的現象。 XP作業系統：這是一個中規中矩的作業系統，從另一個角度來說是一個相對於Win7較保守的作業系統。當您點選一首曲目播放時XP的AP必定會發出偵測訊號以測試USB的音訊裝置是否能接受此規格的音訊資料並且從32K到192K(或96K)一一測試然後才輸出資料，這種行為導致在播放一首歌的一開頭會聽到一連串的偵測雜訊。 Vista與Windows7：當microsoft推出Vista時便宣稱他們改進了播放音訊檔案的能力與流暢性，其中有一部分的做法在於Vista與Windows7不再去偵測末端音訊裝置的能力而改以固定型態的Simple與Bit輸出，如此偵測雜訊便可消除，然這個做法卻使得整個作業系統更封閉，舉例：當您點選一首88.2K/24Bit的音訊檔案播放，Vista與Windor7並不會以此規格輸出而是以其作業系統的出廠設定輸出(一般為48K/24Bit)也就是說不論您播放的檔案為何Vista與Windor7的AP都會以SRC的方式將Simple與Bit改為電腦原始出廠設定輸出，導致您聽到的根本不是88.2K而是SRC後的較劣質48K或44.1K。 雖然這兩種作業系統都提供一個設定視窗讓使用者自行選擇，然大多數人都會以為聽到聲音就算數了根本不會懷疑。這裡的大多數人(曾經包含我們)，第一次從電腦播放96K/24Bit時，我們就懷疑我們所聽到的是母帶檔案的96K/24Bit規格嗎?幾經查證用儀器觀測才發現我們都被電腦的SRC給騙了。 對策：我們為U系列與HA-2分別設計了不同的firmware韌體與程式，並將此韌體與程式分別植種於電腦與U系列或HA-2的數位介面裡，您只要連接好電腦與U系列(或HA-2)並同時至本公網站下載驅動程式，則被植入的韌體將被喚醒，您會在電腦螢幕看到一個視窗：Audio Control Panel(簡稱Audio CPL)在這視窗中您可執行Audio format設定，透過下拉式的清單選項您可以輕易的要求電腦以您想要的SPDIF規格來指定運作。建議您採用相同的Simple rate來設定。例如：您所點選的曲目是44.1K那麼建議您在Audio CPL內的Audio format也應設定為44.1K(16或24Bit)如此電腦便不會任意的SRC(升頻或降頻)您的音樂資料，進而破壞資料完整性。
從電腦的行為來看，電腦的AP並不會知道您所認為的好與不好，它會選擇它最輕鬆快速的方式來處理每一個程序，若您不指令給它您將很難確保您所聽到格式是正確的。
值得一提的是U1與U2是採用Full Speed(電腦可用的全速)傳輸，USB與電腦的溝通其頻率為12Mhz，而HA-2是以Hi Speed(最高速)傳輸。HA-2的USB介面與電腦溝通時將會要求以最高速480Mhz運作，如此電腦效能、等級及電腦的USB端口乃至USB線都會被要求需符合能力才能執行。 192K的HA-2 USB數位介面為了達到極致的重播品質，在植入的韌體與程式指令中我們要求電腦以最高精度的順位來執行運算，如此一來有個缺點!效能不足的電腦將無法勝任，為此工程師之間產生長期的爭論，最後的共識是以精確度為第一考量(必竟2~3萬元的電腦效能已經相當不錯)。 在HA-2內的數位介面我們將Oscillating Contour基頻震盪回路直接植入數位介面晶片中，再透過兩組精密演算的DPLL將基頻調變至所需同步的clock上，再借由鎖相回路將HA-2的數位介面與電腦緊密連結。接收電腦所傳出的音訊資料然後再解其封包。多組的除頻器將資料編程所需的clock分別建立一一對應192K、176.4K、96K、88.2K、48K、44.1K等。內建緩衝區隔離了電腦clock的影響使Jitter大幅降低。 採用光譜隔離技術隔離電腦接地雜訊帶來可能的干擾與誤判，如此層層把關目的在於從電腦的行為一開始便要求達到絕對的資料運算精確性，並且完全落實零干擾的終極要求，開頭作對了好的聲音品質才能得以確保，杜絕了干擾聲音才能得以純淨。 由於採取韌體與植入軟體程式的邏輯，透過修改HA-2的Firmware，HA-2可分別執行同步(Synchronous)，自動偵測同步(Adaptive)(出廠設定)與非同步(Asynchronous)並且支援幾乎所有的外掛程式播放諸如Asio、Kernel Streaming、WASAPI……等等，更甚有之亦可適時對應將來不同播放器的軟體變化。 1、USB數位介面隔離：先前提到電腦內部電源供應無法提供理想乾淨的電源給種植在電腦內的音效卡，不僅內建音效卡就連改裝的音效卡也一樣，其實問題不僅存在於電源，乃至接地也是一個嚴重的干擾源，將電腦嚴重的接地雜訊串入音樂數位信號其干擾可想而知，這也就我們不建議在電腦上取出數位同軸訊號給音響裝置(如DAC)的原因。這些串疊在同軸訊號線裡的接地干擾正破壞著您聲音的純淨度，使您聆聽到的音樂背景無法寂靜純黑。 U系列是第一個發表，使用USB介面光轉移技術的音響器材，而HA-2更是第一部獨步全球以此技術直接運作至192K取樣率的數位流音響設備，我們不再靠電能轉換這種須以地電壓為基礎來取得Hi與Low的數位資料，而以更高階的光譜轉換來取得數位訊號，如此一來將電腦帶有嚴重雜訊的接地屏除在音響設備之外，達到百分之一百的Isolation(隔離)。
2、Clock：當大家都在講究clock的精凖度與時基誤差時，我們當然也不例外，必竟這是數位訊源好壞的重要指標與關鍵。在電腦訊源時代clock依然是絕對的重要，只是我們有更不同的做法。然這些做法都是高頻設計的基礎考量。 除了選擇精凖的時鐘震盪器之外，在佈局上我們巧妙的將時基線路安置於數位界面晶片周邊，一方面杜絕其可產生的不良干擾另一方面更以最短路徑(13mm)傳輸給USB數位界面，整個震盪線路更是在植入接收晶片中，再由兩組DPLL分別將基頻升至24.576Mhz與22.5792Mhz分別供給192K與176.4K及其相關除頻所用，並且以480Mhz的基頻加上鎖相回路與電腦連結。 對於一個深黯高頻線路的人而言，要杜絕頻漂最佳的做法便是隔離，最短路徑與溫度變化等相關技術同時運用。增加一公分的線距離就等於增加線電觸感與線電容量，如此就算最精凖的基頻到了使用元件其基頻早已不再是原來的樣子，而這做法也是U系列與HA-2與眾不同之處。
3、Layout：為了最極緻的要求，所有HA-2內部的PC板走線Layout(繪製)均以對稱佈局、對稱走線長度而完成，圓弧走線的PCB Layout ，比一般90度走線或45度走線更好。不論是線電感、線電容、高頻反射現象等，然圓弧走線設計也相對困難許多。 HA-2之USB數位介面為四層走線的PC板而放大部份與D/A部份則均為雙層板，雖然複雜的線路可以用上下貫孔來完成走線，但在HA-2中USB訊號、線性音頻訊號，乃至星形接地與星形佈局的電源，均要求盡量在一面PCB板上到位而不使用貫孔來完成。雖然是極為耗時的設計但結果卻是絕對值得的。
4、類比優化線圖：除了對數位精度的要求我們更不放棄可能破壞好不容易得到的完美線性訊號。在DAC之後我們設計了超低相位誤差的音頻濾波器，目的在於濾除存留在音頻線性訊號的高頻域數位諧波，這些高頻域諧波雖然不在人耳的聽覺範圍但仍可透過其相互調變而影響可聽聞的音頻範圍。 早期的音頻濾波器大多僅留意到高頻域諧波調變對音頻的干擾，而忽略了相位對音頻的重要性。在U系列與HA-2透過有源線性濾波器配合相位修正器將數位音頻精凖的提升到符合人耳絕對要求的性能。
5、耳擴與前級：這裡有一小部份延續了HA-1的傳統，那就是Bias Control靜態電流可調，與增益連續可調，而就放大線路而言，HA-2則是全新的達靈頓線路並配合低失真與低Noise的運算放大器AD8510，關於這個運算放大器的選定除了交叉比對與各個廠牌當代具代表性的OP其規格與性能之外，更是透過人耳的直接聽感來評斷，最終我們為HA-2選定了Analog Device的產品，之所以如此大費周張乃因現今高階OP其性能規格大都上能達到理想的境界，然各OP其內部之線路結構不同其聲音的表現也大異其趣，有的過於強調音響效果而失去音樂的完整性，有的過於柔美而失去音樂該有的張力，OP只是放大元件，直接用來驅動各種不同阻抗的耳機實屬不良，為此我們重新設計全新的鑽石達靈頓驅動線路，輔以1.3A的驅動電流與±15V的動態振幅，如此即使最難應付的耳機如HD800與PS1000、T1等在HA-2的驅駕之下配合選擇適當的Bias一切都變得輕鬆如意且完美的呈現各家耳機不同的特點與優秀之處。
6、星形接地：HA-2是一部多種可能的音響器材，它可以是USB DAC 、DAC、前級與完美性能的耳擴，整體的接地設計當然不能馬虎，由於HA-2的電源採分離式設計因此HA-2主機能有更大的空間來規劃一切Layout，為了達到理想，HA-2的Layout均採圓弧走線，並且達到最完美的等電位星形接地。 星形接地的優點，我不再贅述但要達到完美那是有其一定難度，在HA-2的Layout不只接地是星形的要求，就連電源都是星形佈線作法，這個作法在於務必使每一個工作元件都能得到最佳的退藕合與最佳的工作電壓與接地環境，唯有如此才能使每一個慎選的元件發揮極致的性能。 說一件不甚光彩的事：為了設計HA-2的PCB Layout (線路板走線設計)我們竟然花了11個月之久。 7、電源供應：前面提到供電星形路徑，現在來談談HA-2供電環境。在400VA的環形變壓器能源提供下並且為了得到最佳的供電設計，我們將HA-2一分為二。也就是將HA-2分為電源供應器與主線路兩個部份，並且安置於兩個獨立的機箱內。在HA-2 power supply 內，變壓器被一個具有隔離電磁能力的金屬殼完全封住，再輔以初級濾波，也許你會發現這裏的濾波電容並不太大僅3300UF×3個，然這安排是有目的的，為了達到主要工作元件有更低的工作阻抗我們將大電容安置在HA-2的主線路機箱內，如此可形成高低阻抗差，此作法可使HA-2主放大器內的工作元件得到更低的電源內阻，進而達到更佳的工作環境，且不受變壓器的干擾。
8、講究的性能與功能：HA-2可以是一台純USB DAC或是DAC、前級、平衡前級，聲頻處理器或耳機擴大器。在這麼多功能揉合而成的HA-2對應各種功能運作，內部的線路路徑卻幾乎都是獨立的。透過底板的功能選擇，您可以選擇您想要的工作形態。 例如：您希望HA-2僅是一台純DAC此時您只要將底板的OUT Mode選擇在DAC並且選定您想要的輸出端子OUT Select 例如 RCA。則此時HA-2將成為一台高級的USB或光纖或同軸的DAC，並且以RCA為唯一輸出，訊號不會分流給任何不必要的工作單元，如此您HA-2 的RCA輸出將得到純度最高的輸出，換言之若您希望HA-2以前級的形態來運作只要將OUT Mode選擇在Pre即可。 任何狀況下HA-2都將採取單一訊號路徑的方式來處理訊號，並且訊號將被專道專用，您不可能在HA-2的RCA與BAL同時得到輸出，也不可能在耳機與前級輸出同時聽到聲音，這是我們對信號尊重的一種態度。
9、可執行自動偵測同步與非同步：HA-2之USB介面可以透過韌體的修改來設定執行自動偵測同步或非同步(HA-2出廠設定為自動偵測同步)，若要修改為非同步必須將機器寄回本公司或當地代理商執行修改，自動偵測同步與非同步在數位邏輯上各有其缺點，難分熟優熟劣。 在早期CD的時代為了改善 jitter(時基誤差)非同步的設計有其一定的優勢，必竟clack由DAC自行掌握對Jitter是有正面的幫助。非同步的clock可自行掌握其精度不受轉盤所控制甚至限制，但到數位流時代，電腦以封包性數位資料傳輸在使用上非同步概念不見得能有絕對的優勢，況且同步的概念也有了多種不同的做法。 自動偵測同步就是一種進化的同步，其優點是對愈來愈進步的即時網路與音訊傳輸、自動偵測同步都能輕易解出而不會停滯並且降低對電腦效能的極端要求，而品質上卻不會變差。從電腦數位邏輯來解釋自動偵測同步是USB介面會告知電腦以同步的方式來傳輸USB資料，然HA-2的USB介面本身也有一個高精度的CLOCK對USB介面後端的DAC就以這個CLOCK為基凖，如此一來電腦將數位資料傳給USB介面的暫存區，USB會將這些資料以USB的CLOCK重新編程再傳給DAC這種邏輯表面是同步，實際則是非同步。在魚與熊掌不可同時兼備的狀態下得到一種理想與妥協。 我並不是說自動偵測同步的理論基礎優於非同步，問題在於非同步將會無限上綱的要求電腦效能來傳輸資料而使電腦不能自主效能分配，這導致電腦的運作邏輯常常被中斷執行，如此一來非但電腦傳輸的資料不能更完整甚至當機。
10、HA-2的Bias(靜態電流)可調：在HA-1中我們開創了Bias可調的功能來應對各種耳機阻抗的調整，透過Bias設定使同一個放大線路有不同放大曲線，達到完美的放大性能與驅動能力，在HA-2我們將Bias可調的線路設計更進化，這是一個創新的線路我們在正負電壓源各加了一組電流鏡並且將電流鏡與電流放大器的輸入級串疊起來，如此一來改變電流鏡的電流也就等於改變了電流放大器全部晶體的基礎電流，這將會是一連串的變化，然這也僅是此結構中的一項優點而已，更重要的是這種偏流的做法不會對放大元件產生正相訊號與反相訊號阻抗不同的缺點，使整體失真達到更低。
結論：HA-2表面上看來是其貌不揚的小傢伙，其內部運含了極緻的軟體、韌體與硬體我們實在很難在有限的文字裡來道出一切設計的概念況且在多的文字敘述也很難表達我們對HA-2所下的苦心，在此就邀您體驗全新世代的U系列，『耳聽為憑』。 整個U系列的設計我們有一個非常明確的宗旨，那就是『簡單的幸福』，在無限可能的電腦世代，我們力圖在複雜中得到最美好的聲音與最理想的管理可能，將電腦變成您的朋友，友善的、輕鬆的、如意的，得到美好聲音與音樂品質。 ◆ 一般規格：
◆ 特性規格：
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