Opis formata SACD/DSD in pripadajočih formatov datotek. Navodila za predvajanje SACD v načinu DSD in PCM ter pretvorbo SACD v druge formate.

2017-09-18T13:16

2017-09-18T13:16

Avdiofilska programska oprema

Kot nadaljevanje serije člankov o eksotičnih algoritmih kodiranja in zvočnih nosilcih podatkov (o DVD-Audio, HDCD in DTS/DTS-CD že lahko preberete) želim govoriti o tako zanimivem standardu, kot je SACD.

1. SACD plošče. format DSD

Super Audio Compact Disc - tako kot Audio CD - je rezultat sodelovanja med Sonyjem in Philipsom. Razvoj standarda je bil zaključen leta 1999 - 17 let po izdaji Rdeče knjige (CDDA).

SACD je optični disk visoke gostote s fizično velikostjo in podatkovno zmogljivostjo DVD-ja. Tudi DVD in SACD imata enako valovno dolžino bralnega laserja - 650 nm proti 780 za CDDA (povečanje frekvence je omogočilo povečanje gostote jam in posledično prostornine medija). Eden od značilne značilnosti SACD je uporaba zlata kot odsevne plasti (namesto aluminija). To poveča odbojnost in vzdržljivost diskov, povzroča pa tudi njihove visoke stroške.

Posebej zanimiva je vsebina diska - podatki v formatu Direct Stream Digital. DSD je enobitni tok z zelo visoko stopnjo vzorčenja: standardne datoteke DSD64 imajo hitrost vzorčenja 2822,4 kHz (64-kratna frekvenca CDDA). V bistvu to enak tok, ki se dobi na izhodu sigma-delta ADC.

Značilnost sigma-delta ADC je, da ne kodira absolutne vrednosti nivoja signala v določenem trenutku, temveč njegov prirastek.

Sigma-delta ADC vezje

Na izhodu tega ADC dobimo ničle in enice, ki sledijo na zelo visoki frekvenci. Poleg tega je nivo signala sorazmeren vsoti korakov, kodiranih na časovno enoto (1 pomeni "+1" in 0 pomeni "-1").

Več o algoritmu delovanja tega ADC lahko preberete. Na kratko, ta metoda kvantizacije vam omogoča, da dobite širok dinamični razpon (približno 120 dB) in zelo nizka stopnja hrup v slišnem frekvenčnem območju - zaradi oblikovanja šuma se premaknejo v nadzvočno območje in jih je mogoče enostavno filtrirati. Tudi zaradi večkratnega preseganja Nyquistove frekvence ta metoda pomaga preprečiti fazne zakasnitve v območju zgornje mejne frekvence (vendar stopnja vpliva tega faktorja na kakovost zvoka ni bila natančno ugotovljena) in zmanjšati vpliv tresenja.

Torej, glavna prednost SACD je odsotnost potrebe po tako imenovani decimaciji - znižanju frekvence vzorčenja - ker se v resnici ta vmesna pretvorba zgodi v primeru vseh drugih avdio formatov, ki uporabljajo PCM (CDDA, DVD-A). Se pravi, da pri digitalizaciji studijskega posnetka na izhodu ADC dejansko prejmemo tok DSD, potem ga je treba pretvoriti v PCM s povečano bitno globino, a nižjo frekvenco vzorčenja, kar je že algoritem z izgubami. In - kar je najbolj zanimivo - med predvajanjem, tik pred digitalno-analogno pretvorbo (in kot veste, se v avdio tehnologiji uporablja delta-sigma DAC), bo treba frekvenco vzorčenja vseeno povečati, pretvorbo v isti 1-bitni format DSD, v katerem so bili podatki vzeti iz ADC.

Tako vam SACD omogoča shranjevanje zvoka v njegovi "neokrnjeni" obliki in ga v enaki obliki predstavite, ko ga predvajate na DAC. Odsotnost vmesne decimacije poenostavlja zasnovo vezja naprav in omogoča doseganje več visokozmogljivo kakovosti.

Opomba: K vsemu naštetemu je žal treba dodati še eno veliko muho: snemalni studii v mnogih primerih še vedno uporabljajo vmesno pretvorbo v PCM za mastering posnetkov. Kljub temu, da je bil leta 2000 razvit format DSDIFF (datotečna končnica *.dff), namenjen snemanju, urejanju in masteringu zvoka neposredno v formatu DSD, so njegove zmožnosti zelo omejene in številni studii za miksanje in mastering uporabljajo format Digital eXtreme. Opredelitev. DXD je v bistvu standardiziran zvok PCM z zelo visoko frekvenco 352,8 ali 384 kHz in 24 ali 32 bitov. Ta format je bil izumljen in uporabljen za mastering posnetkov visoke ločljivosti v snemalnih studiih Pyramix (Merging Technologies), ki so izdelali SACD-je. Tako je za večino plošč SACD in DSD vir DXD.

Obstajajo različne različice standardov SACD/DSD - z različnimi stopnjami nadvzorčenja. Označeni so s številom, ki je enako razmerju med frekvenco vzorčenja DSD in frekvenco vzorčenja CDDA (44,1 kHz). SACD uporablja format DSD64 (2822,4 kHz/ 44,1 kHz = 64), razvite pa so bile tudi nove specifikacije DSD128, DSD256 in DSD512, ki dodatno povečajo frekvenco za 2, 4 in 8-krat. Tako dobimo največjo frekvenco 22579,2 kHz za DSD512, vendar je takšne posnetke zelo težko najti, vsi DSD DAC-ji pa jih ne podpirajo. Poleg tega obstajajo ločljivosti DSD, ki temeljijo na frekvenci 48 kHz: na primer, DSD128, ki temelji na 48 kHz, bo imel frekvenco 3072 kHz, ne 2822,4 itd.

SACD podpira 2.0 in 5.1-kanalne konfiguracije, en SACD pa lahko vsebuje dve skladbi - stereo in večkanalno. Večkanalni posnetek mora biti predstavljen v stisnjeni obliki (stiskanje brez izgub; neobvezno za stereo), tako imenovani format DST (Direct Stream Transfer), ki zagotavlja 2-3-kratno stiskanje.

Tako kot DVD-ji so tudi SACD-ji na voljo v enoslojnih in dvoslojnih formatih. Enoslojni SACD lahko vsebujejo plast CDDA za združljivost s predvajalniki, ki ne podpirajo tehnologije SACD (takšni diski se imenujejo hibridni diski).

2. Zaščita pred kopiranjem SACD. Distribucija zvoka DSD

Vsi SACD diski imajo posebno zaščito (na fizičnem nivoju), ki omogoča branje sloja SACD samo napravam, ki imajo licenco proizvajalca in so opremljene s posebnim ključem. Vendar pa lahko na internetu najdete distribucije SACD ripov. Odstranjevanje ripov poteka s pomočjo PlayStation 3 (ali ustreznega predvajalnika s posebnim vdelanim programom) in posebnim programom SACD Ripper za osebni računalnik. Rip je tako imenovana slika SACD-R (običajno v formatu ISO). To sliko lahko zapišete (na primer z istim ImgBurn) na DVD in jo nato poslušate na stacionarnem predvajalniku SACD.

Tako vidimo, da tehnologija SACD ne vključuje ničesar bistveno novega - pravzaprav je tok podatkov iz ADC, posnet na medij, kot je DVD. Edina pomembna razlika med ploščo SACD in DVD (razen zaščite pred kopiranjem) je velikost sektorja - 2064 namesto 2048 bajtov. Zdi se, da je bil ta trik ustvarjen v komercialne namene, kar je predvsem razlog, zakaj noben optični pogon osebnega računalnika ne bere diskov SACD.

DSD avdio je poleg plošč SACD mogoče distribuirati tudi v obliki datotek, vključno s posnetimi na t.i. DSD disk. Specifikacijo je razvil Sony in je DVD ali medij Blue-ray z datotekami formata DSF (DSD Storage Facility), ki vsebujejo stereo zvok. Večkanalni zvok ni standardno podprt, čeprav je format DSF odprt in lahko vsebuje večkanalni zvok, ki ga bodo prebrali programski predvajalniki (na primer foobar2000). Pomanjkljivost Sony DSF kot vsebnika za shranjevanje DSD je pomanjkanje podpore za stiskanje DST. Za podporo stiskanja DST bi morali uporabiti bolj zapleten vsebnik Philips DSDIFF, ki je bil omenjen prej.

3. Kako predvajati SACD?

Plošče SACD je, kot sem že rekel, nemogoče predvajati na PC disku, zato bom v nadaljevanju obravnaval izključno predvajanje slik (SACD-R, DSD-Disc).

3.1 Predvajanje na napravah, ki podpirajo DSD

Če ste ponosni lastnik zvočne kartice/DAC, ki podpira DSD, čestitamo – lahko boste uspešno izkoristili prednosti Super Audio CD-ja. Spodaj vam bom povedal, kako nastaviti pravilen izhod DSD.

3.1.1 Izvorni DSD in DoP

Obstajata dve možnosti za dostavo toka DSD v DAC: izvorni DSD in DoP (DSD prek PCM). Pri prvi možnosti pride tok na kartico natanko v zgoraj opisani obliki - z zelo visoko stopnjo vzorčenja in 1-bitno bitno globino. Druga možnost je bila razvita za združljivost z obstoječimi transporti PCM (da ne bi ustvarili novih prenosnih algoritmov, ampak uporabili obstoječe za PCM) in je preprosto multipleksiranje visokofrekvenčnega 1-bitnega toka v 24-bitni PCM z nižjo frekvenco, pri kateri višjih 16 bitov vsebuje fragment toka DSD, nižjih 8 bitov pa vsebuje poseben marker DoP, servisno informacijo, ki kaže, da podatki niso običajni PCM, ampak pakirani tok DSD. Tako se za prenos standarda DSD64 s frekvenco 2822,4 kHz uporablja format PCM 24 bit 176,4 kHz, ki ga je mogoče enostavno prenašati prek USB, S/P-DIF in drugih znanih vmesnikov. Ko se frekvenca DSD poveča, se ustrezno poveča tudi nosilna frekvenca PCM. Ker je podpora za PCM s frekvenco 705,6 kHz zelo redka, predvajanje DSD256 prek DoP praviloma ni več mogoče. Upoštevati je treba tudi, da je postopek multipleksiranja/demultipleksiranja zelo preprost in ne vključuje izgube informacij/kakovosti. Naj vam dam primer v decimalnem sistemu: predstavljajte si, da imate vrednosti 2, 5, 3, 6, 9, 0 itd., in jih poveste prijatelju eno za drugo - to je običajen prenos . Zdaj pa si predstavljajte, da ste se dogovorili za branje razpoložljivih vrednosti v "paketih", trimestne številke - 253, 690 itd. - in vaš prijatelj bo še naprej zapisoval številke ločeno - to je multipleksiranje / demultipleksiranje. Več kot preprosto, kajne?

3.1.2 Nastavitev foobar2000

Če iz kakršnega koli razloga ne morete sami ugotoviti izhodnih nastavitev DSD, ni problema - pri tem vam lahko pomagam. Za naročilo me kontaktirajte prilagoditev foobar2000/zvočna kartica/računalnik.

Torej, začnimo nastavljati predvajanje. Naš komplet orodij za predvajanje slik SACD (v formatu ISO) vključuje najnovejše različice foobar2000 z vtičniki SACD Decoder, DSD Processor in ASIO gonilnik DSD Transcoder (lahko ga prenesete tam, v enem arhivu s foo_input_sacd), kot tudi gonilnik ASIO, ki lahko namesto tega v nekaterih primerih potrebujemo transkoder DSD.

Zdaj se moramo odločiti, kaj imamo glede opreme. Trenutno imam na razpolago USB DAC iFI nano iDSD. Torej, pogledamo specifikacijo in vidimo, da naša naprava podpira PCM do 384 kHz in DSD do 12,4 MHz. To torej pomeni podporo za vse formate PCM (ni določeno v specifikaciji, vendar kartica podpira do 32-bitov), ​​vključno z DXD, podporo za DSD64 in DSD128 prek DoP ali izvornega DSD ter dodatno podporo DSD256 - samo prek izvornega DSD ( najnovejša različica vdelane programske opreme dodaja podporo za izhod DSD256 tudi v načinu DoP).

Tako izgledajo nastavitve dekodirnika SACD v našem primeru:

Tukaj smo omogočili dekodiranje DSD in omogočili uporabo procesorja DSD. Mimogrede, če želite, da vizualizacije delujejo v predvajalniku, lahko nastavite dekodiranje v formatu DSD+PCM, vendar ne pozabite, da bo to negativno vplivalo na zmogljivost. Druge nastavitve:

Oznake, ki jih je mogoče urejati- vključuje možnost urejanja oznak. V tem primeru se nove oznake ne zapišejo v slikovno datoteko, temveč v datoteke XML v mapi foobar2000/sacd_metabase.

Shranite oznake z ISO- če je omogočeno, se datoteka XML z vrednostmi oznak shrani v isto mapo kot slika ISO.

Povezane oznake 2CH/MCH- ustvari povezavo med oznakami stereo in večkanalne različice skladbe, tako da spremembe v eni različici povzročijo spremembe v drugi.

Urejeno glavno predvajanje- vključuje predvajanje originalnega glavnega posnetka, vključno z odseki, ki niso bili vključeni pri označevanju plošče SACD. Vendar je lahko dejanski čas predvajanja nekaterih skladb nekaj sekund daljši, kar lahko povzroči, da trenutni položaj predvajanja ni pravilno prikazan.

Za pretvorbo nepodprtih formatov DSD v največjo podprto potrebujemo procesor DSD. Mimogrede, z obžalovanjem ugotavljam, da se po mnenju razvijalca za pretvorbo DSD->DSD uporablja vmesna pretvorba v PCM (čeprav zelo kakovostna). Za nano iDSD sem omogočil pretvorbo DSD512 v DSD256 z uporabo SDM tipa D - najkakovostnejši filter 5. reda, ki uporablja 64-bitne izračune s plavajočo vejico. Za tiste, ki jih zanimajo razlike med različni tipi sigma-delta modulatorji - SDM tip A/B/C/D - tukaj je tabela:

Sample&Hold je onemogočen (ta možnost poenostavi algoritem z uporabo interpolacije ničelnega reda, kar pomaga zmanjšati obremenitev procesorja, vendar negativno vpliva na kakovost).

Tok gre nato na izhod ( Opomba: če je izbran izhod DSD: ... in sledi tok DSD/DoP, DSP in nadzor glasnosti sta onemogočena; za običajne podatke PCM bodo še vedno delovali). Lahko samo uporabim izhod DSD: ASIO: iFi (od AMR) HD USB Audio, v tem primeru bodo podatki izpisani v DoP (to je točno oblika, v kateri so podatki prejeti iz dekoderja SACD). Vendar mi to ne ustreza, ker bom potem izgubil možnost predvajanja DSD256 (in na splošno raje uporabljam izvorni format DSD), zato bom najprej konfiguriral izhod prek gonilnika DSD Transcoder. Če želite to narediti, pojdite na Predvajanje->Izhod->ASIO in dvokliknite DSD Transcoder (DoP/Native) na seznamu.

Tukaj preprosto nastavim izhod vseh formatov DSD v izvorni način. Parameter Prehod je odgovoren za dodajanje tišine na začetek skladb; lahko ga povečate, če opazite, da skladbe ne začnejo zveneti takoj. Parameter preglasitve položaja vzorca je potreben, če predvajalnik nepravilno prikaže položaj predvajanja (pretečeni/preostali čas).

Mimogrede, izbrana bitna globina tukaj ne igra vloge, saj se pretvornik bitne globine ne uporablja za izhod DSD.

3.1.3 Preverjanje funkcionalnosti nastavitev

Za test sem uporabil vzorec DSD256 Britten: Frank Bridge Variations - Romance, Trondheim Solistene na strani Glasba visoke ločljivosti 2L.

Kot lahko vidite, se vzorec predvaja in na plošči iFi (ploščo naprave ASIO lahko odprete z dvojnim klikom na ime na seznamu naprav ASIO - glejte zgoraj) je prikazana izvorna frekvenca DSD256.

3.1.4 Nastavitev za več naprav DSD

To je vse lepo in prav, vendar le, če za predvajanje DSD uporabljate samo eno napravo. Kaj pa, če je naprav več in imajo različno podporo za DSD (na primer en DAC podpira DSD256, drugi pa ne) - kajti v tem primeru boste morali nenehno spreminjati nastavitve procesorja DSD? V tem primeru na pomoč priskočita ASIO Proxy in preslikava kanalov po meri v foobar2000. Namestite gonilnik ASIO Proxy in nato dodajte novo prednastavitev za ASIO, tako da v nastavitvah odprete Predvajanje->Izhod->ASIO in kliknete Dodaj novo v razdelku Preslikave kanalov po meri. V oknu, ki se odpre, izberite gonilnik foo_dsd_asio in vnesite ustrezno ime:

Po tem kliknite Konfiguriraj - prikazalo se bo okno za konfiguracijo ASIO proxyja.

Nastavitve proxyja ASIO za iFi nano iDSD

Kot lahko vidite, ASIO Proxy združuje funkcionalnost transkoderja DSD in procesorja DSD, kar vam omogoča, da konfigurirate vse parametre posebej za vsako napravo. Za svoj DAC sem izbral nastavitve, podobne prej navedenim.

Opomba: v ASIO Proxy so poleg standardnih načinov DSD in DoP na voljo tudi posebni načini DoP za dCS in exD DAC.

Po shranjevanju nastavitev ostane le še izbira izhodne naprave DSD: ASIO: iFi nano iDSD po meri in se prepričajte, da predvajanje deluje. Tako je, plošča iFI še vedno prikazuje frekvenco 11289,6 kHz.

Zdaj lahko na podoben način ustvarite nove prednastavitve ASIO z nastavitvami za kateri koli drug DAC - potem morate le zamenjati izhodne naprave, če je to potrebno.

Opomba: ASIO Proxy ima eno pomanjkljivost: ne bere označevalcev DoP in če mu je dobavljen PCM 176 kHz ali več, ga bo zaznal kot DSD prek PCM in bo pretvoril v skladu z nastavitvami. Na primer, v mojem primeru bo 352,8 kHz pretvorjeno v DSD128 (kar nima velikega smisla, DAC bo še vedno pretvoril PCM v DSD). Zato, če boste igrali PCM, je bolje, da preklopite na običajni izhod ASIO:<ваша звуковая карта> .

3.1.5 Odpravljanje težav

Če ste vse konfigurirali v skladu z mojimi navodili in specifikacijami vaše naprave, vendar se tok DSD ne predvaja ali se predvaja s popačenjem/kliki, poskusite naslednje:

3.2 Nastavitev dekodiranja in izhoda v PCM

Če še nimate naprave, združljive z DSD, no, ni problema, DSD lahko preprosto pretvorite v PCM visoke ločljivosti. Potrebovali boste tudi dekodiranje v PCM, če boste morali izvesti dodatno obdelavo toka z uporabo DSP (kot sem napisal zgoraj, so pri izhodu toka DSD vsi procesorji onemogočeni).

Nastavitve dekodirnika SACD za izhod PCM

V nastavitvah dekoderja lahko nastavite ciljno frekvenco vzorčenja in algoritem za pretvorbo DSD v PCM. Večstopenjski je algoritem, optimiziran za SSE, in uporablja plavajočo vejico z enojno (32 sličic na sekundo) ali dvojno (64 sličic na sliko). Neposredna metoda je počasnejša (približno 40 % počasnejša od večstopenjske) in filtrira frekvence nad 30 kHz. Način FIR, ki ga je mogoče namestiti, vam omogoča, da naložite eno od prednastavitev nizkopasovnega filtra, vključenih v vtičnik, in vam tako daje možnost, da izberete mejno frekvenco.

Nastavitve vam omogočajo tudi nastavitev stopnje glasnosti, da se poveča. Običajno ima SACD najvišjo raven manj kot -6 dBFS (0,5 od največje), tako da se lahko nastavi na +6 dBFS (pri izhodu v DSD to povečanje glasnosti izvede DAC). Obstaja podobna nastavitev za LFE (kanal nizkotonca) – uporabna v primerih, ko vaš sprejemnik spremeni nivo kanala LFE. Po nastavitvi, da se prepričate, da ni izrezovanja, lahko analizirate nastali vrh z uporabo skenerja ReplayGain (v kontekstnem meniju foobar2000). Če vrh preseže 1,0, je treba ojačanje zmanjšati.

Predvajanje SACD-R v foobar2000. Seznam predvajanja vsebuje DST stisnjen stereo in 5.1 skladbe (bitna hitrost je prikazana za dekodirani DSD). Na HF spektrogramu ni šuma, saj je uporabljen nizkopasovni filter 30 kHz

4. Pretvorba SACD

Pretvorba SACD in DSD se ne razlikuje od pretvorbe istega Hi-Res ripa 24/192 ali podobnega, edina stvar je, da morate najprej konfigurirati dekoder za PCM (ali DSD+PCM) izhod in samo preklopiti na enega od te načine in konfigurirajte potrebne parametre, po katerih se lahko vrnete v način izhoda DSD - med pretvorbo bo dekoder deloval v načinu PCM. Vse ostalo je že opisano v članku Pretvarjanje visokobitnega zvoka v 16 bit/44,1 kHz stereo.

Uporabne povezave:

Informacije sponzorja

APPLE-Support.kz: servisni center Apple v Almatiju. Iščete, kje v Almatyju lahko popravijo vaš iPhone? Pri APPLE-Support vam bodo hitro in učinkovito postregli strokovnjaki z bogatimi izkušnjami pri delu z izdelki Apple.

Kaj je zvočni format DSD

DSD (Direct Stream Digital) je enobitni zvočni format, ki so ga razvila podjetja Sony in Philips, ki uporablja kodiranje z modulacijo gostote impulza, vrsto modulacije sigma-delta, in se uporablja za shranjevanje zvočnih posnetkov na optične medije SACD (Super Audio CD).

Sprva SACD namenjen kot arhivski format založbe Sony Music za pretvorbo glasbenega arhiva v digitalno obliko.

Analogni zvočni signal se pretvori v digitalnega z delta-sigma modulacijo pri hitrosti vzorčenja 2822,4 kHz(64-krat več kot CD avdio pri frekvenci 44,1 kHz), vendar z dovoljenjem 1/16 od dovoljenja do 16 bit. Za zmanjšanje ravni hrupa znotraj zasebnega območja uporabnega signala se uporablja tehnologija "Noise Shaping" (premikanje frekvenčnega spektra vzorčnega hrupa v zgornje ali spodnje oktave izven slišnega območja) se izvaja z uporabo supervzorčenja signala. 64x za zmanjšanje šuma in popačenj, ki jih povzročajo napake kvantizacije zvočnega signala, na en bit.

Preveliko vzorčenje je pomembno pri odpravljanju kvantizacijskega šuma, ki ga povzroči kvantizator. Ker je signal prevzorčen, so sosednji vzorci med seboj korelirani. Zaradi tako imenovanega »mrežnega učinka« se moč šuma v frekvenčnem območju, ki ga zaseda uporabni signal, zmanjša sorazmerno s povečanjem frekvence vzorčenja. Tako se razmerje med signalom in šumom povečuje, ko postaja frekvenca vzorčenja višja. Preveliko vzorčenje prepreči potrebo po predfiltriranju in ohrani harmonike v njihovem prvotnem stanju. Fazni odziv postane bolj podoben visokofrekvenčnemu odzivu analognih sistemov.

Pozitivna sprememba amplitude bo predstavljena z vsemi "1". Negativno - vse "0". Ničelna točka bo predstavljena s spremembo binarnega števila. Ker je vrednost amplitude analognega signala v vsakem trenutku predstavljena kot gostota impulza, se ta tehnika včasih imenuje modulacija gostote impulza. Modulacija gostote impulza (PDM).

Prednosti zapisa DSD

• odlične frekvenčne in fazne karakteristike
• odpornost proti hrupu
• lažja obdelava in preklapljanje
• zmanjšanje vpliva napak
• Možnost izboljšave brez ogrožanja medijske združljivosti
• enobitni format DSD ne zahteva kadrovske strukture in ne zahteva večbitnih vodil, kar zagotavlja več pomembnih tehničnih prednosti:
• povezava poteka z enim parom prevodnikov (kot pri analogni tehnologiji)
• ni potrebe po ustvarjanju medpomnilnika za shranjevanje večbitne besede. Ker je sistem enobitni, tudi ni treba komplicirati s sinhronizacijo
• učinki zamikov vzorčenja (jitter) so zanemarljivi, saj zakasnitev več vzorcev med ponovnim vzorčenjem minimalno vpliva na zvočni signal, saj je tudi pri najvišji frekvenci signala majhen del periode; v večbitnih sistemih bo zakasnitev na vzorec že enaka polovici periode visokofrekvenčnih komponent signala.
• procesorske enote in čipi imajo manj povezav in lahko uporabljajo serijski vmesnik.
• DSD sposoben zagotoviti dinamični razpon 120 dB od 20 Hz do 20 kHz. Znatno povečanje ravni hrupa se pojavi zunaj zgornjega slišnega območja 20 kHz

Uporaba tehnologije DSD

Uporablja se v medijih SACD

DSD disk- optični disk (DVD-R, DVD+R, DVD-RW ali DVD+RW) ki vsebuje datoteke DSD z razširitvijo *. DSF, ki jih je mogoče predvajati na računalniku ali drugi opremi, ki podpira predvajanje teh datotek. Vsebuje zvočne datoteke visoke ločljivosti s hitrostjo vzorčenja 2822,4 kHz. Kakovost snemanja zvoka DSD disk enako kot na SACD, s to razliko, da na prvo ni mogoče posneti večkanalnega signala. Sony je razvil specifikacijo, imenovano Format diska DSD, ki ga nekatere založbe uporabljajo za izdajo DSD diski. Ta format je odprt, s posebno programsko opremo pa lahko takšen disk pripravimo doma in na njem vsebuje datoteke DSD, pridobljenih na primer prek interneta. trdno Mytek Digital proizvaja odlično DAC zmožen neposredne obdelave DSD flow, je njihov izdelek zelo priljubljen.

Od leta 2010 so se zvočne datoteke začele distribuirati po internetu. DSD ki ima podaljšek DSDIFF oz DSF. S pomočjo posebne programske opreme in DAC-a jih je mogoče predvajati na računalniku ali pa jih pretvoriti v PCM datoteke za kasnejše poslušanje.

Primerjava DSD s PCM

Zvok SACD shranili v obliki, imenovani Direct Stream Digital (DSD), ki se razlikuje od običajnega PCM(Pulzna kodna modulacija - PCM), ki se uporablja na zgoščenkah ali običajnih računalniških zvočnih sistemih.

Snemalnik Direct Stream Digital (DSD) uporablja sigma-delta modulacijo. Dovoljenje DSD je 1 bit s hitrostjo vzorčenja 2,8224 MHz. Izhod snemalnika DSD izmenjuje nivoje položajev "vklop" in "izklop" in je binarni signal - bitni tok. Dolgoročni povprečni koeficient tega signala je sorazmeren z izvirnim signalom. IN DSD Tehnike oblikovanja hrupa se uporabljajo za potiskanje hrupa izven slišnega območja. V bistvu shranjevanje bitnega toka v DSD omogoča igralcu SACD uporabite osnovno (enobitno) vezje DAC, ki vključuje analogni filter nizkega reda. Oblika SACD sposoben prenašati dinamični razpon 120 dB od 20 Hz do 20 kHz in razširjeno frekvenčno območje do 100 kHz, čeprav večina trenutno razpoložljivih igralcev navaja zgornjo mejo 80-90 kHz in 20 kHz je zgornja meja človeške slušne zaznave.

Postopek ustvarjanja signala DSD je konceptualno podoben uporabi 1-bitnega analogno-digitalnega (A/D) delta-sigma pretvornik in eliminacijski decimator, ki pretvori 1-bitni bitni tok v večbitni tok PCM. Namesto neposrednega snemanja 1-bitnega signala je teoretično potreben le nizkopasovni filter za obnovitev izvirnega analognega signala. Pravzaprav je bolj zapleteno kot to in analogija je nepopolna s takšno 1-bitno pretvorbo sigma-delta in se dandanes uporablja precej redko, eden od razlogov je, da 1-bitnega signala ni mogoče pravilno premešati: večina sodobnih sigma-delta delta pretvorniki so večbitni.

Zaradi narave pretvornikov sigma-delta je neposredna primerjava med DSD in PCM se ne zdi mogoče. Nekaj ​​približka pa je možno, če transformiramo DSD v nekaterih pogledih primerljiv s formatom PCM, ki ima kapaciteto 20 bit in frekvenčno vzorčenje 96 kHz. Vzorčenje PCM - 24 bit zagotavlja (teoretično) dodaten dinamični razpon 24 dB.

Zaradi dejstva, da je bilo izredno težko izvesti DSP operacij (kot je delo z izenačevanjem, ravnotežjem, premikanjem in drugimi digitalnimi spremembami) v 1-bitnem okolju, kot tudi razširjenost studijske opreme, kot je Pro Tools, ki deluje izključno na PCM, velika večina diskov SACD– predvsem rock in sodobna glasba, ki sloni na večkanalni tehnologiji – sta bili pravzaprav mešani PCM(ali zmešan v analognem in posnet na PCM snemalniki) in nato pretvorjeni v DSD za obvladovanje v SACD.

Za rešitev nekaterih teh težav je bil razvit nov studijski format, običajno imenovan " DSD -široka", ki ohranja visoko stopnjo vzorčenja standarda DSD, vendar uporablja 8-bitni, namesto enobitne digitalne dolžine besede, pri čemer se močno opira na načelo " ustvarjanje hrupa " Postane skoraj enak kot PCM(včasih ponižujoče imenovano " PCM - ozek«), vendar ima dodatne prednosti in je bolj praktičen, ko DSP operacije v studiu. Glavna razlika je v tem, da " DSD-Wide" še vedno ohranja stopnjo vzorčenja 2,8224 MHz (64Fs) medtem ko najvišja frekvenca RSM - 352,8 kHz (8FS). Nato signal " DSD-Wide" se pretvori navzdol v normalno DSD za obvladovanje SACD. Zaradi te tehnologije in drugih izboljšav zdaj obstaja več digitalnih zvočnih delovnih postaj (DAW), ki delujejo ali lahko delujejo na terenu. DSD, zlasti Pyramix in nekateri sistemi SADiE.

Druga oblika za urejanje DSD to DXD (Digital eXtreme Definition), oblika PCM s 24-bitno ločljivostjo vzorčenja 352,8 kHz(ali alternativno 384 kHz).

Upoštevajte to PCM visoka ločljivost ( DVD-Audio, HD DVD in Blu-ray Disc) In DSD (SACD) lahko še vedno tehnično drugačen pri visokih frekvencah. Rekonstrukcijski filtri se pogosto uporabljajo v sistemih za dekodiranje PCM, na enak način kot prej, zato se filtri za omejevanje pasovne širine pogosto uporabljajo v kodirnih sistemih PCM. Vse napake ali nezaželeni predmeti, ki jih vnesejo takšni filtri, običajno vplivajo na končni rezultat. Jasna prednost DSD, je, da se takšno filtriranje ne uporablja. Dinamični razpon DSD hitro pade pri višjih frekvencah 20 kHz zahvaljujoč uporabi sistema za zmanjšanje šuma, kot tudi v vseh predvajalnikih SACD uporabljen je dodatni nizkopasovni filter 50 kHz Za zagotovitev varnosti v primerih, ko ojačevalniki ali zvočniki ne bodo proizvedli popačenega izhodnega signala, če signal vsebuje šum nad 50 kHz.

Shematska razlaga DSD

PCM (pulzno kodna modulacija) vezje

Shema DSD (Direct Stream Digital).

Delta-Sigma modulacija

Spektralni DSD vs. PCM

DSD kot format kodiranja

DSD kot format kodiranja

DSD kot format kodiranja

Rezultat kodiranja PCM 1FS

Rezultat kodiranja PCM 2FS

Rezultat kodiranja DSD

DSD posnetki

• Obstaja veliko posnetkov, ki so bili pretvorjeni iz izvirnih posnetkov PCM
• Avdiofilske založbe imajo velike knjižnice posnetkov DSD, ki se uporabljajo za SACD
• Posnetki DSD so vedno bolj dostopni za prenos preko interneta

Indikatorji hitrosti prenosa

• Velikosti datotek za 3-minutno pesem in čas prenosa (ob predpostavki hitrosti internetne povezave 5 Mb/s)

Redbook (16/44,1kHz)	32 MB	1 min.
24/88,2 kHz	95 mb.	2,6 min.
24/96kHz	103 mb.	2,8 min.
24/176,4kHz	190 mb.	5 minut.
DXD (24/352,8 kHz)	380 mb.	10 min.
DSD	127 mb.	3,4 min.

Oprema za predvajanje DSD

• Obstaja veliko DAC-jev, ki uporabljajo standardne čipe, ki jih ni mogoče razumeti DSD, ali pretvorite tok DSD skozi PCM za pretvorbo v analogni zvok
• Obstajajo proizvajalci, ki ustvarjajo DAC-je, ki lahko pretvarjajo DSD analogno neposredno brez rešitev
• Obstaja že veliko programov, ki lahko predvajajo oboje DSD tako in PCM Popolnoma naprej Mac in PC

Odprti standard DSD-over-PCM (DoP)

• Omogoča pošiljanje podatkov DSD prek standardnih vmesnikov PCM(Na primer AES/EBU, SPDIF, USB itd.)

• Brez pretvorbe v PCM!
• Podprto največje število Proizvajalci DAC in programske opreme za predvajanje

Povezave do zunanjih DAC-jev

Zahvale gredo DoP (DSD skozi PCM) kateri koli standardni vmesnik PCM se lahko uporablja za DSD, in sicer:

AES/EBU

• prednosti Kabina: dolg kabel, sinhronizacija
• Minusi: omejena hitrost vzorčenja, zahteva drugi kanal za glavno uro

S/PDIF

• prednosti: sinhronizacija
• Minusi: kratki kabli, omejena hitrost vzorčenja, zahteva drugi kanal za glavno uro

HDMI

• prednosti: sinhronizacija, DSD
• Minusi: omejena hitrost vzorčenja, omejena dolžina kabla, visoki stroški, brez nastavitev glavne ure

USB

• prednosti: standardno na vseh računalnikih, podpora za standardne operacijske sisteme, odprta (lahko podpira DSD ali kakršni koli prihodnji formati), brez omejitve hitrosti vzorčenja, za glavno uro ni potreben drugi kanal
• Minusi: omejena dolžina kabla, asinhroni

Firewire

• zelo podoben USB, vendar vse manj priljubljen med proizvajalci računalnikov

Z naraščajočim zanimanjem za DSD (Direct Stream Digital) - glavni snemalni format za SACD, menim, da bi bilo koristno pojasniti, kaj je DoP. Da, poznam že preveč besed s tremi črkami (TLA – Three Letter Acronyms).

DoP pomeni "DSD over PCM" in ga je izumila skupina vrhunskih proizvajalcev zvoka, ki so nam vsem poskušali zagotoviti odličen zvok. In PCM (ali PCM - impulzno kodna modulacija) je standardni format za snemanje digitalnega zvoka, na primer na CD.

To je bila ideja. Ker se format PCM uporablja povsod in ga razumejo vsi digitalni predvajalniki, računalniki in DAC-ji, je povsem logično, da ga izberemo za kandidata za naziv univerzalni format. Kot si lahko predstavljate, je prisiliti vse proizvajalce računalnikov in operacijskih sistemov, da preidejo na nekaj tako redko uporabljenega, kot je DSD, nemogoča naloga in takšen projekt bo najverjetneje propadel. Toda če lahko prilagodimo obstoječi format, kot je PCM, bo to veliko lažja naloga. Točno to so storili ti ljudje.

Format PCM za prenos podatkov uporablja zaporedje okvirjev ali "posnetkov". Vsak okvir je ločena skupina zvočni podatki, ki vsebujejo vzorce za levi in ​​desni kanal. Na CD-ju imamo vzorce glasbenega signala, ki tečejo s 44.000-krat na sekundo, enkrat za levi kanal in enkrat za desni kanal (zato je postopek dvakrat hitrejši, da dobimo dve sekvenci 44K vzorcev hkrati). Sedaj miselno vzemite dva vzorca (levi in ​​desni kanal) in ju vstavite v paket. To bo okvir, o katerem govori PCM. Vsak okvir vsebuje en levi in ​​en desni vzorec, skupaj z nekaterimi dodatnimi informacijami, ki strojni opremi povedo, kaj lahko pričakuje.

Po drugi strani format DSD ne vsebuje nobenih okvirjev; namesto tega predstavlja stalen tok bitov, katerih gostota se spreminja glede na glasbo.

To pomeni zelo razumno idejo, ki so jo izvedli ustvarjalci DoP. Preprosto so razdelili tok DSD v ločene 16-bitne skupine in vsak 16-bitni blok je bil dodeljen iz celotnega toka. Nato so združili desno 16-bitno skupino z levo 16-bitno skupino, dodali identifikacijske podatke in jih oblekli tako, da so računalniki in DAC mislili, da je PCM. Ker se za vse računalnike ali DAC na vhodu USB tak tok ne razlikuje od PCM, prosto prehaja v DAC prek USB, S/PDIF ali AES/EBU. Zelo pametna poteza, seveda.

Da bi uskladili hitrost z enojnimi ali dvojnimi tokovi DSD, so uporabili hitrosti vzorčenja 176,4 kHz oziroma 352,8 kHz za PCM.

Ko tak signal prispe v DAC, se pretvori nazaj v prvotni tok s preprosto zaporedno povezavo vseh bitov. Ni manipulacije s podatki, noben bit ni poškodovan in če je vaš DAC sposoben predvajati DSD, ste pripravljeni. Če vaš DAC ne podpira DSD, boste na izhodu prejeli tišino.

(Komentarji bralca: izhod je tih za PS Audio DAC, za druge pa je lahko izhod " beli šum"z omejenim spektrom ali glasbo, kot je JRiver DAC pri 352,8/32)

Zvok visoke ločljivosti. Za večino ljubiteljev glasbe je ta izraz omejen na posnetke v formatu FLAC z bitno globino 24/96 in več. Pristop je pravilen. Ampak samo delno. Navsezadnje je sam princip, na katerem temelji FLAC, v svojem bistvu povsem podoben tistemu, ki je bil uporabljen pri klasičnem CD-ju. In razlikuje se le evolucijsko. Večja bitna globina kvantizacije in frekvenca vzorčenja. Toda verjeti, da je to edina pot doseganje nove ravni kakovosti bi bila neodpustljiva napaka

V osemdesetih letih prejšnjega stoletja sta pionirja digitalnega zvoka in zlasti CD-jev, Philips in Sony, sklenila inženirsko zavezništvo, da bi ustvarila nov format za shranjevanje digitalnega zvoka, ki bi zagotovil znatno manj šuma in popačenja pri snemanju kot originalni studijski trakovi DAT trakov snemalniki ali isti CDDA. Preprosto povedano, SNR novega formata je moral biti najmanj 110 dB. Prav on je dobil ime DSD.

Sprva naj bi bil obseg uporabe tega formata samo studijsko snemanje zvoka. Nadalje naj bi na podlagi teh virov izhajale redne zgoščenke. Toda količina hrupa in popačenja v njih bi morala biti zaradi takšnega posrednika bistveno manjša.

Treba je opozoriti, da so bili v času razvoja formata kvantizacijski biti višji od 16 bitov in večbitne frekvence vzorčenja zvočnega toka višje od 44,1 KHz s tehničnega vidika milo rečeno znanstvena fantastika. Ustvarjanje strojne opreme, ki je tega sposobna, v realnosti tehnologije tistih let ni bilo ekonomsko izvedljivo.

Zato je bilo odločeno ubrati bistveno drugačno pot. In naredite format ... 1-bitni! Tako je bilo kodiranje signala zdaj izvedeno ne zaradi bitne globine, temveč zaradi visokofrekvenčnih impulzov. To pomeni, da je bila uporabljena metoda kodiranja z modulacijo gostote impulza. Znana je tudi kot sigma-delta modulacija. Zveni kot raketna znanost? Pravzaprav je čisto preprosto.

Ta metoda generiranja signala (modulacija) beleži povečanje amplitude v enotah. In zmanjšanje je nič. In ničelna točka (to je tišina) je kodirana s spremembo številke. In vrednost amplitude signala (to je frekvenca zvoka) v vsakem trenutku je predstavljena z gostoto vrednosti ene vrste. To so vrstice z ničlami ​​in enicami. To načelo se odraža v imenu metode.

Ilustrativen primer kodiranja dvokanalnega zvoka (stereo) v DSD

Frekvenca vzorčenja/vzorčenja mora biti glede na namen formata in njegovo bitno globino zelo visoka. To je ona. Izhodišče za DSD je frekvenca vzorčenja 2,8 MHz! Kar je 64-krat višje od frekvence vzorčenja CD-ja (metoda PCM), ki je enaka 44,1 KHz. Zdi se, da je to najbolj divja pretiravanje. In večkratno prekoračitev frekvence vzorčenja zgornjega praga slišnih frekvenc, to je 20 KHz, ne vpliva na kakovost zvoka. Navsezadnje posnetku ne more več dodati nobene uporabne akustične informacije ...

A tako je le na prvi pogled! Ta pristop se imenuje prekomerno vzorčenje ali ponovno vzorčenje in je zasnovan tako, da znatno zmanjša količino šuma, vnesenega v posnetek med kvantizacijo (začetno vzorčenje). To je doseženo zaradi dejstva, da visoka stopnja vzorčenja povzroči medsebojno korelacijo dveh sosednjih odsekov signala. To pomeni, da zagotavlja njihovo stabilno razmerje in preprečuje nenadzorovane spremembe v enem delu zapisa brez ustrezne spremembe v sosednjem.

Kot lahko vidite, je DSD glede na frekvenčne značilnosti zelo blizu analognemu zvoku

Kaj dobimo na koncu? Enobitni format z naslednjimi dragocenimi lastnostmi:

• enostavnost opreme za dekodiranje, ker je obdelava enobitnega signala, čeprav pri visoki frekvenci, veliko lažja in cenejša od 16-bitnega;
• odpornost proti hrupu;
• odličen zvok in praktično popolna odsotnost hrup v slišnem akustičnem območju.

Seznam prednosti se tu ne konča. Najpomembnejše pa smo že našteli.

Upoštevati je treba, da je razmerje SNR prve generacije formata DSD, imenovanega DSD64 zaradi 64-kratne frekvence vzorčenja, 120 dB. Velikost je še danes impresivna. Toda napredek ni miroval. In do leta 2000 so bile ustvarjene različice DSD128, DSD 256 in celo DSD512. Razmerje SNR se je predvidljivo povečalo.

V 2000-ih je DSD poskusil prebiti iz zidov snemalnih studiev in postati format za končne uporabnike. Tako so se rodile plošče SACD. Vendar do danes niso pridobili velike priljubljenosti, čeprav njihov tržni delež iz leta v leto vztrajno narašča.

Za PC predvajanje se je DSD z nekaj modifikacijami razvil v cel kup formatov - od DST do DSDIFF. Ampak vse to je še vedno eksotika. Razlog za to situacijo je zelo preprost - 30-letna prevlada potrošniškega avdio formata CDDA in njegovih izpeljank na trgu. Zato je za zagotovitev popolne tehnične združljivosti v formatu DSD brez prekodiranja potrebna zamenjava opreme za predvajanje. In to so dodatni stroški. Hkrati pa nadaljnji evolucijski razvoj CDDA, ki je prevzel obliko Hi-Res FLAC, po ključnih značilnostih ni več slabši od DSD. Vključno s SNR.

Tako DSD trenutno ostaja le dober studijski format. Varčno. S poenostavljenim tehničnim postopkom v primerjavi s CDDA. SACD še vedno ostajajo izbira avdiofilskih estetov. Njihovi precej visoki stroški preprečujejo hiter razvoj formata. Toda kdo ve, morda bo DSD v prihodnosti našel drugo veter. In končno bomo dobili vredno alternativo FLAC-u.

Če najdete napako, označite del besedila in kliknite Ctrl+Enter.

V idealnem primeru bi morale biti zahteve za takšno povezavo:

• brez omejitev za avdio format,
• brez omejitev glede stopnje vzorčenja,
• en kabel,
• DAC mora imeti

Večina običajnih računalnikov je standardno opremljena z dolgimi kabli. To je slabo.

Najpogostejše zvočne povezave, ki jih že poznamo, kot so koaksialni kabel, AES/EBU ali Toslink, imajo nekatere omejitve. Nobeden od njih ne podpira DSD in noben od njih ne more obdelati vzorcev frekvence nad 192 kHz brez dodajanja drugega kabla. Na srečo se je več avdio podjetij v poznih 90-ih združilo z nekaj velikimi programskimi podjetji, da bi definirali protokol zvočnega kanala, ki bi ga lahko implementirali na standardnem vmesniku USB. Ta protokol nima skoraj nobenih omejitev glede formata, hitrosti vzorčenja ali nastavitev. To je standardni postopek za vse računalnike, tudi za najosnovnejše različice.

Če želite v prihodnosti imeti avdio sistem zase, potem morate imeti kot standard računalnik z USB.

Različni proizvajalci že ponujajo programsko opremo za predvajanje, ki podpira PCM, DSD pri kateri koli frekvenci vzorčenja.

Ko program za predvajanje prebere datoteko DSD in pošlje podatke na USB, kjer nato sprejme signal za prenos preko USB. Operacijski sistemi Windows in Apple OS imajo implementirane gonilnike z delno podporo za specifikacijo USB Audio:

Windows 7 zelo slabo izvaja USB Audio in ne more podpirati več kot 24/96 kHz PCM. Za format DSD sploh ni podpore. Z drugimi besedami.

AMPAK!! Na srečo je profesionalno avdio podjetje Steinberg ustvarilo gonilnik zvočnega vmesnika visoke ravni (ASIO), ki ne podpira le katere koli stopnje vzorčenja za PCM, ampak tudi za DSD. Veliko ga uporabljajo številni proizvajalci in je že postal de facto standard v profesionalni avdio industriji. Prejema tudi priznanje v okolju.

Apple OS ima vgrajeno podporo za kateri koli format PCM. Na žalost ne podpira DSD in njegova zadnja izdaja operacijskega sistema 10.7 je odstranila poseben način ("celoten način"). Ker Apple ustvarja zelo zaprte sisteme, za razliko od platforme PC/Windows, je edina izbira na tej točki izvorno predvajanje datotek DSD za pošiljanje bitov DSD v vsebnike PCM, tako da operacijski sistem misli, da je PCM. Takrat razvijalec in proizvajalec programske opreme uporabita dovolj varne zaščitne ograje za izvedbo, da nikoli ne more priti do zmede. Nekateri proizvajalci, ki delajo kot skupina, so se po svojih najboljših močeh potrudili standardizirati skupno metodo, tako da je mogoče DSD predvajati izvorno po običajnih poteh PCM brez pretvorbe iz DSD v PCM in obratno.

Platforma Linux se uporablja tudi v glasbenih strežnikih, vendar če uporabnik ni vešč računalnika, ker ni enostavna za konfiguracijo ter programsko in gonilniško podporo. Kolikor vem, ni programske opreme za predvajanje in gonilnikov, ki podpirajo DSD, in trenutno ni na voljo za operacijski sistem.

Zaključek

Medtem ko se DSD še vedno uporablja na vsakem SACD, ima lahko tudi dodatno rast
novo življenje kot ločen format za prenos. Zaradi njegove kakovosti zvoka je konkurenčen vsem formatom PCM visoke ločljivosti, pri čemer mnogi poslušalci trdijo, da je najboljši. Njegova večja učinkovitost zagotavlja uspeh v tej zadevi. Včeraj je bil vsak zvočni format visoko specializiran za določeno vrsto strojne opreme (tj. vinil, CD, SACD itd.), kar je oviralo razvoj formatov kodiranja, PCM ali DSD. Toda danes vstopamo v obdobje, ki ne nalaga enakih omejitev. Širitev je postala mogoča zaradi nadzora programske opreme in računalniških platform. To ni dobro samo za shranjevanje, obdelavo, preprosto funkcijo predvajanja, ampak tudi za fizične povezave (tj. USB) vse do mesta, kamor gre glasba, do DAC. Nekoč je bilo treba format kodiranja prilagoditi strojnemu mediju, danes pa je ravno obratno: strojni medij se prilagaja formatu kodiranja. Z drugimi besedami, sodobna računalniška tehnologija lahko raste tako, da format postane standard. Danes bi lahko bila kombinacija hitrega PCM in DSD, jutri bi lahko bila

Se nadaljuje…

Ne boj se me in se mi pridruži