Dsd 512 что это
Что такое DSD аудио? Как это работает, где скачивать файлы и многое другое
Формат DSD снова вернулся в моду. Большинство новых цифровых источников сигнала и ЦАП имеют совместимость с DSD, и каталог музыки в DSD теперь достаточно велик, особенно в области джаза и классики. Но чем отличается формат DSD от цифровых записей на компакт-дисках или других форматов High Resolution? Давайте разберемся.
Между нулем и единицей
Цифровые сигналы представлены последовательностью нулей (величина напряжения 0 В) или единиц (напряжение полного уровня), и эта последовательность в кодированном виде несет в себе информацию о музыкальном сигнале. Эта кодировка стандартизована, и в наиболее распространенном виде она называется PCM (импульсно-кодовая модуляция). В формате PCM оригинальная аналоговая форма музыкального сигнала кодирована 16-битными цифровыми данными, что дает возможность определять 65 536 различных уровней сигнала.
Преобразование аналогового сигнала в формате PCM
1. Оригинальный аналоговый сигнал
2. Измерение аналогового сигнала через фиксированные интервалы времени
3. Значение величины оригинального сигнала в 19 точке измерения
Таким образом, аналоговый музыкальный сигнал должен измеряться через равные промежутки времени, чтобы его можно было правильно представить в виде цифрового сигнала. Это измерение выполняется 44 100 раз в секунду. Хотя на первый взгляд такая частота измерений выглядит избыточной, на самом деле она определялась после тщательных расчетов. Она позволяет охватить весь диапазон звуковых частот от 20 Гц до 20 кГц, который воспринимает, по крайней мере, теоретически, человеческий слух.
Последовательные данные
Формат DSD (Direct Stream Digital) использует другой подход к представлению музыкального сигнала. Еще в середине 1990-х годов он разрабатывался как способ архивации старых аналоговых записей. DSD был разработан как более простой и экономичный способ хранения цифровой музыки, чем PCM. Кроме того, DSD был разработан так, чтобы его можно было легко преобразовывать в PCM с частотой дискретизации, кратной 44,1 кГц.
Примерно в то же время компании Sony и Philips разрабатывали замену для CD, которая получила название SACD. DSD оказался идеальным выбором для нового формата, в том числе и потому, что имел отличную защиту от копирования.
DSD является простым форматом для использования и, соответственно, дешевым в применении. Он требует меньше обработки, чем PCM, и для него можно использовать простые и недорогие ЦАП.
Как работает DSD?
В DSD используется один бит информации, который показывает, является ли аналоговый сигнал в текущей выборке (точке измерения) выше или ниже по амплитуде, чем в предыдущей. По сравнению с более чем 65 000 различных значений, которые имеет 16-битный PCM, всего два значения в DSD (0, если сигнал ниже, или 1, если он выше) выглядят не слишком впечатляюще.
Преобразование аналогового сигнала в формате DSD
Однако это компенсируется очень высокой частотой дискретизации (измерений), превышающей 2,8 миллиона раз в секунду, что в 64 раза превышает скорость обработки данных в формате CD. По этой причине стандартный DSD иногда называют DSD64, а версии с двойной и четырехкратной скоростью называются DSD128 и DSD256 соответственно. Есть даже спецификация DSD512, хотя вряд ли кто-то уже слышал музыку таком формате.
Стандартные записи DSD тоже все еще относительно редки по сравнению с альтернативами PCM, а репертуар этой музыки довольно ограничен. Тем не менее, поклонники DSD утверждают, что формат данный настолько близок к аналоговому, насколько это вообще возможно для «цифры».
Если вы посмотрите на цифровой поток DSD, вы можете нарисовать аналоговый сигнал, просто взглянув на плотность 0 и 1. Чем больше 0, тем ниже уровень аналогового сигала, и наоборот.
Каковы недостатки DSD?
Это все выглядит хорошо, но есть и проблемы с DSD – сигнал в этом формате неудобен для последующей обработки. Поэтому для тех процедур, которые требуется сделать с цифровым сигналом (эквализация, редактирование, управление динамическим диапазоном или добавление реверберации), обычно производят преобразования потока DSD в PCM, а затем, по окончании обработки, его конвертируют обратно.
Это вряд ли хорошо для качества звука, верно? Тем не менее, почти каждая студийная запись в формате DSD проходит через этот процесс.
Вы также можете встретить такой цифровой формат, как DXD. Именно в нем исходный сигнал DSD был преобразован в 24-бит / 352 кГц PCM и обработан в этой форме. Хотя название (намеренно или нет) звучит как DSD, по сути это просто PCM с очень высоким разрешением.
DSD также имеет более высокий уровень шума, чем PCM. Однако специальная обработка позволяет сместить шум выше звукового диапазона, оптимизировав детализацию и динамический диапазон в слышимой области. А высокочастотный шум легко отфильтровывается.
Является ли DSD форматом высокого разрешения?
Итак, насколько высоким разрешением обладают записи в формате DSD? Точного сопоставления между PCM и DSD добиться невозможно и можно сказать, что DSD64 примерно соответствует PCM 24-бит / 88,2 кГц. Широта динамического диапазона DSD в диапазоне слышимых частот составляет около 120 дБ. Для сравнения, CD имеет этот показатель на уровне 96 дБ, а для записи с параметрами 24-бит / 192 кГц он максимально может составить 144 дБ.
Разумеется, большие цифры выглядят более привлекательно, но на самом деле возможностей CD будет более чем достаточно, чтобы справиться с любой музыкальной записью.
Кто нам сыграет DSD?
Воспроизведение DSD стало гораздо более распространенным для цифровой техники в последние годы, и это связано с большей доступностью музыки в этом формате.
Стример Pro-Ject Stream Box S2 Ultra имеет поддержку всех цифровых форматов
Просто убедитесь, что ваш портативный музыкальный плеер, стример и / или ЦАП совместимы с DSD. Новые цифровые аудиоустройства уже наверняка будут иметь поддержку DSD, и с ними вы не будете ограничены форматами FLAC или WAV. Некоторые флагманские смартфоны изначально поддерживают DSD и даже пользователи Apple iPhone могут воспроизводить файлы DSD, хотя и с помощью дополнительного оборудования.
ЦАП с усилителем для наушников Pro-Ject Pre Box S2 Digital имеет поддержку форматов PCM и DSD
Какие же файлы несут в себе формат DSD? На соответствующих сайтах вы можете встретить термины DSF и DFF – это и есть записи в DSD. При этом вам нужно выбирать для загрузки файлы DSF, так как именно они несут в себе метаданные (имя исполнителя / песни, название альбома и т. д.).
Где вы можете купить аудио файлы DSD?
Большинство крупных музыкальных сайтов продают для загрузки альбомы в DSD. Можно назвать такие ресурсы, как HDtracks, Highresaudio или Primephonic в качестве отправной точки. В качестве альтернативы, если вы все еще предпочитаете физические носители и имеете совместимый проигрыватель дисков, можно начать покупать SACD – они все еще широко доступны.
Что такое DSD-аудио? Как это работает и где взять файлы?
Сохранить и прочитать потом —
Похоже, формат DSD вновь входит в моду. Большинство новых цифровых устройств обеспечивают его поддержку, а каталог доступных альбомов внушает уважение – особенно у любителей джаза и классики.
Что же это такое и чем отличается от других систем записи цифровых сигналов, применяющихся в компакт-дисках и других форматов Hi-Res-аудио? Давайте узнаем.
Подробнее о PCM
Цифровые потоки записываются в виде комбинации двух состояний, 0 и 1; но для того, чтобы эту информацию можно было использовать, она должна быть организована особым образом. Почти во всех случаях используется система под названием PCM (Pulse Code Modulation, импульсно-кодовая модуляция).
Давайте вначале вспомним, как именно работает PCM.
При использовании PCM исходная форма аналогового аудиосигнала описывается при помощи двух параметров. Первый – это величина. На компакт-диске она представлена 16-разрядными цифровыми данными, что дает возможность задавать 65 536 различных уровней сигнала.
Для адекватного представления исходной формы сигнала ее необходимо измерять с точно отмеренными регулярными интервалами. Эти отсчеты выполняются 44 100 раз в секунду. Число выглядит случайным, однако его выбор был очень продуманным – оно обеспечивает покрытие полного диапазона слышимых человеком частот (от 20 Гц до 20 кГц).
DSD and SACD
Технология DSD (Direct Stream Digital) использует другой подход. Она была разработана в середине 90-х как способ архивирования старых аналоговых записей.
Предполагалось, что это будет более простой и экономичный с точки зрения занимаемой памяти способ хранения цифровых музыкальных данных по сравнению с PCM. Что особенно важно, DSD также изначально разрабатывался с учетом возможности преобразования в файлы формата PCM с частотой дискретизации, кратной 44,1 кГц.
Примерно в то же время компании Sony и Philips работали над заменой CD, который в конечном итоге принял форму SACD. Система DSD представлялась идеальной основой для создания нового формата – в частности, благодаря превосходной защите от копирования.
Основным достоинством DSD была простота и вытекающая из нее дешевизна реализации. Эта технология требовала меньшего уровня обработки, чем PCM, благодаря чему можно было применять более простые и намного менее дорогие ЦАП.
Как работает DSD?
DSD использует один бит информации, который говорит только о том, больше или меньше предыдущего фрагмента аналогового сигнала оказывается текущий. По сравнению с 65 тысячами разных значений, которые может принимать сигнал PCM, всего лишь два (0 в случае, если уровень сигнала нового отсчета ниже, и 1 – если он выше) у сигнала DSD кажутся категорически недостаточными для передачи нужной информации.
Однако нехватка информации компенсируется очень высокой частотой дискретизации – более 2,8 миллиона раз в секунду, что в 64 раза превышает соответствующий параметр для CD. Из-за этого DSD-формат стандартного разрешения нередко обозначают как DSD64, а его версии с удвоенной и учетверенной частотой дискретизации – как DSD128 и DSD256, соответственно. Существует даже спецификация DSD512, хотя нам не доводилось слышать, чтобы с ее применением был записан какой-то материал.
Записи в стандартном формате DSD по-прежнему достаточно редки по сравнению с альтернативными вариантами в PCM, а с повышенным разрешением встречаются еще намного реже. Однако поклонники DSD утверждают, что этот формат обеспечивает максимальную близость к аналоговому звучанию.
Если бы можно было увидеть цифровой поток формата DSD, нарисовать соответствующий аналоговый сигнал стало бы возможно, просто взглянув на распределение нулей и единиц. Чем больше нулей, тем меньше его величина; чем больше единиц, тем она больше. Если два значения встречаются примерно поровну, уровень сигнала близок к нулевому.
В чем недостатки формата DSD?
Плеер Astell & Kern AK70 mkII перед воспроизведением преобразует файлы формата DSD в PCM
Все это прекрасно, но у формата DSD есть и минусы. В частности, в нем сложно работать с записями.
Для выполнения любых обработок записи – например, эквализации, редактирования, управления динамическим диапазоном и добавления реверберации – обычно приходится преобразовывать DSD в PCM, выполнять необходимые преобразования и затем конвертировать обратно в DSD.
Этот способ сложно назвать простым и прямолинейным, однако он применяется практически для каждой студийной записи, выполненной по технологии DSD. Все дело в отсутствии подходящего оборудования и соответствующего программного обеспечения.
В описании диска может встретиться обозначение DXD. Это означает, что исходный сигнал в DSD был преобразован в PCM с параметрами 24 бит/352 кГц и обрабатывался в этом виде. Несмотря на то, что название, намеренно или нет, звучит похоже на DSD, по сути, это просто PCM с очень высоким разрешением.
Кроме того, аналоговому сигналу, полученному из DSD, присущ высокий по сравнению с PCM уровень шума. Продуманные технологии позволяют инженерам вывести эти шумы за границу слышимого диапазона частот и оптимизировать качество звука и шкалу динамики в пределах слышимого спектра. Высокочастотный шум обычно отфильтровывается.
Относится ли формат DSD к Hi-Res-аудио?
Насколько высокое разрешение имеют записи в DSD? Точно установить соотношение между PCM и DSD невозможно, но базовый формат примерно соответствует PCM с параметрами дискретизации 24 бит/88,2 кГц.
Заявленный динамический диапазон DSD составляет около 120 дБ в пределах слышимости. Для сравнения, у обычных CD он равен 96 дБ, а теоретический максимум записей в 24/192 достигает 144 дБ.
Большие числа смотрятся впечатляюще, но на деле даже диапазона CD более чем достаточно для любой записи.
Как воспроизводить DSD-файлы?
Chord Hugo 2 способен воспроизводить файлы вплоть до DSD512
В последние годы цифровые компоненты все чаще поддерживают воспроизведение DSD; это связано с повышением доступности скачиваемых аудиозаписей. Проверьте, поддерживают ли этот формат ваши портативный музыкальный, сетевой плеер и/или ЦАП.
Самые современные цифровые устройства среднего и высшего класса, как правило, обладают такой поддержкой; если ваши компоненты относятся к их числу, обязательно добавьте этот формат к уже привычным FLAC и WAV. Некоторые флагманские смартфоны также совместимы с DSD. И даже пользователи Apple iPhone могут воспроизводить DSD-файлы при помощи дополнительного оборудования.
На сайтах для скачивания музыки время от времени можно встретить обозначения DSF и DFF. Это две разновидности DSD-файлов; все, что реально нужно о них знать – всегда выбирайте версию DSF, если ваш плеер ее поддерживает, поскольку она лучше работает с метаданными (такими как имя исполнителя, название песни, обложка альбома и тому подобные).
Где купить аудиофайлы в формате DSD?
Альбомы в DSD можно приобрести на сайте HDtracks
Большинство крупных сайтов для аудиофилов предлагают возможность покупки DSD-файлов для скачивания. Можно начать с таких источников, как HDtracks, Highresaudio и Primephonic.
Если же вы предпочитаете физические форматы и являетесь обладателем совместимого проигрывателя, SACD можно найти почти повсюду.
Подготовлено по материалам портала «What Hi-Fi?», май 2020 г.
Несколько полезностей для начинающих любителей DSD
DSD (Direct Stream Digital) — формат для хранения аудиозаписей, разработанный компаниями Sony и Phillips. Формат DSD в принципе отличается от привычных нам WAV, FLAC или MP3 и имеет ряд особенностей, о которых я бы и хотел поговорить.
Я совершенно не хочу холиварить на тему — что лучше, привычный нам PCM со ставшими уже родными компакт дисками и mp3, или все еще экзотический SACD и DSD. Мой личный выбор сделан давно — если музыка есть в настоящем, а не апскейленом DSD, слушаем его, если нет — будем слушать в FLAC.
Все это очень субъективно, но на мой неискушенный слух, DSD звучит очень и очень приятно. Кто-то настаивает на эпитете «аналогово», я же просто буду более осторожен в своих суждениях.
Первый, и самый главный вопрос — а оно мне надо?
В последнее время моим любимым словом в мире аудиофилии стало слово эзотерика. С одной стороны — хороший звук имеет под собой крепкую научную основу. С другой стороны, аудиофилы очень часто склонны слышать улучшения звука там, где их нет. Поэтому нужно ли вам заморачиваться с форматом DSD или нет, решить можете только вы сами. Даже аппаратура средней ценовой категории позволяет услышать и оценить разницу между DSD и PCM форматами. Ну а если для прослушивания музыки вам достаточно связки телефон+любые наушники, то особого смысла заморачиваться лично я не вижу.
Где в природе встречаются залежи DSD? Откуда добывают сей ценный минерал?
Главным источником на сегодня являются рипы с SACD. Сделать их не очень просто, формат хорошо защищен, но если вдруг вы освоите процесс перевода своих легально купленных SACD дисков в файлы, то закона не нарушите. Наверное. По крайней мере делать резервную копию в личных целях закон не запрещает.
Второй способ — совершенно легальный, без малейших сомнений. После того, как взломали формат SACD и получить DSD файлы не составило особого труда, компании производители музыкального железа наперегонки начали встраивать поддержку формата в свою продукцию. В свою очередь звукозаписывающие компании, особо не крупные с прицелом на аудиофилов, начали активно продавать музыку в формате DSD через свои онлайн-магазины.
Какие бывают файлы DSD?
Сейчас два самых популярных формата — DFF и DSF. Различаются между собой они примерно как WAV и FLAC. Оба форматы «без потерь», оба обеспечивают максимальное качество, но вот DFF не поддерживает ни компрессию, ни тэги файлов, тогда как DSF поддерживает и то и другое.
Что касается качества, то базовым стандартом считаются файлы DSD64 с частотой дискретизации 2.8 Мгц. Существуют также стандарты DSD128, DSD256 и DSD512, в каждом последующем случае частота дискретизации увеличивается в два раза. Нам же нужно запомнить не эти потоки цифр, а только то, что каждый Цифро Аналоговый Преобразователь (ЦАП) с поддержкой DSD явно указывает, до какой частоты принимает потоки. Естественно, что самые последние микросхемы могут обрабатывать DSD512, но в реальной жизни все проще — подавляющее большинство записей существует в DSD64, очень немногие современные записи были выпущены в DSD128, а DSD256 и DSD512 — пока только в виде тестовых записей.
Что делать с образами SACD дисков?
Есть люди, которые записывают эти образы на диски и впоследствии слушают на своих проигрывателях. Не все проигрыватели поддерживают такие диски, я слушаю все через свой музыкальный сервер, поэтому ничего об особенностях такого метода не знаю. Я же извлекаю музыку из образов в отдельные файлы в формате DSF (помните, он поддерживает тэги!).
Лучший софт для извлечения треков из образов SACD — консольная утилита sacd_extract из бесплатного пакета sacd_ripper. Насколько я мог заметить, весь остальной софт базируется на этой утилите и является просто оболочкой для запуска этой утилиты.
Самый оптимальный синтаксис утилиты:
Это команда извлечет стерео версию музыки (бывает, что диск одновременно содержит версии с 2 каналами и 5.1 объемным звуком), в формате DSF (потому что он поддерживает тэги) из файла который мы указываем за параметром -i.
Эти утилиты распространяются в виде исходных кодов или готовых бинарников (есть версии под Windows, Linux и Mac OS).
Как прописывать тэги в DSD файлах?
Когда я только начинал собирать коллекцию DSD лет пять-шесть назад, это было настоящей проблемой. Но сейчас DSD файлы поддерживает достаточно большое количество софта, я пользуюсь платным Tag&Rename и бесплатным MP3Tag. И на всякий случай напомню — тэги поддерживают только DSF файлы.
А что делать если у меня файлы DFF, а тэги прописать очень хочется?
Совсем недавно сам столкнулся с такой ситуацией. Два альбома, формат файлов DFF, музыкальный сервер их играет, но вместо тегов прочерки. Печалька. Первая мысль — перевести в формат DSF. Но как? А вдруг качество пострадает? Оказалось все просто. Есть хорошая утилитка, называется dff2dsf. Переводит очень быстро, качество не страдает, так как не происходит никакой перекодировки. Единственное неудобство — тоже коммандная строка и нет пакетной обработки файлов, изволь каждый отдельно задавать в виде:
Утилита бесплатная, есть версии под Windows, Linux и Mac OS.
Что нужно для качественного прослушивания файлов DSD?
Минимальная связка для качественного прослушивания — это программа плеер и ЦАП в качестве источника, ну а дальше как обычно — усилители, колонки, наушники и т.д. Программа плеер может быть установлена на что угодно — смартфон, компьютер, холодильник, тостер, да что угодно! Главное, чтобы программа могла считывать DSD файл и отдавать его на ЦАП без изменений. Думали я тут про холодильник для красного словца вспомнил? Фигушки. Вот здесь я установил и успешно запустил программу плеер на Wi Fi роутер! Дальше ваш ЦАП обработает ваш DSD поток и выдаст обычный аналоговый сигнал.
Правда есть одна особенность — если ЦАП поддерживает формат DSD, то тогда в качестве источника можно использовать очень слабое железо (идеальный вариант — одноплатный миникомпьютер Raspberry Pi). Ну а если ваш ЦАП понимает только PCM, то тогда конвертация будет происходить программно и хорошо нагружать процессор.
Ну и отдельная категория — достаточно новое семейство музыкальных источников Сетевые Плееры. Как правило, это серьезные аппараты, с кучей возможностей, поддержкой всего что можно и нельзя, своим ЦАПом внутри и за неприличные деньги. Если вдруг вы владелец именно такой железки, то просто распакуйте/скачайте DSD файлы и подсуньте своему плееру, он их проиграет без проблем.
И всё таки, есть ли какие нибудь ресурсы, чтобы скачать DSD музыку без головной боли и попробовать все самому?
Каждый музыкальный лейбл старается заинтересовать потенциальных покупателей и периодически раздает треки бесплатно. Так что следите за новостями.
А на постоянной основе бесплатно получить DSD можно например здесь или здесь.
Ссылки на программы, которые я использую для работы с DSD файлами.
Все программы, кроме Tag&Rename бесплатные, и без него можно прекрасно обойтись. С тех пор, как MP3Tag начал поддерживать DSD формат, необходимость в Tag&Rename отпала, пользуюсь просто потому, что привык.
Цифровой звук: DSD vs PCM
Цифровой звук. Как же много мифов крутится вокруг этой фразы. Сколько споров возникало между любителями удобства и качества цифры и приверженцами «живого воздушного» винилового звука помноженного на «тёплое ламповое» звучание. Кроме того, есть немало споров и между любителями «цифры»: достаточно ли 16х44.1 или нужно 24х192? Что лучше: мультибит или дельта-сигма? CDDA или SACD? PCM или DSD? В этой статье я попробую простым языком изложить азы цифрового звука, а так же более подробно остановлюсь на сравнении двух типов кодирования аналогового сигнала в цифровой: DSD и PCM.
Для начала ответим на вопрос, что есть цифровой звук? Чем он отличаются от аналогового? Если говорить кратко, математическим языком, аналоговый звуковой сигнал — непрерывная функция, цифровой звуковой сигнал — дискретная функция. Что это значит?
Аналоговый сигнал
Если нарисовать в воображении график синусоиды (именно так в чаще всего изображают звуковую волну): то, как бы мы его не увеличивали, стараясь рассмотреть все детали, — всегда будем видеть плавную гладкую линию: это аналоговый звуковой сигнал (рис. 1).
Рис. 1. Аналоговый сигнал
Аналоговый звук (запись) имеет множество параметров, с помощью которых можно оценить его качество. Рассмотрим три самых важных: частотный диапазон, динамический диапазон, искажения.
Частотный диапазон — набор частот, содержащихся в звуке. Принято считать, что частотный диапазон человеческого слуха 20… 20.000 Гц (иногда указывается 16 — 22.000 Гц). Сам по себе частотный диапазон музыки никакого интереса в плане оценки качества не представляет (к примеру, частотный диапазон все того же взлетающего самолета будет очень широк, а вокальной партии тенора — намного уже). Качественным параметром, скажем, наушников является потенциальный частотный диапазон, а оценивается он с помощью амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). Идеальная АЧХ — прямая линия на всем диапазоне частот слуха – означает, что источник звука не усиливает и не ослабляет какие-то отдельные частоты, а значит извлекаемый звук совпадает с оригиналом.
Рис. 2. АЧХ MP3 файла 256 kbps
Динамический диапазон (ДД) — разность между самым тихим и самым громким звуком. Измеряется громкость в децибелах (дБ). Принято считать, что максимальная громкость, не наносящая травм человеку — это 130 дБ — звук взлетающего самолета, а минимальная слышимая громкость — 5… 10 дБ — на уровне шелеста листьев в маловетреную погоду. Естественно, что шелест листьев на фоне взлетающего самолета разобрать будет невозможно, да и слушать музыку с уровнем 130 дБ крайне неприятно. Поэтому принято считать, что комфортный ДД для прослушивания музыки — 80… 100 дБ.
Искажения – не что иное, как отклонение сигнала от оригинала.
Принципы представления звука в цифровом виде
Что же происходит при оцифровке аналогового звука? Не будем углубляться в технические аспекты, разберем все, как говорится, на бумаге: для этого нарисуем нашу воображаемую «идеальную» синусоиду и будем измерять величину сигнала через равные промежутки времени (этот процесс называется дискретизацией или квантованием): мы получим некий последовательный набор значений — это и будет наш цифровой сигнал, полученный методом импульсно-кодовой модуляции (PCM) (рис. 3).
Рис. 3. Преобразование аналогового сигнала в PCM
Два основных параметра качества PCM сигнала — это частота и разрядность. Частота — это количество измерений за одну секунду, чем их больше — тем с большей точностью передаётся сигнал. Частота измеряется в герцах: 44100 Hz, 192000 Hz и др. Разрядность — количество возможных значений величины сигнала (точность передачи величины). Чем больше вариантов — тем больше точность сигнала. Разрядность измеряется в битах: 16 bit (65.536 возможных значений, ДД 96 дБ), 24 bit (16.777.216 значений, ДД 144 дБ) и др.
Рис. 4. Преобразование аналогового сигнала в DSD
Такой вид представления цифрового звука называется импульсно-плотностной модуляцией, чаще всего для него используется аббревиатура DSD. Фактически, единственный качественный параметр такого сигнала — частота. Но так как частоты используются очень высокие (от 2.822.400 Hz), такие цифры сложно запомнить, принято делить частоту DSD сигнала на 44.100 Hz. Полученное число и является показателем качества: DSD64 (ДД 120 дБ), DSD128, DSD256 и т.д.
Восстановление аналогового сигнала из «цифры»
Но оцифровка аналогового сигнала – это полдела. Для прослушивания цифровой музыки нужно выполнить обратное преобразование. Для начала рассмотрим, каким образом превратить в звук цифровой DSD поток. Как мы уже знаем, этот поток представляет из себя высокочастотный (2,8 МГц и более) двухуровневый сигнал, средняя величина этого сигнала меняется со звуковой частотой. То есть, если подходить к решению задачи максимально просто, — нужно отфильтровать все высокочастотные составляющие DSD потока, оставив только полезный звуковой сигнал (частоты до 20. 22 кГц). Делается это с помощью аналогового фильтра низкой частоты (ФНЧ). Простейший ФНЧ – это RC цепочка. Сигнал полученный, после прохождения этой цепочки, показан на рис. 5.
Рис. 5. Восстановление аналогового сигнала из DSD
Как видим, полученный график лишь отдаленно напоминает исходную синусоиду. Но не забываем, что мы «применили» простейший фильтр, улучшая схему фильтра можно добиться практически полного отсутствия высокочастотного шума и получить аналоговый звук с хорошими качественными показателями.
Для восстановления аналогового сигнала из цифрового PCM недостаточно только лишь аналогового ФНЧ, нужно предварительно расшифровать цифровые данные, для этого используются цифро-аналоговые преобразователи (ЦАПы). Бывают они разных типов, но описывать их все в задачи данной статьи не входит. Остановимся на 2-х самых распространённых типах в звуковой технике. Во-первых, это так называемый ЦАП лестничного типа (его ещё называют мультибитным). Как вы, наверное, догадались, такой ЦАП преобразует PCM поток цифровых данных в поток величин звукового сигнала, которые на графике выглядят как лестница (рис. 6). Как и в случае DSD, обязательно использование аналогового фильтра для сглаживания «ступенек».
Рис. 6. Восстановление аналогового сигнала из PCM
Зачастую, в таких преобразователях используется промежуточная передискретизация цифрового PCM сигнала в более высокие значения частоты (например, 192 кГц): это уменьшает «ступеньки», что позволяет упростить схему аналогового фильтра.
Второй тип ЦАП – дельта-сигма – использует передискретизацию в ещё большие значения частоты с одновременным уменьшением разрядности до одного бита. Ничего не напоминает? Это же знакомый нам DSD сигнал! Как далее обработать такой сигнал и превратить его в аналоговый, мы уже рассматривали выше.
Применение PCM и DSD, достоинства/недостатки
Где же мы можем встретить каждый из способов кодирования? PCM формат очень распространён: CDDA диски, DVD Audio, файлы MP3, FLAC, ALAC, AAC, звук в фильмах, и далее, и далее, проще сказать, когда не-PCM. Super Audio CD диски, DSD диски, файлы DSF, DFF — это DSD формат. Что же всё-таки лучше? При воспроизведении какого формата мы получим более качественный звук?
В статьях, посвященных DSD формату, описано множество преимуществ перед PCM, но все ли описываемые преимущества верны или это мифы, придуманные для обывателей, не разбирающихся в технической составляющей, чтобы отвоевывать рынок, плотно занятый PCM форматом? Давайте кратенько пройдемся по списку.
Рис. 7. Динамический диапазон / шум при преобразовании между DSD и PCM