VARÈSE主核心与单声道DAC的处理
在dCS的旗舰系统中，通常采用外部单元（如上采样器）来执行大部分数字/数字转换、滤波和DSP处理，这些处理是过采样过程中不可或缺的一部分。这一设计理念源自专业设备的经验——通过将大部分处理任务从DAC卸载到外部单元，可以显著提升性能，并将这一经验应用于音频设备。
在VARÈSE系统中，这些处理任务主要由VARÈSE主核心承担，从而使DAC脱离了大部分数字工作负载。换句话说，DAC内部的FPGA执行的操作减少，因此所需处理的工作量也大大减少。这不仅降低了电源微小电流消耗（微电流），还进一步提升了单声道DAC的整体性能。
VARÈSE主核心将输入的PCM源信号升频采样至705.6kS/s或768kS/s，并通过数字滤波去除奈奎斯特图像。在播放PCM信号时，用户还可以选择启用DSD模式，此时信号将被转换为DSD格式（从标准DSD/64至DSD/512）。经过升频采样和滤波处理后的数字音频信号通过ACTUS传输到单声道DAC，在那里它会被调制为5比特至6MHz的信号，并供给Ring DAC®使用。
通过将DSP处理进一步从VARÈSE单声道DAC中移除，并将相关处理任务交由VARÈSE主核心执行，VARÈSE单声道DAC的工作负载得以显著减轻，从而进一步提升了其性能表现。
Mono DAC时钟系统
单声道DAC的时钟设计面临独特的挑战。在传统的立体声DAC数字音频系统中，DAC内部会有一个生成时钟信号的电路，该时钟信号同时传输给左右两个DAC通道，使得两个通道能够同步地将数字音频样本转换为模拟信号。
然而，在单声道DAC系统中，DAC电路会被分为左右两个通道，每个通道都有各自的处理任务，包括电源、DAC电路，最关键的还有时钟电路。
在单声道DAC的工作过程中，两个DAC必须同步转换音频数据。如果两个DAC的转换时间不同步，就会导致左右音频通道之间出现时间延迟，从而严重影响音质。为了确保数据同步转换，必须确保左右两个DAC的时钟信号上升沿（时钟信号中矩形波从低电压（如0V）升高到高电压（如5V）的变化）在时间上完全一致。
然而，仅仅确保上升沿对齐还不够。即使两个DAC的上升沿完美同步，仍然可能出现左DAC比右DAC提前处理一个样本的情况。尽管两个DAC同时工作，但它们可能并没有同时转换相同的数据。
这种情况同样会损害音质。因此，两个DAC的时钟信号必须严格同步，确保两个时钟信号同时上升并生成上升沿，从而保证在同步的时钟信号下，两个DAC转换的是完全相同的数据。
目前，音频行业已有一些方法来解决这一问题。其中之一是使用传统的AES/SPDIF信号同步设备，但这种信号的带宽不足以满足VARÈSE系统所需的操作要求。
AES67提供了另一种解决方案，它具备足够的带宽来同步左右DAC。然而，问题在于AES67依赖于时间服务器，并需要通过接口从网络时钟中重建时钟。这种时钟信号无法与DAC内部使用音频速率晶体振荡器生成的物理时钟设备匹配。
鉴于此，dCS决定开发一种全新的方法，严格同步两款独立产品的时钟。同时，dCS还利用每个DAC内部高质量VCXO时钟电路，精确控制各自的Ring DAC®电路，从而最大化系统的性能。
这一解决方案由dCS开发，并命名为“Tomix”。
Tomix
“Tomix”是dCS为解决VARÈSE系统中单声道DAC时钟同步问题而开发的专利技术。在该方案中，VARÈSE主核心的功能类似于传统音频系统中的主时钟，确保DAC时钟以相同的速率稳定运行，并为两个同步的单声道DAC提供时钟信号。然而，尽管这样可以保证时钟的同步，仍无法解决D/A转换的同步问题。
作为系统的核心，VARÈSE主核心承担着所有音频信号和时钟信号的传输任务，无论信号源、系统配置或设置如何，始终通过主核心传递。在信号通过主核心传输之前，主核心会为每个音频数据添加时间戳，确保数据在传输到DAC之前经过精确标记。
当数据到达DAC时，DAC的FPGA会读取到该时间戳，了解数据的发送时刻。为了确保在正确的时间进行模拟转换，DAC还需要准确知道当前的时间。
此时，“Tomix”方案便发挥作用。如前所述，单纯同步DAC时钟信号的上升沿并不足够，DAC必须利用相同的上升沿。为此，“Tomix”提供了精确的时间控制。换句话说，时钟信号本身被时间戳化，通过这些时间戳，DAC能够理解整个系统的延迟，并作出相应调整，从而确保输出的同步性。
时钟信号的时间戳处理对音频性能至关重要。DAC不仅需要完美复原原始时钟信号，还要能够恢复时间戳信息，而不会引入对DAC有害的噪声或干扰。Tomix信号由VARÈSE主时钟生成，若系统中没有主时钟，则由VARÈSE主核心生成。
在Tomix方案中，时钟信号的基频会翻倍。例如，44.1kHz的时钟信号会变为88.2kHz。Tomix时钟信号的上升沿保持不变，供DAC用于时钟恢复。而Tomix时钟信号的下降沿则通过时间戳信息进行编码。通过调整信号的脉冲宽度，使下降沿在检测点的前后移动（该检测点与Tomix信号具有相同的频率，但相位相差180度），从而实现这一过程。
如果下降沿出现在检测点之前，DAC将从Tomix信号恢复0；如果下降沿出现在检测点之后，DAC将从Tomix信号恢复1。
恢复的比特流将由DAC使用，以便为恢复的时钟信号添加时间戳，从而实现DAC的精确同步。然而，仅通过时钟信号传输编码的时间戳信息，会导致数据中出现重复模式和相关性，这样Tomix信号生成的电噪声可能在DAC中引发问题。
下图展示了两条轨迹。红色轨迹表示当时间戳数据仅为线性计数器，并如上所述通过上升沿进行编码时，Tomix时钟信号生成的噪声。例如，上升沿的时间戳可能为1、2、3、4……。绿色轨迹则表示当时间戳数据基于Tomix所使用的特定计数器类型时，所产生的噪声情况。
上面的图表并未充分展示这些效应在听感上的影响。如图所示，线性计数器（红色轨迹）产生了一系列不连续的频率成分。红色轨迹大部分位于可听频段内，并且明显高于绿色轨迹，其波动不像随机噪声那样不规则。因此，这种噪声会干扰VARÈSE单声道DAC内的音频电路，从而导致性能下降。
为了避免这种问题，数字生成器必须具备精确控制的频谱，避免在音频频段内产生离散的频率成分，并能够传输确定性的定时数据。为此，Tomix采用了特殊的计数器。这种计数器通过生成有限且可重复的数据流（数据流执行完后会重新启动），并保证数据具有足够的随机性，从而使得产生的噪声与线性计数器所产生的周期性噪声相比，噪声更加非相关，并且呈现线性分布。
通过这一设计，Tomix（dCS的专利技术）使得VARÈSE单声道DAC能够保持严格同步的时钟，确保单声道Ring DAC®可以精确同步地转换左右声道的相同音频样本。这个过程通过利用每个单声道DAC内部的专用时钟电路来控制各自的Ring DAC®电路完成，同时保持dCS独特的高时钟性能和卓越的声道时间对齐。借助Tomix技术，基于单声道DAC的VARÈSE系统得以顺利实现。
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昇和影音集团
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