詳解搭載 Master Clock 的重要性

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詳解搭載 Master Clock 的重要性:

昇和影音集團 昇和影音集團
2024年03月07日 18:03 發表

用通俗一點的話來介紹MasterClock主時鐘，它就是數位音頻器材裏不可或缺的部（組）件，作用是主導和控制數字音頻各部分線路在統一的時准同步工作，才可以精確處理數位音頻信號。如果音源系統由多台數位音頻器材組成時，Master Clock的存在可最大程度地避免數位信號傳輸誤差。



Word Clock字時鐘究竟是什麼？
所有的數位音頻設備，它們本身都有一組內部時鐘，以及一個成功連接傳輸的數位音頻介面。在這兩鏈級之間取樣時准是必須連接正確的。這個共通的分用時准通稱Word Clock字時鐘。數位錄音的過程和數字音響器材的音樂重播也是相同的道理，對資料取樣的時准有嚴格的要求，Word Clock字時鐘是否正確是很重要的。除了計算時間外，時鐘還要確認每一個數碼取樣的開始與停止。



Word Clock的作用是單一卻明確的，但當很多相關數位音頻設備連接在一套系統時，每台數位音頻設備之間的Word Clock字時鐘就可能會出現不夠精確的偏差了。比如某數碼設備的取樣時准是44.1kHz，然而實際上它可能是44.190kHz，而另一數碼設備的取樣時准可能是44.088kHz，如果出現這種情況在傳輸上可能會產生取樣不匹配，也即大家熟知的一個名詞：Jitter時基誤差。因此，假如只取其中一台的頻率為準則，另一台設備則可自動升高或降低本身的取樣頻率以達到匹配。



這時候，就非常有必要由一台Master Clock主時鐘來告知每一台數位音頻設備何時開始、何時停止，所以Master Clock主時鐘的概念對於更高要求的數字音頻製作與重播而言作用是極其重要的。作為24Bit高格式數位音頻領域的先驅，英國dCS在推出家用高級音響產品的同時，也將專業錄音領域的Master Clock主時鐘理念一併應用，由此開啟了全球高端數位音頻播放系統的先河。音頻領域最早出現Master Clock主時鐘概念的場合是專業錄音室，由於需要使用多台各種功能的設備，比如A/D類比數位轉換器、D/D數位音頻處理器（升頻或效果處理）、D/A數位類比轉換器，以及數位答錄機、數字調音台等設備，因此早在1988年以來已陸續推出多款專業領域經典之作的英國dCS，尤為深諳Master Clock作用的重要性。



認識數碼音頻器材裏的“時鐘”
其實早在類比音視頻時代，已經使用了時間碼（Time Code，即TC碼）的同步方式，即在一個音頻系統中，確定一個統一的時間碼，所有的設備都以這個時間碼為基準，從相同的時間點開始進行重放或錄製。在整個過程中，所有設備上顯示的時間碼刻度是完全一致的。這種同步方式至今也運用在數位音頻系統之中。
每台數位音頻器材裏都會有一個產生Clock時間基準頻率的元件，就是一般所謂的內部時鐘（石英晶體振盪器），這個元件會產生一個固定頻率的脈衝信號。若只有一台數字音頻器材時，這個產生Clock時鐘信號的元件所輸出的時間基準，就是該器材其他相關數位音頻線路統一工作時准的Master Clock。



為了應對高清音樂時代所帶來的挑戰，滿足高格式音樂的製作，在採用了全數位化錄音系統的錄音與重播系統中，Word Clock字時鐘同步方式的基本理論已成為好聲音的必備條件。dCS設計的Word Clock字時鐘同步技術，能夠將不同採樣頻率的數位音頻信號進行精確的協調後在同一系統中進行傳輸。



不可或缺的Master Clock主時鐘
要實現數位音頻系統的Word Clock字時鐘同步狀態，必須要在系統中設置一個( 也是唯一的一個) Master Clock主時鐘信號發生源。實際上，dCS的SACD/CD轉盤、DAC數位類比轉換器、Upsampler升頻器等數位音頻設備內部都可以自行產生字時鐘信號，因此在使用時第一步就應該選擇其中一台設備將其設置為這個系統中的Word Clock字時鐘信號發生源，即同步主機。同步主機中產生的字時鐘信號被稱為這個音頻系統的Master Clock主時鐘。



相對比機器內部的Clock，通常外置的獨立Master Clock的設計和技術要求更為極致。原因是上述的內部時鐘元件其實對溫度、震動和供電穩定性等外部條件非常敏感。對於音頻應用而言，時鐘元件對工作條件穩定性的要求，遠比絕對的精確度更為重要。簡單說，假設機內時鐘與外置主時鐘的精度是一致的，但由於外置主時鐘採用了獨立的機箱、獨立的供電，而且能夠在最大程度上，遮罩了CD轉盤或者DAC解碼器的內部線路產生的熱量及震動對內置時鐘穩定性造成的影響。另外，外置Master Clock主時鐘還有更佳的標準化連接介面，能夠帶來更佳的時鐘穩定性，對於降低Jitter時基誤差有積極的意義。



毫無疑問，一台好的獨立Master Clock主時鐘是極其昂貴的，動則數千美金都很正常。因為它不但代表精准性，還帶來了好音質。而如何精確地獲取相應頻率的時鐘信號，以及精確輸出脈衝信號等核心技術方面，一直是dCS的商業機密。

設置dCS系統的字時鐘同步狀態
在數位音頻系統中，時鐘信號可以通過兩種方式傳輸：1、使用BNC接頭的同軸線材直接將外置Master Clock主時鐘或者同步主機中的字時鐘信號傳輸到其他設備。其中又包括星形結構和菊花鏈結構；2、從系統中傳輸的數位音頻信號中讀取字時鐘信號，包括數位同軸、AES、USB等等。



事實上，dCS的數位音頻系統設計較為複雜，它既要應對系統中一部分設備從字時鐘信號專用輸入介面的同軸電纜中直接接收字時鐘信號，也要從另一部分設備傳輸的數位音頻信號中讀取字時鐘信號的情況。無論何種情況，只要確保每個設備所使用的字時鐘信號都來源於系統的主時鐘，系統就能夠維持同步狀態。

在實際工作中有兩種方式，通常最佳選擇是加入專用的一台外置Master Clock主時鐘，系統中的所有設備都連接上Master Clock主時鐘，以星形結構工作在相同的時間基準下；另一種方式則是通過設置最前端的器材（比如SACD/CD轉盤）為主時鐘，輸出時鐘信號逐級串接至DAC數位類比轉換器或者Upsamplers升頻器等設備，讓其他器材以菊花鏈結構根據主機時鐘的基準來運行。毫無疑問，第一種方式的效果能夠帶來最佳的效果。



在dCS的功能表中，將被選為主機的設備的同步方式設置為“內部”，此時主機內部產生的字時鐘信號可作為整個系統的主時鐘，通過輸出端傳輸到需要進行同步的各個從屬設備(Slave) 中去。系統中每個從屬設備的同步方式都要被設置為“外部”。並且，要確保每個從屬設備都可以穩定地接收來自主機的字時鐘信號。當整個系統達到同步狀態之後，系統中所有的從機都將按照主機的主時鐘所決定的採樣頻率進行工作。有一點需要注意，時鐘並不能提升音質，只能保障整套系統發揮出該有水準的音質。



dCS Vivaldi Master Clock
dCS旗艦Vivaldi維瓦爾第的誕生重新定義了最先進的數位音頻播放系統，其設計呈現了“絕不妥協”的巔峰之作，無人能敵的數位音樂重播系統，基於dCS在錄音器材與家庭音響上的開創性技術，研發的多位元階相位鎖定回路系統(PLL, Phase-Locked-Loop)造就世界級的精確標準，締造了未來數位音響的標竿。Vivaldi Master Clock的操作簡便且性能十分強大，應用dCS最新突破技術，提供兩組共8位元的時鐘輸出處理不同頻率。Vivaldi Master Clock使用複雜的微控裝置，以確保在溫度的差異之下仍能夠精確地校準，這方式無庸置疑提供了更穩定的品質。



dCS Vivaldi Master Clock配有符合工業標準的BNC介面75歐姆同軸線。其他製造商的配備若符合標準Word Clock也可適用於dCS的時鐘。想輕鬆使用這款多功能的產品，使用者僅需選擇使用前面板的設置功能表選擇或Vivaldi Mosaic App，或dCS遙控器便可做到。







dCS Rossini Master Clock
雖然定位為中端型號，但Rossini羅西尼Master Clock依然採用了與Vivaldi維瓦爾第同源的技術，僅是簡化了內部的電源設計和輸出線路，從而僅提供3個標準BNC介面，供連接Rossini羅西尼系統使用，在有限的成本能提供了最佳的聲音素質表現。在面板上提供了直觀的三個按鍵，其中一個是電源開關，另外兩個則是Dither 1、2（抖動）按鍵，廠方建議長開來確保時鐘時刻處於最高精度狀態。



背板上提供3個BNC介面Word Clock輸出，1對應44.1kHz及倍頻（88.2、176.4、352.8），2對應48kHz及倍頻（96、192、384），用於對應連接Rossini羅西尼 DAC APEX的1和2Word Clock輸入。在設定中，只需簡單點選Unit Settings>Sync Mode>Word Clock 1-2 Auto。而輸出3則連接至Rossini羅西尼SACD/CD Transport轉盤。







LINA Master Clock
對於“數碼專家”dCS的入門級產品LINA麗娜系列來說，同樣沒有忽視時鐘對數位音頻信號的影響。為了讓LINA Network DAC能夠工作在更穩定的狀態，廠方特別為它開發了LINA Master Clock。

Master Clock的尺寸與Network DAC一模一樣，但是前面板則相對簡單，只有一顆白色的LED指示燈顯示工作狀態，而機背方面除了電源開關，就是兩組75Ω BNC時鐘介面，分別對應44.1kHz及倍頻，和48kHz及倍頻的信號，此外還有兩組Power Link連接LINA系列進行電源同步控制。



在LINA Master Clock的包裝內，廠方還特別細心地準備了兩條75Ω BNC時鐘線，用家到手後可直接使用。當然，用家也可以選購自己喜歡的時鐘線進行調聲。根據廠方資料介紹，LINA Master Clock開機需要約10分鐘的時間熱機才達到穩定狀態，在+5°C至+45°C的環境工作時，能夠提供±1 ppm的超低誤差時鐘輸出，最大限度地減少可能導致失真的抖動。事實上，Bartok APEX的玩家也可選擇這款LINA Master Clock使用，同樣能夠享受外置主時鐘的提升效果。





值得為系統配上外置獨立Master Clock主時鐘
雖然dCS的DAC產品可以設置為系統的主時鐘，但正如前文所述，一台高素質的外置獨立Master Clock主時鐘所帶來的精確度是無可替代的。只需正確的使用Word Clock來連接dCS系統各器材，立即就能體會到更準確更清晰的音像形體，更可避免數位雜訊的產生和時准匹配不對產生的音像模糊或是訊號失真等問題，同時還能夠顯著改善音質表現，以及呈現開揚寬大的音樂場面。相對於全套系統的投入而言，每個系列的Master Clock的投入和獲得的效果都是極為划算的。一旦用上，根本拔不下來了。

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