数位放大？这是什么玩意？难道新数位时代就需要数位放大吗？这么说来，类比时代不是需要类比放大吗？这话说得一点都不错，在类比时代，我们的扩大机都是在放大类比讯号，也就是正弦波。然而，进入
CD的数位时代之後，我们的扩大机还是在放大类比讯号，直到近年，才开始有人把数位讯号放大这件事付诸行动，并且成功的制作出优质数位扩大机。
PCM多位元录音方式。把一个类比讯号做垂直切割，将波形的「形状」分成许多小段，这就是取样的工作。把类比讯号做水平切割，将波形的「振幅」大小（声音大小强弱）以一组多位元字长来代表，这就是量化的工作。取样与量化，就是PCM多位元系统还原类比波形与振幅大小的最重要工作。
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并非含有数类转换器的扩大机
在此我要先声明，所谓数位放大并不是把数位类比转换器装在传统扩大机里面，然後再从数位讯源直接传送数位讯号进入扩大机。这种方式最终还是要把数位讯号转换成类比讯号，再以放大过的类比讯号去推动喇叭。我所谓的数位放大并没有经过类比讯号这关，而是从数位讯源开始，就全部以数位的方式把数位讯号放大到能够推动喇叭为止，这才是货真价实的「数位放大」。
到底是谁那么天才呢？能够想出放大数位讯号的方法。其实人类只要能够想出放大类比讯号的方法，也就能够想出放大数位讯号的方法，只不过数位放大所需的关键元件在类比时代根本不存在，必须先把它们生产出来。这就好像我们的类比扩大机必须有真空管或电晶体，才能够把类比讯号放大。而数位扩大机所需的放大元件当然是完全不同的，这也是真正的关键难处。只要能够拥有数位放大元件，我想一般厂商也都能够制造数位扩大机。
Tact与Sharp殊途同归
据我所知，目前全世界只有二家制造数位扩大机的厂家，一家就是我上次报导过、丹麦Dali老板所主持的Tact，其产品为RCS 2.0前级与带有音量控制的Millennium扩大机；另一家就是日本Sharp，其产品为SM-SX1与SM-SX100综合扩大机。此外，我记得以前Genesis喇叭的低音部份也曾采用D类PWM方式放大，不过它所放大的只不过是低频段，这与全频段放大的难度有天壤之别，因此在本文中略过不提。
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有趣的是，这二家虽然同为数位放大，但是所放大的数位讯号却有所不同。Tact所放大的是PCM（Pulse Code Modulation）数位讯号，也就是目前
CD与
DVD所采用的数位讯号（加上升级模组，也可以接受SA
CD讯号）。而Sharp所放大的却是1bit的位元流（Bit Stream）数位讯号，也就是目前SA
CD的DSD（Direct Stream Digital）录音方式所录出来的数位讯号。Sharp的数位综合扩大机允许输入类比讯号与PCM数位讯号，在机内转化成1bit数位讯号後再放大。我相信Tact的数位扩大机Millennium以後不需要升级也会有这方面的全配备才对。
1bit DSD录音方式。取样工作与PCM方式相同，不过取样的频率很高，达到2.8224MHz。与PCM不同的是，它不以多位元字长来代表声音的大小强弱，而是以1或0代表振幅的强度，同时这些振幅强度成水平排列，就像一列车箱长短不同的火车。请注意图上音量愈大时（正弦波往上升时），1就愈多，音量愈小时，0就愈多。
字串9 1bit数位放大
其实，若从Tact Millennium数位扩大机的放大原理来看，它的最终放大动作与Sharp的1bit理论应该是一样的，都是以0与1的切换动作来产生不同的电压，用以驱动喇叭。不过，表面上看起来Sharp所使用的数位放大方式比较简单与直接。到底Sharp是怎么做到放大1bit数位讯号的呢？它的讯号输入分为类比讯号输入、PCM数位讯号输入以及1bit数位讯号直接输入三种。假若是类比讯号输入，类比讯号会先进入一个七阶Delta Sigma调变LSI里面(7th Order Delta Sigma Modulation/1bit Conversion LSI)，把类比讯号转为1bit数位讯号。接著就直接把数位讯号传入一个固定电压的高速交换开关线路里。切换什么呢？其实就是做0与1的电压开与关动作。接著再予以放大，放大後的数位讯号兵分二路，一路回授到前端的七阶Delta Sigma调变LSI里，另一路则进入低通滤波网路里，把高於100KHz的讯号滤除。滤除100KHz以上高频的0与1开关电压则输出去驱动喇叭。
假若输入的是PCM数位讯号，则要先经过一个超取样数位滤波器，然後才能进入七阶Delta Sigma调变LSI。以後的处理程序就与类比讯号相同。至於输入的若是SA
CD讯号，那就直接进入七阶Delta Sigma调变LSI。从以上观之，我们可以了解Sharp的数位综合扩大机里，最关键的零组件就是一个七阶Delta Sigma调变LSI，一组Power Switching Circuit，以及一组最末端的低通滤波网路。
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如果输入10KHz方波时，DSD录音方式与44.1KHz/16bit系统的方波输出比较。
PWM与Equibit数位放大
接下来，我们来看看Tact的数位放大是怎么动作的。Tact的数位扩大机是直接把数位讯源的PCM（Pulse Code Modulation）讯号先经过一个八倍超取样的数位滤波器，处理过的PCM数位讯号才送入一个叫做Equibit的DSP内，把它转变成PWM（Pulse Width Modulation）的数位讯号，这种PWM数位讯号是一种高度相同、宽度不同的方波讯号，看起来就像声波的疏密结构。事实上，PWM讯号与Bit Stream讯号看起 茯O一样的，所以也有人把Bit Stream数位讯号称为PWM（有关PWM，文後将再提及）。PWM讯号再经过左右声道Equibit输出模组与类比低通滤波线路（把60KHz以上频率滤除），最後藉著这种PWM数位讯号产生非常高速的强力开与关动作去推动喇叭。
到底这强力的开与关数位动作（等於就是0与1的数位讯号）是怎么推动喇叭发声的呢？就像我们用电池来测试喇叭单体，正接振膜就像前推，反接振膜就像後缩。数位扩大机就是把这个电池（Power）正反的动作以非常高速的状态进行，也就是利用PWM数位讯号去驱动一个高速的切换器（Switcher），藉以控制喇叭单体的发声。到底这个切换器速度有多快呢？一秒切换九千八百万次，也就是说它的速度高达98,000,000Hz。至於推动喇叭的能源当然要从电源供应器供应。
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DSD录音方式与PCM录音方式的过程方块图。图中可以知道DSD录音方式过程较少。
Tact与Sharp异中求同
看到这里，虽然您可能还不习惯这种数位放大的理论，不过大概也能够窥知Sharp与Tact的数位放大有许多异中求同之处：一、Tact使用转换过後的PWM数位讯号来控制电压切换动作，进而驱动喇叭。而Sharp却直接使用1bit数位讯号来放大，不过它也是藉由切换开关动作来放大1bit数位讯号的。二、Tact的切换电压（Switching）是依输入讯号大小而变动的，而Sharp的切换电压是固定的。三、Sharp使用一个七阶Delta Sigma调变LSI来把类比、PCM讯号转换成1bit数位讯号，而Tact如果要处理类比或1bit数位讯号则必须外接处理器或依赖升级模组。四、Sharp采用回授线路，而Tact没有回授线路。
至於二者的相同之处则是：它们都在最末端的输出级上接上一个滤波器，用以滤除很高的频率，因为这些极高频率里掺有调变杂讯。Sharp把100KHz以上的频率滤除，Tact则把60KHz以上的频率以每个八度12dB的斜率滤除。
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1bit与多bit有什么不同？
写到此处，或许读者们会有一个疑问：到底1bit与多bit之间有什么不同呢？它们各拥有的利弊又如何？其实这也是SA
CD与
DVD-Audio基础规格之争。我们都知道，
CD采用的是多bit的处理方式与记录方式，由於当初发展
CD时的技术限制，工程师们把
CD的最高频率再生范围限定在20KHz。而根据1928年电信工程师Harry Nyquist的理论，假若我们要把类比讯号经过取样而数位化时，取样的频率至少必须有欲再生最高频率的二倍才够，所以才会有44.1KHz取样频率的诞生。
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20KHz频率够吗？每秒取样44,100次够吗？这是长久以来争论不休的问题。所以当
DVD-Audio制订规格时，乾脆把取样频率提高到192KHz，同时也把解析力提高到24bit。192KHz的取样频率意味著可以完整再生96KHz的频率，这远比
CD的20KHz高出很多，而24bit的解析力与动态范围也比16bit大太多了。这样的规格已经是所有音响迷梦寐以求的。
为什么SA
CD还要提出1bit的DSD（Direct Stream Digital）录音方式与之对抗呢？问题就出在由於
CD的PCM数位录音方式必须经过取样（组合成波形）、量化（决定声波的振幅，也就是讯号大小，16bit就代表2的16次方种大小不同的电压讯号变化，24bit就代表2的24次方大小不同的电压讯号变化))过程。由於取样频率不够高，所以波形重组後无法还原成原来的类比波形；也由於量化过程中，难免会有遗漏的相对应电压变化（这也就是量化杂讯），所以必须使用数位滤波器来把量化杂讯滤除。当然，更为SA
CD阵营诟病的是，当类比讯号转为数位储存时，一开始就把高於20KHz以上的所有频率滤除。一开始就不好，後面在努力也没用，这就是SA
CD阵营的看法。
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1bit SA
CD的好处
既然SA
CD阵营认为多bit系统不够理想，那么它们的1bit系统又有什么好处呢？第一，他们一开始就把再生频率订在100KHz，这比
DVD-Audio的96KHz还高一些。更重要的是，他们把取样频率订为44.1KHz的64倍，也就是2,822,400Hz，这远高於
DVD-Audio的192,000Hz。这么高的取样频率代表什么意义呢？很简单，44.1KHz的取样频率代表在20KHz的类比波型上取约二个点来重组类比波形，192KHz的取样频率代表在20KHz上取约10个点，而2.8224MHz的取样频率代表在20KHz上取约140个点。就再生波形的完整性上，取样频率愈高当然愈好。事实上，假若我们把取样频率换算为每取一个点要多少时间时，更会发现1bit系统取样的快速：
CD 44.1KHz系统每0.0000226757秒取样一个，
DVD-Audio 192KHz系统每0.0000052083秒取样一个，而SA
CD 2.8224MHz系统每0.0000003543秒取样一个。
字串1 取样只不过代表重组波形时的完整性，另外一个重要的东西，也就是波形振幅（声音的大小）。1bit系统是怎么做的呢？这就是1bit名称的由来了。多bit系统以16bit或20bit、24bit的位元字串长度来代表讯号振幅的大小（也就是电压的高低）。换句话说，16bit的系统代表可以得到65,536段不同电压的变化，20bit与24bit则更高，请您自己计算。问题的重点是，不论24bit能够切割出多少段电压的变化，它总是无法与原来类比波形电压的变化丰富性相比，因为类比的电压变化是连续的，也就是无限多段。更何况，要生产24bit或更高规格的晶片非常困难，所以，1bit系统乾脆另起炉灶，它不以多位元来代表波形的振幅，而是以0或1一个r Delta Sigma Modulation/1bit Conversion LSI)，把类比讯号转为1bit数位讯号。接著就直接把数位讯号传入一个固定电??落??嗉??n音的不同大小。
1bit就完美无缺吗？
换句话说，多bit系统以垂直方向把波形切割成很多的电压大小变化，而1bit系统则是以水平方向来把波形疏密排列出来，它以疏密排列的宽度（Width）来容纳音乐讯号，所以也有人称这种记录方式为PWM（Pulse Width Modulation）。到底这波形的疏密有什么意义呢？我们不要忘了，人耳所听到的声波就是疏密波，这也就是为什么1bit系统再生方式比较类似类比方式的原因。
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至此，我们必须要提出一个问题：既然以多bit的方式来再生声波的强弱变化会有遗漏，那么用1bit的方式就不会遗漏吗？答案是：二种方式都会有所遗漏，只不过1bit系统因为处理过程少，技术难度较低，所以比较容易做得更好。事实上，如果光看动态范围，理论上24bit的动态范围可以达到144dB（每一个bit可以有6dB的动态范围），而1bit系统只能得到120dB的动态范围而已。要提醒您，这里所谓的动态范围并不是涵盖0─100KHz或0─96KHz，而是顶多涵盖0─20KHz而已。
1bit不需要数位滤波器
来，让我们重新复习一下多bit PCM录音与1bit DSD录音之间有什么不同：第一、PCM录音每秒取样192K次，而DSD录音每秒取样2.8224M次。第二、PCM录音以24bit（以前是16bit）的位元字串来定位每一个取样点的不同电压大小，而DSD录音每一个取样点只以一个位元（0或1）来代表声音强弱。这也就是说，如果声音增强，就以1来记录；声音衰减，就以0来记录。如果以正弦波形来观察，正半波都是以1来代表，负半波都是以0来代表（不要忘了，0与1代表电路上的开与关动作），正半波与负半波的交界点（0点）就以0与1的切换来代表。第三、PCM录音在类比转数位或数位转类比的过程中需要用到数位滤波器，滤波动作愈多，就愈容易产生杂讯与错误。而DSD则仅在输出端使用一个类比低通滤波器，来把100KHz以上的频率滤除。第四、DSD讯号很容易就可以转变为16bit/44.1KHz讯号，所以DSD母带可以同时用来制作SA
CD与
CD。而PCM母带无法用来制作SA
CD。
字串5 数位扩大机的好处
看到这里，我想您对於1bit DSD（Direct Stream Digital）录音方式与Multi-Bit PCM录音方式已经有了初步的概念，对於数位扩大机也已经开始了解。现在，让我们回头来看看数位扩大机与类比扩大机相比，到底有哪些好处？如果以Tact Millennium扩大机来看，它不使用负回授，所以不会有相位问题。它在内部不放大类比讯号，所以也没有类比讯号的各种失真。由於它不使用传统晶体或真空管放大元件，几乎不会发热，所以能源利用率高达95％。最後，由於喇叭并非与放大元件直接耦合，所以没有喇叭回输到扩大机的反电动势问题、也没有阻尼因数问题。至於Sharp SM-SX1的优点我想也与Tact相近。
最後，我们要谈到数位讯号的防盗拷问题。我们都知道，SA
CD与
DVD-Audio一样，为了防止盗拷，内中都安置有防盗拷装置。假若我们要从SA
CD或
DVD-Audio唱盘直接把数位讯号传输到数位扩大机中，一定要先解决防盗拷码对声音劣化的可能性。对於这样的问题，我不知道Tact要如何解决。不过Sharp却以自身研究的13针讯号线来将自家的DX-SX1 SA
CD唱盘与SM-SX1数位扩大机连接，达成「直接接驳」1bit数位讯号的目的。请注意此处的「直接接驳」意义，它指的是就算您用这种13针的讯号线把1bit数位讯号传送到数位录音座或数位录音光碟机上，它也无法录下来。
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开始接受数位新观念
数位扩大机未来能够发展到什么程度？音响迷能够接受数位扩大这种新观念吗？未来会有多少厂家加入数位扩大机的行列？老实说我都不知道，不过我深深期待。您想想看，我们在不得已的情况之下，把类比讯号转为数位储存，在这个过程中已经损失掉某些东西。假若我们在播放时还要把数位讯号转变为类比讯号去放大，那不是再一次的损失吗？既然数位时代是不可避免的，我们所能要求的就是尽量减少多次数位/类比转换所遭致的讯号损失。在这样的目的下，数位扩大机的确是很好的解决方式。 ■
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