DMP-Z1 工程師訪談

DMP-Z1:嘔心瀝血只為傳遞極致的耳機聆聽體驗

隆重介紹 DMP-Z1:既非可攜式也不是桌上型播放器的個人音訊裝置,這是一項嶄新的概念產品,更是追求極致耳機聆聽體驗的巔峰之作,不論在何種環境下都能充分享受,並使用電池提供的乾淨電源。設計者熱烈暢談這項無與倫比新型號的開發歷程。

獨樹一格的全新音訊播放器

請您先和我們談一談開發 DMP-Z1 的背景因素。

Tanaka (產品規劃師):
這項產品是我們在 2016 年上市的 Signature Series 中的第二項產品,此系列是為了提供最極致的個人音訊而設計。根據我們的觀察,使用耳機聆聽高音質音樂的需求逐漸增加,就像是如同以前人們對傳統喇叭系統的需求提升一樣。

雖然耳機常與戶外使用聯想在一起,但是全球中有越來越多人透過高階耳機在室內享受音樂,同時也尋求更優質的音訊體驗。因此我們為了這些客戶設計出 DMP-Z1,希望將最好的聆聽環境呈現在簡單的設計中。

V&S 業務部門,DMP-Z1 產品規劃師 Mitsunori Tanaka

Sony Video & Sound Products Inc.
V&S 業務部門,DMP-Z1 產品規劃師
Mitsunori Tanaka

放置於攜行包的 DMP-Z1
DMP-Z1 序號細節
DMP-Z1 專案領導人 Tomoaki Sato

Sony Video & Sound Products Inc.
V&S 業務部門,DMP-Z1 專案領導人
Tomoaki Sato

DMP-Z1 是哪一種類型的產品呢?

Tanaka:
DMP-Z1 是完全自成一類的新產品。雖然這項產品是供室內聆聽,但是最大的優點在於音訊播放器、擴大機及電池是成套隨附,讓電源品質與訊號傳輸皆獲得保證。我們想打造出不依賴外部裝置的理想耳機聆聽環境。

有鑑於此產品為高品質且電池供電的音樂播放器,所以我們也委託了開發高階版本 Walkman® 的 Tomoaki Sato 與他的團隊共同著手設計。

Tomoaki Sato (專案領導人):
我們在 2016 年推出了 NW-WM1Z/WM1A Walkman® 和 TA-ZH1ES 耳機擴大機作為 Signature Series 的第一波產品。我們從媒體、評論與商店員工示範這些產品的經驗中,找到靈感來源驅使我們打造出 DMP-Z1。

TA-ZH1ES 耳機擴大機內建的 D.A. 混合式擴大機實現了高輸出,即使使用高阻抗耳機,它仍可提供高音質的音效。不過這項產品需要仰賴大量的 (AC) 主電源供應。缺點在於主電源通常伴隨著明顯的雜訊。如果要提供優質音訊,就需將許多不同因素納入考量之中,例如用來連接裝置的 USB 纜線、作為音訊來源的電腦、音訊來源的電源供應、使用的播放應用軟體,和 USB 連接埠等等。

不過,我們的旗艦款 Walkman® NW-WM1Z 以乾淨的電池電力運作,這代表著它可以帶來非常高的音訊品質。在這款 Walkman® 中,所有元件從播放裝置到擴大機皆置於內部,因此屏除了外部裝置受電源影響的可能。只要將裝置充好電,就可以隨身攜帶,盡情享受我們努力製作出的高音訊品質體驗。但是,這項裝置受尺寸的限制,無法提供高阻抗耳機所需的高輸出。

因此,我們想到如果能像 Walkman® 產品一樣,將乾淨的電池電力用在無須外部元件的 TA-ZH1ES 固定式裝置上,我們也能創造出一個能讓客戶的耳機輕鬆且充分地發揮優勢的產品。

V&S 業務部門 DMP-Z1 聲學工程師領導人 Hiroaki Sato

Sony Video & Sound Products Inc.
V&S 業務部門 DMP-Z1 音質設計領導人
Hiroaki Sato

內建電池如何帶來更優質的音訊品質呢?

Hiroaki Sato (音質設計師):
如果真的仔細探究,電源是音訊裝置播放聲音的根源。如果電源不乾淨,就聽不到優美的聲音,就算音訊電路製作得再好也是一樣。就像是人沒有乾淨的水源,就無法泡出好喝的茶一樣。

Tanaka:
在追求純淨音質的圈子中,有人會特地安裝專為音訊設計的插座、購買大型電力系統,甚至願意安裝專屬電線杆,就是為了降低電源供應所產生的雜訊。不過若只需用到電池電力 (以直流電驅動),就不需要如此大費周章與投資,又能消除任何與電源供應相關的顧慮了。DMP-Z1 和需要數十瓦高輸出才能驅動喇叭的喇叭擴大機不同,是專為耳機打造的裝置,只靠電池電力即可呈現出高音訊品質。無須憑借大型電源供應器將品質不穩的交流電 (AC) 轉換成乾淨的直流電 (DC)。此裝置裝配了三個獨立的電池,避免音訊品質因干擾或轉換電路而流失。

V&S 業務部門 DMP-Z1 電機與聲學工程師 Keika Matsuzaki

Sony Video & Sound Products Inc.
V&S 業務部門 DMP-Z1 電子與音質設計師
Keika Matsuzaki

你們在裝配電池供電系統上遇過什麼困難呢?

Tomo (S):
開發 Walkman® 時,我們成功實現了使用電池供電的裝置,但是這類產品的輸出無法驅動室內聆聽所使用的高阻抗耳機。我們曾在 Walkman® 上運用 S-Master HX 高傳真全數位擴大技術,因為這項技術不僅與高解析音質相容,而且也是集省電、省空間和高音訊品質於一體的優質擴大技術,但它原本並非針對高輸出所設計,所以無法服務想在家透過高阻抗耳機聆聽音樂的人。所以我們藉著 DMP-Z1,設下一項自我挑戰,希望創造出不同於以往的產品。我們採用了可承受高輸出的類比擴大機並搭配大容量、高輸出的電池作為操作電源,好讓高阻抗耳機發揮得淋漓盡致。

Hiro (S):
我們設計出規格與眾不同的電路。當擴大機運作起來的時候,正電和負電所輸出的高容量串聯電池會產生極強電流。如果不透過 DC/DC 轉換器,便很難達成高音質的目標,因為微弱雜訊可能會出現於負電電源。尤其是電池設計師費盡千辛萬苦,才創造出在必要時使用電晶體切斷負電電池並切換至充電的設計。 

Matsuzaki (音質設計師): 
如果只用電池供電,這項設計會簡單許多,考量到實用性,我們必須讓產品也能使用 AC 變壓器供電。過程涉及整合各種複雜的元件,如增益切換和電源電路設計,結果當然使得控制變得極為複雜。大致上地說,我們預估出操作模式的八種系統,而且還可以進一步分成 295 類。這些繁複的模式配置對音質設計而言是一大艱鉅任務,雖然這是全新的產品概念,但是能做出尚未有人達到的成就還是很值得。 

Tomo (S): 
當我們為了改善聲音而修掉所有不必要的細節並加以簡化時,功能性也隨之降低。但是我們的初衷是讓人們用簡單的系統享受極致音質,自然無法在使用者介面的易於使用性上妥協。在長時間的開發期當中,我們進行了大量研究,調查如何在不犧牲便利性的條件下,還能成就極致音效。 

Tanaka: 
我們努力後的成果,就是讓 DMP-Z1 的系統可以依據播放狀態和電池剩餘電量自動切換電源模式。如果使用者將產品設為電池模式,DMP-Z1 即使在連接 AC 變壓器的情況下也不會使用變壓器,且繼續以電池模式運行。在電量低時,系統會自動切換為 AC 模式 (即充電模式)。

順道一提,在 LCD 顯示幕關閉的狀態下,聆聽 FLAC 檔案的播放時間約可達九小時,播放 MP3 檔案則為十小時。電池從完全沒電到充飽所需的時間約為四小時。

追求無雜訊音訊享受的精細工藝

設計電源供應時是否遇到任何挑戰呢?

Matsuzaki:
電路板和地面 (接地) 的連接問題,使得我們必須針對釋出電力 (雜訊) 進行大量測試並加以修正。DMP-Z1 具有一上一下兩個電路板,電源電路位於上層電路板,而數位電路就位於電源電路旁。從這裡,數位類比轉換器將訊號傳輸至下層電路板的類比電路,並透過類比擴大機提高音量。如果接地技術有問題,就會在 AC 變壓器替裝置供電時產生雜訊。

V&S 業務部門 DMP-Z1 電機與聲學工程師 Keika Matsuzaki

你們如何解決這個問題呢?

Matsuzaki:
我們陷入了最最基本的問題:數位擴大機需使用多點接地,類比擴大機則需要單點接地。只要出現一點差錯,就會產生雜訊。為了測試音質,我們必須實際製作出原型、測試音訊、接著再找出方法改善,然後重新製造另一個原型,這種反覆測驗的步驟十分重要。開發 DMP-Z1 時,一直到最後階段,我們都仍會測試音訊品質。我想也正是因此才能達成大家都滿意的聲音。

Tomo (S): 
有時我以為自己找到降噪的方法了,結果卻讓音質變得更糟。我們的確經歷了許多波折。 

Matsuzaki: 
若將數位擴大器這一面配置許多類比接地點就不會聽到任何雜訊,但是流出的電流會混入類比音訊中,使得聲音變弱又混濁。我們鑽研許多細節,設法在不犧牲音質下消除雜訊。我都記不得有多少次想就此罷手,放棄讓裝置與 AC 變壓器相容的念頭了!

裝置以電池電力運作時不會發生那些問題嗎?

Matsuzaki:
不,不會發生。使用電池電力並以正常增益運行的電路板結構十分單純,所以電源供應中不會有其他因素使其成為雜訊來源。不過,在高增益模式下且搭配高阻抗耳機使用時,電壓會增加。這代表的是,雖然裝置是電池供電模式,並非由 AC 變壓器供電,但電源供應仍會成為雜訊來源並造成輕微程度的影響。為了因應這種情況,我們使用了高階切換控制器 (用來測量儀器的款式) 以便讓影響效果降到最低。

Tomo (S): 
這種電源結構代表 DMP-Z1 提供高音訊品質的最佳設定是在正常增益的電池供電模式下運行。在這種模式下,音訊電路的正負電供電由電池所提供的乾淨、無雜訊電力所驅動,無需使用 DC/DC 轉換器。只有 DMP-Z1 的特有電路配置才能使用這種特殊的操作模式。音響迷之間流傳著一則都市傳說,也就是高增益可以帶來更佳音質,就算只是普通耳機也可以,但是這一點至少在這項產品上是辦不到的。

這表示 DMP-Z1 不適合與高阻抗耳機一起使用嗎?

Tomo (S):
這並不代表兩者不能一起使用。正常增益的高輸出足以將一般耳機的效能發揮到淋漓盡致,使用高阻抗耳機會降低驅動單體效率與雜訊敏感度,所以就算用高增益也聽不到雜訊。您也可試試看先用耳機的正常增益聆聽音樂,如果覺得音量不夠大再切換成高增益設定。透過改變增益設定的方式搭配耳機效率與敏感度使用,是測試高品質音訊的重點。

您在稍早之前提過 DMP-Z1 採用了雙層電路板結構,那麼設計機殼框架時的考量有哪些呢?

Tomo (S):
起初在開發 DMP-Z1 時,我們考慮過使用水平安裝的單一寬版電路板。然而這種設計的占用空間較大,不易隨身攜帶。機殼結構會對聲音產生極大影響;

考慮到這一點,我們想追求集便攜性、堅固與音質為一體的最好作法,因此開發出我們的最新設計:鋁合金 H 形機殼。我們以鋁研磨製程強化 H 形機殼,並將機殼置於兩片電路板之間,並且用最短距離連接電路板與機殼,如此一來機身不但高度堅固又具備高音質。

Hiro (S):
所有的 4 腳柱螺絲孔都可以看到其中一項精密細節,因為這些螺絲孔都不位於每個腳柱的正中心,這在桌上型音訊裝置是常見的技術。雖然這種作法會延長製程,我們仍然致力讓細節趨於完美。

Matsuzaki:
腳柱上的橡膠腳墊由 Sorbothane 材質製成,這種材質可見於醫療用品或是運動鞋底。我們特意將雙層結構升級為三層,並加上改善過的防滑功能,預防震動傳遞至裝置上。

DMP-Z1 鋁製研磨邊框
Tomoaki Sato 與鋁製研磨邊框

歷經千辛萬苦的長年研究造就出完美的類比擴大機

談一談擴大機吧,DMP-Z1 結合 Walkman® 開發團隊耗時多年創造出的第一部類比擴大機,可以告訴我們背後的歷程嗎?

Hiro (S):
到目前為止,我們長久以來一直沿用數位擴大機,所以忽然使用類比擴大機似乎顯得有點奇怪。不過五年多以來至今,我們一直在找尋方法,將類比擴大機與其他製造商的數位類比轉換器結合在一起。

Tomo (S): 
我們從 2013 年的第一代高解析 Walkman® NWZ-ZX1 上市起,就開始了探索的旅程。由於我們的目標是使用類比擴大機創造出身歷其境的感覺,因此又將這趟旅程稱為「Rinjo 計畫」 (日文中的「Rinjo」即為沈浸其中的意思)。

Matsuzaki: 
在 DMP-Z1 使用的擴大機來自第八代的「Rinjo 計畫」,而現在我們終於能夠揭曉之前在幕後進行的計畫。DMP-Z1 的電路板上其實印了「R-∞」字樣,其中 R 代表 Rinjo,後面的「∞」則代表數字 8。雖然字樣印在客戶看不見的地方,但我們仍堅持電路板設計團隊將字樣放入設計中!

鍍金電路板
電路板

類比擴大機有什麼特點呢?

Hiro (S):
我們使用的是由德州儀器製造的 TPA6120A2 類比擴大機。我們也考慮過多種擴大機類型與裝置,包含獨立且具有內部負電壓電源供應在內的裝置,但由於 TPA6120A2 在平衡式和非平衡式上提供足夠的性能,而且經過數年測試後,我們對這項產品逐漸建立了信賴。從耗電量與音質來看,這個裝置相比之下可說是此型號最適用的 IC。

不僅如此,為了使音質趨近具備出色分離效果的數位擴大機,我們採用了雙層 DAC 結構。雖然縮小尺寸是我們的重點,但是拿捏尺寸與面積與雙層結構搭配使用也是一大關鍵。如果選擇使用電路板或是太小的裝置,則左右聲道的距離就會太窄,進而影響立體聲分離效果,這樣就抵銷了雙層結構的意義。換句話說,完全失去了本產品當初設計的意義。

德州儀器 TPA6120A2 類比擴大機 IC

德州儀器 TPA6120A2 類比擴大機 IC

德州儀器 TPA6120A2 類比擴大機 IC

旭化成微電子 AK4497EQ 高階數位類比轉換器

Tomo (S):
如果我們要在為 Walkman® 尺寸左右的裝置所設計的電路板上使用類比擴大機,那麼我們便無法超越使用數位擴大機。所以這正是產品尺寸設計背後的原因,這是為了讓類比擴大機充分發揮它的價值。起初我們認為可攜式播放器上最適合採用 S-Master HX 高傳真全數位擴大技術,但經過一段時間後,我們體認到若要用那樣的尺寸製作裝置,會很難超越先前自己所設計 Walkman® NW-WM1 系列的音質!

Matsuzaki: 
在確定使用旭化成微電子的 AK4497EQ 之前,我們也試過很多不同的數位類比轉換器產品。AK4497EQ 深受高階音訊社群喜愛,也是眾所皆知的選擇。這項數位類比轉換器可以重現清澈原音,非常適合運用在 DMP-Z1 上,後來我們也借助這項產品來強化音質。

除此之外,你們在改善音質時,還專注於哪些重點上呢?

Hiro (S):
我們採用了 KIMBER KABLE® 打造耳機插孔與擴大機電路板相連的纜線,此次使用的是針對耳罩式耳機所設計的較厚纜線。因為有了這項特色,所以使用 Signature Series 的 MDR-Z1R 耳機,便代表著使用者從擴大機基座一路到耳朵都是使用同一條纜線進行連線。我認為這是 Sony 的強項之一。因為我們可以製造從播放器到耳機的所有產品。

Tomo(S): 
即使設計出 NW-WM1Z 後,我們還是在討論如何使用這些厚纜線。想當然,這類的 KIMBER KABLE® 厚纜線不適合用在 Walkman® 上,所以我們才在 NW-W M1Z 的入耳式耳機上採用較薄的版本。

Hiro (S):
現在夢想成真了,終於可將 KIMBER KABLE® 厚纜線用在自己的產品上了!

Tomo (S): 
此外,重點還有晶體振盪器、音訊級焊料等等,所有相關小細節與發想我可以沒完沒了說個不停。

音響迷高度推崇的類比音量控制器獲得提升

接下來請聊聊為 DMP-Z1 的外型增添時尚感的大型音量控制器,其設計細節有何獨特之處?

Tomo(S):
我們在測試 DMP-Z1 音質時,音量控制器是時常討論到的重點。它的設計理念和在 Walkman® 使用全數位擴大機的型號相同,不過我們想提供使用者的是最優質的音訊,因此我們盡量在數位處理階段就將音量削弱情況降至最低,並且在不損失任何資訊的條件下,在音訊轉換成類比訊號前就直接削弱。

類比音量控制器特寫
某人使用類比音量控制器

全數位擴大機透過最後階段的脈衝高度音量,將輸出音訊訊號振幅轉為電壓。但是由於 DMP-Z1 需要用到音量控制器,因此我們所使用的音量控制裝置性能便十分重要。

現在一般會選用電子音量控制器,不過若要妥善使用適合耳機音訊的低雜訊性能,便會需要大量的電源供應,而這便不符合我們為 DMP-Z1 所設的高音質、電池驅動音訊的設計理念。在衡量過各種選項後,我們自然獲得的結論是:類比音量最適合這項產品。

Hiro (S): 
音訊訊號會直接通過音量控制器,因此音量控制器也扮演了重要的腳色。我們針對 DMP-Z1 測試過許多不同的音量控制器零件,對於不同音量控制器對音質造成的影響程度感到十分驚訝。測試過無數類比音量控制器後,我們選擇廣受音響迷推崇的阿爾卑斯電子 RK501,因為它的音質表現令人為之驚豔。

Tomo (S): 
我也聽了 RK501,不過單從外觀看來的確是偏大了一點,所以我沒想過竟然會用上這項裝置!

Hiro (S):
當我們要求阿爾卑斯電子送來用於原型上的樣品時,我想他們大概十分詫異,Walkman® 開發團隊竟然要用 RK501 這麼大的音量控制器!

你們是否修正 DMP-Z1 中使用過的原型 RK501 呢?

Tomo (S):
我們和阿爾卑斯電子合作,打造適用 DMP-Z1 的自訂版本。最初我們嘗試將黃銅機殼更換為鋁製,以便減少裝置的重量。理論上這樣做不會對音效產生任何影響,但是經過實際聆聽後,我們發現音效小了許多。

Hiro (S): 
阿爾卑斯電子也做了數次的聆聽測試,和我們一起檢視音量控制器的內部結構,幫我們釐清音量控制器的機殼材料如何影響音質。

Tomo (S): 
根據以往的音訊品質測試方法,我們必須先製作原型並實際聆聽效果,才能找出問題根源。所以我們持續測試不同規格並要求製作原型,根本沒想過可以大量生產。我們以各種不同規格加以自訂並改善音質,如鍍金鋁製機殼、鋁合金處理,或將裝置的少部份改回黃銅等等。然而經過反覆測試都無法使音質變得更好。最終我們體認到,如果改為自訂原版模型並放棄減輕重量的想法,音質可能才會有所改善,所以我們又將基底金屬材料改回黃銅。經過了漫長的過程,在測試鍍黃銅和鍍金組合的原型,也就是用於 Signature Series 第一部分的 NW-WM1Z 時,我們才終於打造出音質表現勝過原版 RK501 的自訂音量控制器。

Hiro (S): 
當時我們僅向阿爾卑斯電子的團隊要求原型,並不確定他們能否允許我們大量生產。不過在大家一起聽過並比較音質後,他們也認同音質上的差異,並允許我們大量生產。因此有了自訂規格,本裝置得以產生出比原版 RK501 更清澈透亮的高音與更紮實渾厚的低音。

類比音量控制器製程
Tomoaki Sato 展示類比音量控制器

最後,請問您有什麼話想對讀者說嗎?

Tanaka:
我們設計這項產品的用意,是為了傳統桌上型音訊裝置提供無可比擬的耳機聆聽環境。在訪談中,我也不斷提到對我們達成此一目標感到驕傲,這要歸功於我們的工程師所投入的熱忱。這項裝置透過您最愛的耳機所傳出的音質肯定是前所未有,所以我邀請大家帶著自己的耳機到 Sony 商店試一試,希望大家都能親自體驗聲音上的差異。

不僅如此,DMP-Z1 採用了我們招牌的訊號處理技術,提供許多吸引人的功能,包含全新開發的 DSEE HX™、黑膠唱片處理器及 DSD 原音重現引擎。有了以上功能,這項產品可以長時間為您提供聲音享受。

Tomo (S):
也許 DMP-Z1 乍看之下像是桌上型裝置,不過它其實是由 Walkman® 團隊打造而成。有鑑於 Walkman® 團隊直到目前為止向來是全數位擴大機的擁護者,所以許多人會對我們追求以類比擴大機呈現的音質感到好奇。

一般會將類比擴大機的音調形容較為溫暖柔和,但是這種特性大多取決於電源電路和音訊電路的設計。實際上,只要電源設計得當,類比擴大機就不會產生溫暖或柔和的音調。使類比擴大機具備柔和音調的原因之一,就是電源提供給擴大機的電力不足,但這也可能是為了產生此類音調特質的特別設計。我們想比照 S-Master HX 提供優美音質,但我們想透過類比擴大機達成這項目標,因為這才能提供高輸出,並帶來數位擴大機無法提供的強勁力道。我認為達成這個目標,表示我們帶出了這個裝置才有的專屬特色。

Matsuzaki: 
此產品集結了我加入 Walkman® 團隊多年來的所有技術和專業。我可以保證為它傾注了所有心力,所以請帶著您所信賴的耳機,重新聆聽您最愛的音樂。如果您用可以聆聽高音質的耳機與 DMP-Z1 搭配使用,就不難理解我所說的。DMP-Z1 藉由重現寬廣的水平音場與高垂直音場,創造出您從未在耳機中聽過的空間感音訊效果,讓您感受到前後方的空間感。這個裝置肯定能帶給您全新的體驗。

Hiro (S): 
過去的 30 年來,每次只要有新產品上市,我都會用 CD 測試,這次我真的發掘出許多新體驗。實際上,此產品不只強調高解析度的重要性,也能忠實呈現 CD 的音訊。DMP-Z1 所搭載的技術經過多年琢磨,這款可攜式播放器可以讓您聽到 CD 音訊中最鉅細靡遺的細節。雖然這樣好像在重複之前說過的話,但是我鼓勵大家造訪商店,親自體驗聲音。