로크나(Rockna) Audio의 Wavedream DAC가 오디오엑스포서울 2021에서 시연된다.
Rockna Audio는 항상 하이엔드 오디오 DAC를 만들면서 기성품 칩을 가지고 만드는 것은 재미있고 확실히 좋은 사운드를 생성하는 좋은 경제적 방법이라고 생각했다. 그러나 일단 최첨단 제품을 디자인하고 싶다면 기성품 접근 방식은 적용되지 않는다. 당연히 사용 가능한 칩셋의 한계에서 벗어난 맞춤형 솔루션이 등장하여 전체 디지털 오디오 시스템을 처음부터 설계하고 구축할 수 있어야 한다고 생각했다.
디지털 처리와 관련된 Wavedream DAC의 모든 구성 요소는 FPGA라는 단일 프로그래밍 가능한 것을 통해 구축된다. FPGA를 사용하면 내부 하드웨어 아키텍처를 소프트웨어(실제로는 매우 복잡한 소프트웨어)로 설명할 수 있게 된다. Wavedream을 새 펌웨어로 업그레이드하면 실제로 하드웨어를 변경하게 된다. 이 시스템은 뛰어난 유연성, 노후화 방지 기능을 제공하며 내부 아키텍처를 변경하여 dac의 사운드를 개선하거나 새로운 멋진 기능을 추가하거나 기존 기능을 개선할 수 있다.
Femtovox Clock 시스템
클락은 디지털 재생 시스템의 핵심이다. 정확도와 지터 레벨은 음질과 관련하여 매우 중요하다. 아주 좋은 클럭 시스템만이 DAC의 출력에서 아날로그 사운드를 만들 수 있다. 시계에 결함이 있으면 디지털 거칠음이 발생하고 음악의 아날로그 느낌이 심하게 변경된다. 클락 자체의 성능 외에도 DAC 내부의 클록 트리(클록 분배 아키텍처) 구성도 똑같이 중요하다. 실제로 중요한 지터의 양은 클럭 자체의 성능일 뿐만 아니라 실제로 dac에 입력되어 변환에 사용되는 클럭이다. 이를 변환 클럭이라고 부른다. dac 섹션에 들어가는 변환 클럭은 일반적으로 단순한 라우팅이 아니라 대부분의 경우 품질을 조정하고 변경하는 클럭 트리에 의존한다. 잘못 설계된 클럭 트리는 소스 클럭의 성능이 뛰어나더라도 d/a 섹션에 들어가는 클럭 품질을 크게 저하시킬 수 있다.
이러한 사실을 염두에 두고 우리는 Femtovox라는 고급 클락 시스템을 Wavedream용으로 설계했다. femtovox를 사용하면 dac 변환 클록 입력에 극히 적은 양의 지터만 존재한다는 것을 확신할 수 있다. 변환 클럭이 컨디셔닝 없이 dac 입력에서 직접 합성되어 모든 샘플 속도에서 일정한 지터 성능을 제공하는 고유한 아키텍처를 사용한다. 변환 클럭은 약 300fS의 지터를 나타내면서 1ppb 정밀도로 제어된다.
맞춤형 디지털 필터
Wavedream은 16x의 고정 속도로 모든 자료를 업샘플링한다. dac 모듈은 입력 샘플 속도에 따라 각각 768Khz 또는 705.6Khz의 속도로 디지털 스트림을 디코딩한다. 우리는 이 속도가 dac 모듈의 아날로그 성능에 최적이라는 것을 발견했다. 이 단순한 곱셈 계수(16x) 뒤에는 엄청난 처리 능력이 있다. 디지털 필터는 58개의 DSP 블록을 결합하여 만들어졌으며 처리 능력이 15GMACS라는 인상적인 수치를 보여준다.
개발된 필터는 독특하다. 우리는 dac에 대한 예상 성능을 제공하지 않기 때문에 표준 Nyquist 속도 필터를 피했다. 많은 수학적 시뮬레이션과 신중한 청취 테스트를 거쳐 맞춤형 Parks-McCllellan 업샘플링 필터를 만들었다. 현재 펌웨어에는 선형, 최소 및 하이브리드 위상의 세 가지 변형이 있다. 이들은 고도로 최적화된 필터로 다수의 탭(5k)으로 놀라운 성능을 제공하며 임펄스 응답과 관련하여 다르다. 선형 위상의 경우 링잉 에너지(Gibb의 오버슈트)는 임펄스 전후에 동일하게 분할된다. 최소 위상 유형은 임펄스 이후에 이 모든 에너지를 표시하는 반면, 당사의 특수 하이브리드 위상 필터는 선형과 최소 사이의 결합된 응답을 가지며 임펄스 이전에 매우 낮은 오버슈트를 나타낸다.
D/A 컨버전
효과적인 D/A 변환 단계를 위해 RD-0(Signature – 27비트 구조에 사용) 및 RD-1(Edition – 26비트 구조에 사용)이라는 전용 dac 모듈을 개발했다. 모듈 자체는 자체 FPGA에 내장된 복잡한 알고리즘에 의해 구동되는 이산 부호-크기 하이브리드 래더 토폴로지를 공유하는 복잡한 기술 조각이다. 따라서 dac 모듈 펌웨어는 성능과 기능 면에서 모두 업데이트할 수 있다. 현재 RD-0/1은 최대 샘플링을 유지할 수 있다.
