Аналоговый звуковой сигнал конвертируется в цифровой с помощью дельта-сигма модуляции при частоте дискретизации 2 822,4 кГц (в 64 раза больше, чем у CD Audio при частоте 44,1 кГц), но с разрешением 1/16 от разрешения в 16 бит. Для снижения уровня шумов в пределах частного диапазона полезного сигнала используется технология «Формирование шума» (перемещение частотного спектра шума дискретизации в верхнюю или нижнюю октавы за пределы слышимого диапазона) реализуется посредствам использования супердискретизации сигнала 64х для уменьшения шума и искажений, вызванных погрешностью квантования аудиосигнала до одного бита.
Избыточное семплирование имеет большое значение при устранении шумов квантования, вносимых квантователем. Поскольку сигнал передискретизирован, соседние отсчеты коррелируют друг с другом. В итоге так называемого «сетевого эффекта» мощность шума в частотном диапазоне, занимаемом полезным сигналом, уменьшается пропорционально повышению частоты дискретизации. Таким образом, отношение сигнал/ шум увеличивается, когда частота дискретизации становится больше. Передискретизация позволяет избежать необходимости предварительного фильтрования и сохраняет гармоники в их первоначальном состоянии. Фазовая характеристика становится более схожей с высокочастотной характеристикой аналоговых систем.
Положительное изменение амплитуды будет представлено всеми «1». Отрицательное — всеми «0». Нулевая точка будет представлена сменой двоичного числа. Поскольку значение амплитуды аналогового сигнала в каждый момент представлено в виде плотности импульсов, этот метод иногда называют плотностно-импульсной модуляцией Pulse Density Modulation (PDM).
Преимущества формата DSD
- превосходные частотные и фазовые характеристики
- помехоустойчивость
- более простая обработка и коммутация
- снижение влияния ошибок
- возможность усовершенствования без ущерба для совместимости носителей
- oднобитный формат DSD не нуждается в кадровой структуре и не требует многоразрядных шин, что дает несколько важных технических преимуществ:
- соединение осуществляется одной парой проводников (как в аналоговой технике)
- нет необходимости создания буфера для хранения многоразрядного слова. Поскольку система одноразрядная, нет также необходимости усложнять её синхронизацией
- эффекты задержек отсчетов (джиттер) незначительны, поскольку задержка нескольких отсчетов при передискретизации оказывает на аудиосигнал минимальное влияние, так как даже при самой высокой частоте сигнала составляет малую часть периода; в многоразрядных системах задержка на один отсчет будет равняться уже половине периода высокочастотных компонентов сигнала.
- блоки обработки и микросхемы имеют меньше соединений и могут использовать последовательный интерфейс.
- DSD способен обеспечить динамический диапазон 120 дБ от 20 Гц до 20 кГц. Значительное повышение уровня шума происходит за границей слышимого диапазона свыше 20 кГц
Применение технологии DSD
Используется в носителях SACD
DSD-диск — оптический диск
(DVD-R, DVD+R, DVD-RW или DVD+RW), содержащий файлы
DSD с расширением *.
DSF, который может проигрываться на компьютере или другом оборудовании, поддерживающем воспроизведение этих файлов. Содержит аудиофайлы высокого разрешения с частотой дискретизации
2822,4 кГц. Качество аудиозаписи на
DSD-диске такое же, как на
SACD, с тем отличием, что на первом не может быть записан многоканальный сигнал. Фирмой Sony разработана спецификация под названием
DSD Disc Format, которой пользуются некоторые звукозаписывающие фирмы для выпуска
DSD-дисков. Этот формат является открытым, и при наличии специального ПО такой диск может быть подготовлен в бытовых условиях и содержать файлы
DSD, полученные, например, через Интернет. Фирма
Mytek Digital выпускает отличные
ЦАП способные напрямую обрабатывать
DSD поток, очень популярен их продукт
Mytek Digital Stereo192-DSD DAC Black Preamp Version.
С 2010 года в Интернете стали распространяться аудиофайлы DSD, имеющие расширение DSDIFF или DSF. С помощью специального ПО и ЦАПа они могут воспроизводиться на компьютере, либо могут быть преобразованы в ИКМ-файлы для последующего прослушивания.
Сравнение DSD с PCM
Звук SACD сохраняется в формате, называемом Direct Stream Digital (DSD), который отличается от обычного PCM (Импульсно-кодовая модуляция - ИКМ) используемого в компакт-дисках или в обычных компьютерных аудио системах.
Рекордер Direct Stream Digital (DSD) использует модуляцию сигма-дельта. Разрешение DSD составляет 1 бит с частотой сэмплирования 2,8224 МГц. Выходной сигнал рекордера DSD чередуется между уровнями положений "включено" и "выключено" и представляет собой двоичный сигнал - bitstream. Долгосрочный средний коэффициент этого сигнала пропорционален исходному сигналу. В DSD используются методы формирования шума для того, чтобы вывести шумы за пределы слышимого диапазона. В принципе, сохранение потока bitstream в DSD позволяет проигрывателю SACD использовать базовую (однобитную) схему ЦАП, которая включает в себя аналоговый фильтр низкого порядка. Формат SACD способен передавать динамический диапазон 120 дБ от 20 Гц до 20 кГц и расширенный частотный диапазон до 100 кГц, хотя большинство имеющихся в настоящее время плееров заявляют верхний предел 80-90 кГц, а 20 кГц является верхним пределом восприятия человеческого слуха.
Процесс создания сигнала DSD концептуально походит на использование 1-битного аналогово- цифрового (A/D) преобразователя дельта-сигма и исключения decimator (прореживателя), который преобразует 1-битный поток bitstream в многобитный PCM. Вместо того, чтобы записывать напрямую 1-битный сигнал, теоретически требуется только низкочастотный фильтр для восстановления исходного аналогового сигнала. На самом деле это сложнее, и аналогия является неполной при таком 1-битном преобразовании сигма-дельта, и в наши дни имеет довольно редкое применение, одна из причин заключается в том, что 1-битный сигнал не может быть должным образом дитерингован: большинство современных преобразователей сигма-дельта являются многобитными.
Из-за характера преобразователей сигма-дельта, прямое сравнение между DSD и PCM не представляется возможным. Однако возможно некоторое приближение, если преобразовать DSD в некоторых аспектах сопоставимый с форматом PCM, который имеет разрядность 20 бит и частотную дискретизацию 96 кГц. Дискретизация PCM - 24 бит обеспечивает (теоретически) дополнительный динамический диапазон 24 дБ.
Ввиду того, что было чрезвычайно трудно осуществить DSP операции (например работу с эквализацией, балансом, панорамированием и другими изменениями в цифровом виде) в 1- битной среде, а также распространенности студийного оборудования, такого как Pro Tools, которое исключительно работает на основе PCM, подавляющее большинство дисков SACD – в особенности рок и современная музыка, которая опирается на многоканальную технику – фактически микшировались в PCM (или микшировалась в аналоге, а записывались на PCM рекордеры), а затем преобразовывалась в DSD для мастеринга в SACD.
Для решения некоторых подобных проблем, был разработан новый студийный формат, как правило, его называют «DSD-wide», который сохраняет высокую частоту дискретизации стандартного DSD, но использует 8-бит, а не однобитовый digital word length, при этом в значительной мере опирается на принцип «формирования шума». Он становится почти таким же, как PCM (его иногда пренебрежительно называют "PCM - narrow"), но имеет дополнительные преимущества и более практичен при DSP операциях в студии. Главное отличие в том, что "DSD-Wide" по-прежнему сохраняет частоту дискретизации 2,8224 МГц (64Fs) в то время как самая высокая частота РСМ - 352,8 кГц (8FS). Затем сигнал "DSD-Wide" преобразуется с понижением в обычный DSD для мастеринга SACD. В результате этой технологии и других улучшений, в настоящее время существует несколько цифровых аудио рабочих станций (DAWs), которые работают или могут работать в области DSD, в частности Pyramix и некоторые системы SADiE.
Другой формат для редактирования DSD это DXD (Digital eXtreme Definition), формат PCM с 24- битным разрешением дискретизации 352,8 кГц (или как вариант 384 кГц).
Обратите внимание, что PCM высокого разрешения (DVD-Audio, HD DVD и Blu-ray Disc) и DSD (SACD) все еще могут технически отличаться на высоких частотах. Фильтры восстановления обычно используются в системах декодирования PCM, таким же образом как и раньше, поэтому обычно используются ограничивающие фильтры пропускной способности в системах кодирования PCM. Любые ошибки или нежелательные объекты привносимые такими фильтрами, как правило, влияют на конечный результат. Явное преимущество DSD, заключается в том, что подобная фильтрация не используется. Динамический диапазон DSD быстро спадает при частотах свыше 20 кГц благодаря использованию системы подавления шумов, а также во всех плеерах SACD используется дополнительный фильтр низких частот 50 кГц для обеспечения безопасности, в ситуациях, когда усилители или колонки не будут выдавать искаженный выходной сигнал, если в сигнале присутствует шум свыше 50 кГц.
Схематичное объяснение DSD
Схема PCM (Pulse Code Modulation) Импульсно-кодовая модуляция - ИКМ
Схема DSD (Direct Stream Digital)
Модуляция Дельта-Сигма
Спектральный DSD vs. PCM
DSD как формат кодирования
DSD как формат кодирования
DSD как формат кодирования
Результат кодирования PCM 1FS
Результат кодирования PCM 2FS
Результат кодирования DSD
Записи DSD
- Существует много записей, которые были преобразованы из оригинальных записей PCM
- Лейблы Audiophile имеют большие библиотеки записей DSD, которые используется для SACD
- Записи DSD все более доступны для скачивания через Интеренет
Показатели скорости загрузки
- Размеры файлов для 3 минутной песни и время загрузки (при условии скорости подключения к Интернет 5 мб/сек)
| Redbook (16/44.1kHz) |
32 мб |
1 мин. |
| 24/88.2kHz |
95 мб. |
2.6 мин. |
| 24/96kHz |
103 мб. |
2.8 мин. |
| 24/176.4kHz |
190 мб. |
5 мин. |
| DXD (24/352.8kHz) |
380 мб. |
10 мин. |
| DSD |
127 мб. |
3.4 мин. |
Оборудование для проигрывания DSD
- Cуществует много ЦАПов, в которых используются стандартные готовые чипы, которые либо не понимают DSD, либо конвертируют поток DSD через PCM для преобразования в аналоговый звук
- Есть производители, которые создают ЦАПы, способные конвертировать DSD в аналог напрямую без обходных путей
- Уже имеется много программ способных проигрывать как DSD так и PCM файцлы на Mac и PC
Открытый стандарт DSD-over-PCM (DoP)
- Обеспечивает отправку данных DSD по стандартным интерфейсам PCM (например AES/ EBU, SPDIF, USB и т.д.)
- Без преобразования в PCM!
- Поддерживается наибольшим количеством производителей ЦАП и программного обеспечения для воспроизведения
Ссылки на внешние ЦАП
Благодаря DoP (DSD через PCM) любой стандартный интерфейс PCM может использоваться для DSD, а именно:
AES / EBU
- Плюсы: длинный кабель, синхронизация
- Минусы: ограниченная частота дискретизации, требуется второй канал для мастер клока
S / PDIF
- Плюсы: синхронизация
- Минусы: короткие кабеля, ограниченная частота дискретизации, требуется второй канал для мастер клока
HDMI
- Плюсы: синхронизация, DSD
- Минусы: ограниченная частота дискретизации, ограниченная длина кабеля, дороговизна, нет настройки мастер клока
USB
- Плюсы: стандартный на всех компьютерах, поддержка стандартных операционных систем, открытость (может поддерживать DSD или любые будущие форматы), нет ограничения по частоте дискретизации, не требуется второй канал для мастер клока
- Минусы: ограниченная длина кабеля, асинхронность
Firewire
- очень похож на USB, но все менее и менее популярен среди производителей компьютеров
Скрыть
Ваша корзина пуста!
605-186-939