Dsd pcm что лучше
Hi-Fi и High-End техника или энциклопедия звука и видео
ЗВУКОМАНИЯ
Hi-Fi и High-End техника или энциклопедия звука и видео
Сравнение PCM и DSD
Сравнение PCM и DSD
У меня довольно большая коллекция файлов с высокой частотой дискретизации в WAV, аре и FLAC, а также есть немного файлов DSD. Довольно быстро я установил предпочтение одному из форматов, и нет, это не РСМ.
Сравнение PCM и DSD
В полном соответствии, я слышал как хороший звук, так и плохой звук в файлах DSD: гладкие, расширенные с мельчайшими подробностями в высоких частотах, а бывало сыпучие средние и полное отсутствие деталей в ВЧ. Возвращаясь к DSD, что также поразило меня так это был бас. Он был очень четкий с подробной артикуляцией. Впрочем, в 96 кГц FLAC звучал также хорошо, почти так же хорошо, как WAV, но не совсем полно.
На переходных местах было меньше очевидной динамической атаки. В 192 FLAC имел больше и шире звуковую сцену, больше деталей в высоких частотах, но и менее сфокусирован в 
центре. Те же различия применительно к WAV и DSD. Где 96кГц был очевидно улучшен по сравнению с 44,1 во всех областях. Чем больше файлов я слушал, тем более очевидным становилось мое предпочтение для 24/96 WAV и DSD.
Это толкнуло меня на очередные выводы касательно формата DSD
мощный, глубокий, четкий бас, живой звук и живые звучащие средние, открытые, расширенные высокие частоты. Тем не менее, есть что-то очень волшебное в этом DSD в том, что он не звучит как PCM. Независимо от того, как высоки оцифровки, PCM всегда будет звучать как таковой. DSD отличается своим звуком. Это похоже на Apple IPhone с Retina дисплеем, т.е. пиксели настолько малы, что вы не можете их видеть. Я все еще надеюсь, что этот формат к которому требуется 32 битный ЦАП, будут в ближайшем слушать большинство людей и не только аудиофилов.
Я еще раз убеждаюсь, качеством воспроизведения DSD через внешний 32 битный ЦАП, на который позже сделаю обзор. На этот раз я использовал на все 100% свой музыкальный сервер в качестве источника с кучей DSD файлов с разных жанров. Да, в DSD там добавлено разрешение и больше воздуха в высоких частотах, с меньшей резкостью и без шипипяших и свистящих призвуков, формат DSD ближе к аналогу.
Для сравнения я также слушал SACD, который по своему, также хорош. Но, в общем я могу сказать, что на этот раз, SACD диски также хороши и у них определенно есть свое место особенно понравился, бас и СЧ.
ЦАП на 9038Pro Audiophile V2 +клон ФМ711
Я надеюсь, статья «Сравнение PCM и DSD» была интересной и помогла кому-то. Пожалуйста, оставляйте комментарии ниже, чтобы я мог вернуться к вам.
Не бойтесь меня и добавляйтесь в ВК, Ютуб, Одноклассники
Если вы хотите узнать больше об этой теме, и быть в курсе, пожалуйста, подпишитесь на наш сайт.
Не забывайте сохранять нас в закладках! (CTRL+SHiFT+D) Подписывайтесь, комментируйте, делитесь в соц.сетях. Желаю удачи в поиске именно своего звука!
На нашем сайте Звукомания есть полезная информация по звуку и видео, которая пригодится для каждого, причем на каждый день, мы обновляем сайт «Звукомания» постоянно и стараемся искать и писать только отличную, проверенную и нужную информацию.
DSD или PCM, какой формат на самом деле лучше?
Музыка высокого разрешения существует в виде цифровых файлов двух основных форматов — PCM и DSD. Чем они похожи, чем отличаются и какой из них предпочесть?
Что такое PCM
Начнем с того, что PCM (импульсно-кодовая модуляция) изначально старше, первые упоминания о ее успешном использовании относятся к середине прошлого века и связаны, как и многие достижения технического прогресса, с ОПК, а именно — с радарами ВМС. Что же касается бытового применения, то в первую очередь это всем известный компакт-диск с частотой дискретизации 44,1 кГц и уровнем квантования 16 бит.
Что такое DSD
DSD (плотностно-импульсная модуляция) — формат, разработанный компаниями Sony и Philips в конце прошлого века и предназначенный для архивации в цифровой форме аналоговых фонограмм. В качестве физического носителя этого формата выступает SACD. Схожесть у этих двух форматов фактически только одна — оба они цифровые, что для пользователя означает возможность неограниченного копирования без потерь. Что же касается разницы, то применительно скажем к области графического дизайна, это примерно как растровая и векторная графика. А если еще более художественно — то как вышивание крестиком и акварель. И в том и в другом случае получается картинка, но способ ее создания и, как следствие восприятия совершенно различны.
В чем отличие?
PCM, даже в силу возраста, намного более изучен, имеет гораздо лучшую совместимость с огромным количеством самых разных устройств, подразумевает возможность редактирования (эквализации, деления на частотные полосы, преобразования). DSD — формат фактически закрытый, в нем можно записывать, его можно воспроизводить, на этом всё. Однако же, он по своей природе гораздо ближе к первоначальному аналоговому сигналу.
Что же лучше?
Первый и самый главный вывод — с технической точки зрения форматы очень далеки друг от друга по способам реализации, но зачастую практически неотличимы в практическом применении, то есть в звучании итогового файла. Речь идет лишь о небольших различиях в нюансах подачи музыки. Поэтому, при прочих равных, выбирая очередной файл для скачивания и воспроизведения, лучше всего ориентироваться на исходный материал. Если перед вами оцифровка аналога, то DSD вероятно будет предпочтительней и сохранит больше нюансов оригинала. Если это ремастер ранее сделанной цифровой записи в PCM, то логичней ей и оставаться в этом домене.
Комментарии
Интересный материал!
Так в реальности кто-то слушает dsd файлы?
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.
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
DSD против PCM: мифы и реальность
Спасибо LP_Мания, который навел меня на эту статью, после того, как я опубликовал первую публикацию на тему DSD и PCM. Эта статья с зарубежного сайта, написана на английском языке, здесь я представлю свой кривоватый перевод, не судите строго, а если есть что поправить, то напишите об этом обязательно. В рунете перевода не встретил, хотя статья довольно старая. Надеюсь, что она будет вам интересна. Хотя стоит помнить, что эта статья с сайта фирмы, которая занимается продажей и продвижением своих компонентов для hi-end систем, поэтому некоторые их утверждения могут быть спорными. Но несмотря на это, на мой взгляд, здесь есть одно интересное наблюдение, которое заслуживает внимания.
19-е августа 2015, автор Benjamin Zwickel, обновлено 26-10-2017, добвлена информация о MQA
Direct Stream Digital (DSD) приобрел большой вес в мире hi-end аудио. Упрощенное кодирование и декодирование, а также сверхвысокие частоты дискретизации обещают непревзойденную производительность. Это то, чего мы так долго ждали, или просто маркетинговый хайп? Этот блог отделяет рекламу от технических фактов. Я объясню, в чем преимущество DSD, а чем лучше импульсная кодовая модуляция (PCM).
Если вы не уверены, должны ли вы верить утверждениям в этом блоге, которые противоречат многим рекламным заявлениям, мифам и легендам в индустрии для аудиофилов, не стесняйтесь проверять ссылки в конце этого блога, написанные инженерами звукозаписи, например Дэном Лаври, и компаниями, которые производят электронику для студий звукозаписи, например Antelope Audio.
Если вам не нужен урок истории и вы не хотите разбираться с многочисленными техническими подробностями, вы можете сразу перейти к сводке, где я затронул все основные моменты. Вы также можете обратиться к моему другому блогу на тему «24-х битное заблуждение».
В 1857 году Эдуард-Леон Скотт де Мартинвиль изобрел фонограф, который мог графически записывать звуковые волны. В начале 1877 года Чарльз Крос изобрел способ обратить этот процесс на фотогравировку, чтобы сформировать канавку, которую можно было проследить стилусом, вызывая вибрации, которые можно было передать на диафрагму, воссоздавая звуковые волны.
В конце 1877 года Томас Эдисон использовал теории Крос для изобретения цилиндрического фонографа, что позволило любителям музыки впервые воспроизводить записанную музыку в своих домах. Можете ли вы представить себе современный цилиндрический фонограф? Тангенцальный трекинг… нет ошибки дуги.. нет ошибки скейтинга. Концепция была безупречна.
В 1887 году Эмиль Берлинер изобрел неполный дисковый фонограф. Поскольку диски намного дешевле в производстве, умещаются в витринах магазинов и могут включать в себя обложки и заметки большего размера, они стали стандартом. И так началась долгая история индустрии звукозаписи, которая была больше связана с потребительским удобством и оптимальной прибылью, чем с оптимальной точностью воспроизведения.
Цифровая революция не была исключением. Philips и Sony вместе работали над новым стандартом для потребительского цифрового формата в 1979 году. Philips хотела 20-сантиметровый диск, но Sony настояла на 12-сантиметровом диске, который можно было воспроизводить на портативном устройстве меньшего размера. В 1980 году они опубликовали Красную Книгу стандарта CD-DA, и родилась массовая цифровая музыка. Многие в индустрии звукозаписи в первые дни цифры шутили, что CD означает «скомпрометированный диск» (compromised disk).
В начале 1980-х, когда цифровая запись стала доступной, студии перешли с аналоговой на цифровую, чтобы сэкономить деньги. Для студий это требовало меньше оборудования, требовало меньше места как для записи, так и для архивирования, а также облегчало микширование и редактирование треков в пост-продакшн. Для потребителей преимуществ было не так много. Большинство ранних цифровых записей были сделаны с достаточно низким разрешением и звучали так утомительно, что вам захотелось бы заткнуть уши.
Переход от PCM к DSD ничем не отличался. В начале 1990-х годов Sony хотела создать надежный, менее дорогой носитель для архивирования своих аналоговых мастеров. В 1995 году они пришли к выводу, что хранение 1-битного сигнала непосредственно из аналого-цифрового позволит им выводить в любой мыслимый потребительский цифровой формат (LOL. позже я объясню, как Sony облажалась с этим решением). Эта новая 1-битная технология была достигнута путем вывода потока из контрольной точки на новый 1-битный 2,8 МГц чип ЦАПа.
Позже потребительский отдел Sony узнал о DSD и в сотрудничестве с Philips создал формат SACD. Конечно, с момента зарождения SACD и до выхода его на рынок производители микросхем ЦАПов продвинулись от 64fs до более высокой частоты дискретизации 128fs (так называемая двухскоростная DSD) и от 1-битного до 5-битного формата с более высоким разрешением. Если бы формат SACD был DSD128 вместо DSD64 и 5-бит вместо 1-битного, это привело бы к огромной разнице в производительности. Упс.
Задолго до того, как были разработаны форматы DVD, SACD или DSD, микросхема Bit Stream DAC была представлена на потребительском рынке в качестве более дешевой альтернативы значительно более дорогой мультибитной микросхеме ЦАП R-2R. Микросхемы ЦАП битового потока имеют встроенные алгоритмы для преобразования входного сигнала PCM в DSD, который затем преобразуется в аналоговый. В очередной раз результатом стала огромная экономия средств за счет верности.
Это была частично технология BitStream DAC, которая позволила разработать наш современный 7.1-канальный звук. Это также позволило производителям электроники продавать DVD-плееры в небольших корпусах с дешевыми блоками питания, которые могут продаваться менее чем за 70 долларов. У аудио-педантов снова не оказалось шанса.
В отличие от этого, многоразрядные микросхемы ЦАП R2R не только стоят значительно дороже, чем одноразрядные микросхемы ЦАП, но и требуют гораздо больших и более сложных источников питания. Если бы вы сделали 7.1-канальный R-2R CD/DVD/SACD-плеер, он стоил бы в несколько раз дороже технологии Bit Stream и был бы в несколько раз больше. Естественно, это не то, что нужно среднестатистическому потребителю.
Подводя итог, индустрия звукозаписи принимала решение за решением, чтобы максимизировать прибыль и привлекательность у массового потребителя за счет аудио-педантов. Урок истории окончен.
DSD против PCM, технологии:
Записи PCM коммерчески доступны в 16-ти или 24-х битном формате и в нескольких частотах дискретизации от 44,1 кГц до 192 кГц. Наиболее распространенным форматом является компакт-диск с 16-битной выборкой на частоте 44,1 кГц. Записи DSD коммерчески доступны в 1-битном формате с частотой дискретизации 2,8224 МГц. Этот формат используется для SACD и также известен как DSD64.
Существуют более современные форматы DSD с более высоким разрешением, такие как DSD128, DSD256 и DSD512, про которые я расскажу позже. Эти форматы были созданы для студий звукозаписи и составляют лишь очень небольшую часть записей, которые доступны на рынке.
Вы не можете напрямую сравнить разрешение DSD и PCM, хотя различные эксперты пытались. Одна из оценок заключается в том, что 1-битный DSD64 SACD 2.8224 МГц имеет аналогичное разрешение для 20-битного PCM 96 кГц. Другая оценка заключается в том, что 1-битный 2,8224 МГц DSD64 SACD равен 20-битному 141,12 кГц PCM или 24-битному 117,6 кГц PCM.
Другими словами, DSD64 SACD имеет более высокое разрешение, чем 16-битный компакт-диск с 44,1 кГц, примерно такое же разрешение, как 24-битная запись 96 кГц PCM, и не такое же разрешение, как 24-битная запись 192 кГц PCM.
И DSD, и PCM «квантованы», то есть для аппроксимации аналогового сигнала задаются числовые значения. И DSD, и PCM имеют ошибки квантования. И DSD, и PCM имеют ошибки линейности. И DSD, и PCM имеют шум квантования, который требует фильтрации. Другими словами, ни один из них не совершенен.
PCM кодирует амплитуду аналогового сигнала, дискретизированного с равномерными интервалами (вроде миллиметровой чертежной бумаги), и каждый сэмпл квантуется до ближайшего значения в диапазоне цифровых шагов. Диапазон шагов зависит от битовой глубины записи. 16-битная запись имеет 65 536 шагов, 20-битная запись имеет 1 048 576 шагов, а 24-битная запись имеет 16 777 216 шагов.
Чем больше битов и/или чем выше частота дискретизации, тем выше разрешение. Это переводит к 20-битной записи 96 кГц, имеющей примерно 33-кратное разрешение 16-битной записи 44,1 кГц. Не маленькая разница. Так почему же 24-битная запись 96 кГц звучит только немного лучше, чем 16-битный компакт-диск 44,1 кГц? Я отвечу на это позже в блоге.
DSD кодирует музыку с помощью модуляции плотности импульсов, последовательности однобитовых значений с частотой дискретизации 2,8224 МГц. Это означает 64-кратную частоту дискретизации CD, равную 44,1 кГц, но только одну 32 768-ю из всего 16-битного разрешения.
В приведенном выше графическом представлении PCM в виде двухосного квантования и DSD в виде одноосного квантования вы можете видеть, почему точность воспроизведения DSD гораздо больше зависит от точности отсчетов, чем PCM. Конечно, точность напряжения каждого бита так же важна в DSD, как и PCM, поэтому регулирование опорного напряжения одинаково важно в обоих типах преобразователей. Конечно, точность синхронизации во время процесса записи, которая выполняется в несколько раз большим разрешением, чем коммерческие записи DSD64 SACD и 24-битных записей 192 PCM, значительно важнее, чем точность синхронизации DSD или PCM во время воспроизведения.
Существуют другие форматы DSD, которые используют более высокие частоты дискретизации, например, DSD128 (он же двух-кратный DSD) с частотой дискретизации 5.6448 МГц; DSD256 (он же четырех-кратный DSD) с частотой дискретизации 11.2896 МГц; и DSD512 (он же восьмикратный DSD) с частотой дискретизации 22.5792 МГц. Все эти форматы DSD с более высоким разрешением были предназначены для студийного использования, а не для потребительского использования, хотя есть некоторые малоизвестные компании, продающие записи в этих форматах.
Обратите внимание, что двух, четырех и восьмикратные DSD могут быть кратными и 44,1 кГц, и 48 кГц для 100% преобразования DSD64 SACD до CD 44,1 кГц (кратность 44,1 кГц) или до 96 кГц и 192 кГц для формата PCM высокого разрешения (кратность 48 кГц).
Конечно, когда студии преобразуют 48 кГц в 44,1 кГц и наоборот, они вносят ошибки квантования. К сожалению, это часто случается со старыми записями, когда они выпускаются в ремастированной 24-192 версии, полученной из мастеров DSD64, такими компаниями, как Sony и другими, кто использовал для архивирования своих аналоговых мастеров в середине 90-х этот формат. Обратите внимание, что оптимальный формат HD PCM, который можно получить из мастера в DSD64, будет 24-бит 88,2 кГц. Любая частота дискретизации более 88,2 кГц или кратная 48 кГц, должна быть интерполирована (не очень хорошо). Но потребители требуют 24-бит 192 кГц версии всех своих любимых исполнителей, поэтому компании предоставляют их, несмотря на известные последствия.
Существуют три основные области, в которых PCM и DSD не достигли совершенства: ошибки квантования, шум квантования и нелинейность.
Ошибки квантования могут возникать по нескольким причинам. Одина из причин, которая была наиболее распространена в первые дни цифровой записи, был связана с тем, что разрешение было слишком низким. Подумайте о точках пересечения на листе миллиметровки. Вы не можете квантовать до доли бита, и вы не можете квантовать до доли частоты дискретизации. Вы можете квантовать только до значения, которое попадает в точки пересечения глубины в битах и частоты дискретизации. Когда значение аналогового сигнала попадает между двумя значениями квантования, цифровая запись в конечном итоге воссоздает звук с меньшей или большей по громкости и / или более медленной или более быстрой по частоте, искажая время, мелодию и интенсивность оригинальной музыки. Часто это создает неестественные, нечетные гармоники, которые приводят к жесткому, утомительному звуку, связанному с ранними цифровыми записями. Обратите внимание, что на графике ниже сплошная синяя линия представляет фактическую музыкальную волну, а черные точки представляют ближайшие значения квантования.
Хотя современные частоты дискретизации достаточно высоки, чтобы обмануть человеческое ухо, ошибки квантования все еще происходят при переводе из одного формата в другой. Например, когда Sony решила архивировать свои аналоговые мастер-библиотеки в DSD64 еще в 1995 году, они ошиблись, полагая, что эти мастера будут устойчивы к будущему и что эти мастера будут ориентированы на будущее и способны воспроизводить любой потребительский формат. Дело в том, что эти мастера могли только правильно воспроизвести формат, который был кратен 44,1 кГц. Таким образом, любая современная запись 96 кГц или 192 кГц, созданная из мастер-файлов DSD64, имеет ошибки квантования.
Это одна из тех вещей в индустрии звукозаписи, которые меня жутко бесят. Если 44,1 кГц был стандартом, разработанным для предотвращения ошибок на критичных звуковых частотах, то почему они начали использовать форматы кратные 48 кГц. Все, что им нужно было сделать, это использовать 88,2 кГц и 176,4 кГц в качестве современных потребительских форматов, и всего этого можно было избежать. Они создали DXD, студийный формат 24-бит 352,8 кГц, делимый на 44,1 кГц. Какой идиот решил взять за стандарт HD-звука 96-кГц и 192-кГц.
Фактическая причина использования 48 кГц связана с оптимальной синхронизацией с видео. Таким образом, имеет смысл иметь саундтреки из фильмов, записанные в формате кратном 48 кГц, например формат 24-бит 96 кГц, встроенный в 7.1-канальный звук на DVD и Blu-Rays. Но поскольку более 90% всех музыкальных записей продаются в формате 44,1 кГц на CD или DSD64 SACD, довольно нелепо предлагать любую HD-музыку в 96 кГц или 192 кГц в отличие от оптимальных форматов 88,2 кГц и 176,4 кГц HD. Но поскольку невежественные потребители требуют 192 кГц, ошибочно полагая, что это лучше, чем 176,4 кГц, это то, что делают звукозаписывающие компании.
Шум квантования неизбежен. Независимо от того, в каком формате вы оцифровываете, создаются ультразвуковые артефакты. Чем больше битов у вас есть, тем ниже уровень шума. Уровень шума снижается примерно на 6 дБ для каждого бита. Итак, как вы можете представить, 1-битный DSD имеет значительно больше ультразвукового шума, чем даже 16-битный PCM. С PCM вам приходится иметь дело со значительным шумом на частоте дискретизации. Вот почему Sony и Philips разработали компакт-диск с выборкой на частоте 44,1 кГц, что в два раза превышает предел слышимости человека на высоких частотах 20 кГц.
Поскольку шум квантования присутствует вокруг частоты дискретизации PCM записи, запись 44,1 кГц имеет шум квантования на одну октаву выше предела человеческого слуха 20 кГц. Этот шум квантования должен быть отфильтрован, поэтому все ЦАП имеют фильтр на выходе. Поскольку шум квантования всего на одну октаву выше слышимости, используемые фильтры должны иметь очень крутой наклон, чтобы не отфильтровывать желательные высокие частоты. Эти круто наклоненные низкочастотные цифровые фильтры обычно известны как фильтры » brick wall «.
Конечно, DSD64-это другая история: выше 25 кГц шум квантования резко возрастает, требуя гораздо более сложных фильтров и / или алгоритмов фильтрования шума. Когда вы фильтруете выход DSD64 с помощью простого фильтра нижних частот, результатом является искаженная фаза / время и некоторые довольно неприятные артефакты в звуковом диапазоне. Решение заключается в алгоритмах фильтрования шума, которые перемещают шум на менее слышимые частоты и / или более высокие частоты дискретизации. Вот почему появились форматы DSD128 (или двухкратный DSD) и DSD256 (или четырех-кратный DSD). Именно поэтому передовое программное обеспечение плеера, такого как JRiver, предлагает вывод двух-кратного DSD. Использование программного обеспечения плеера, которое повышает качество дискретизации DSD64 до DSD128 или DSD256, значительно улучшает производительность, помещая цифровые артефакты на октаву выше слышимости, позволяя использовать более продвинутые алгоритмы шумоподавления и менее агрессивные цифровые фильтры. Обратите внимание, что эти чрезвычайно высокие частоты дискретизации являются причиной того, что сверхточная синхронизация более важна в записях DSD, чем в PCM.
Джиттер может также возникать, когда тактовая частота преобразователя является непоследовательной, и нелинейность может возникать, когда напряжение преобразователя сдвигается на шаг. Вот почему мы так много слышим о «super clocks» и «femto clocks». Чем точнее отсчет, тем точнее аналоговый выход. Именно поэтому сверхвысокопроизводительные PCM-преобразователи, такие как Mystique от Mojo Audio, имеют способ регулировки напряжения старшего значащего разряда (MSB) на переходе через ноль для оптимизации линейности. Вопрос в том, почему другие компании не могут оптимизировать напряжение MSB в дополнение к этим super clocks, которыми так хвастаются многие компании?
Несмотря на маркетинговую шумиху, почти нет чистых записей DSD, доступных потребителям. Отчасти это связано с тем, что до недавнего времени не было возможности редактировать, смешивать и мастерить DSD-файлы. Таким образом, наиболее чистые записи DSD, которые коммерчески доступны, это редкие записи DSD, сделанные из прямой аналоговой записи, или те, которые записаны непосредственно в DSD без какого-либо постпроизводства. Есть несколько новых студийных программных пакетов, которые могут редактировать, микшировать и мастерить в DSD, но они довольно редки в отрасли и в основном используются небольшими звукозаписывающими компаниями. Большинство записей DSD, по сути, редактируются, смешиваются и осваиваются в 5-битном PCM (или Wide-DSD). Маркетинговая шумиха вокруг схемы получения формата DSD на риснке ниже, которая работает только в теории. Фу. секрет раскрыт.
Как видно из приведенной блок-схемы, большинство имеющихся в продаже записей DSD необходимо конвертировать туда и обратно в формат PCM, чтобы выполнять редактирование, микширование и мастеринг после обработки. В каждом из этих преобразований к записи добавляется больше шума квантования и / или ошибок квантования. Это заставляет задаться вопросом: зачем снижать производительность, добавляя дополнительный шаг преобразования в DSD, когда мастер уже в PCM?
Маловероятно, что какая-либо студия звукозаписи, использующая в настоящее время Wide-DSD для редактирования, микширования и мастеринга, когда-либо обновит программное обеспечение, которое сможет редактировать, микшировать и обрабатывать в настоящем DSD, поскольку DSD на самом деле является устаревшим форматом. Даже Sony больше не поддерживает DSD. Современный формат, на который, вероятно, перейдут студии звукозаписи, это MQA, 24-битный формат сжатия PCM 192 кГц, который требует значительно меньшей пропускной способности для потоковой передачи, чем обычный PCM. Вот почему сервисы потоковой передачи HD-музыки, такие как Roon и Tidal, переходят на MQA для ультра-HD. Таким образом, с изобретением сжатия MQA, PCM быстро становится приоритетным музыкальным HD форматом.
Еще один распространенный маркетинговый миф о DSD против PCM заключается в том, что, когда проводились слепые тесты на прослушивание, сравнивающие DSD с PCM, был достигнут консенсус в отношении того, что PCM обладает утомительным качеством, а DSD имеет более аналоговое качество. Это утверждение было тотальным маркетингом BS. Одним из способов распространения этой маркетинговой лжи были гибридные SACD с DSD64 и 16-битной PCM с частотой 44,1 кГц на одном диске. Дорожки DSD64 имеют примерно 33-кратное разрешение 16-разрядных дорожек 44,1 кГц, что позволяет сделать звучание DSD лучше по сравнению с PCM. Правда в том, что в недавних слепых тестах они доказали, что PCM и DSD с высоким разрешением статистически неотличимы друг от друга. Учитывая, что почти все записи DSD были отредактированы, сведены и обработаны в PCM, это неудивительно.
Тогда есть различия в способах работы микросхем ЦАП. Большинство современных чипов ЦАП являются однобитными или сигма-дельта. Большинство современных однобитных микросхем ЦАП могут декодировать несколько форматов файлов, включая PCM, DSD и Wide-DSD. Конечно, когда они декодируют PCM, однобитный чип ЦАП должен сначала преобразовать его в DSD, собственный формат чипа. Другая причина распространенного заблуждения о том, что DSD работает лучше, чем PCM, связана с низким качеством преобразователей PCM в DSD в реальном времени, встроенных в собственные однобитовые микросхемы ЦАП DSD.
С другой стороны, существуют многоразрядные микросхемы ЦАП R-2R. Немногие компании по-прежнему производят многобитовые микросхемы ЦАП, потому что их производство намного дороже, чем однобитных микросхем ЦАП. Многобитовые микросхемы ЦАП оптимизированы и могут декодировать только форматы PCM. Конечно, есть некоторые ЦАПы, которые используют многобитовые микросхемы ЦАП с входными каскадами ПЛИС, которые преобразуют DSD в PCM, но сами многобитовые микросхемы ЦАП не могут декодировать DSD.
Исторически сложилось так, что большинство решений, связанных с массовыми записями, основывались на удобстве потребителя и более высокой прибыли, а не на технических преимуществах и более высокой точности воспроизведения.
Родные микросхемы ЦАП РСМ R-2R и схемы, которые их поддерживают, стоят значительно дороже в производстве и значительно больше по размеру, чем родные однобитовые микросхемы ЦАП DSD. Это одна из основных причин того, что однобитные микросхемы ЦАП сегодня используются чаще.
Форматы PCM и DSD с высоким разрешением сопоставимого разрешения статистически неотличимы друг от друга в слепых тестах на прослушивание.
Чистые записи DSD, как показано на схемах, используемых в рекламе DSD, практически отсутствуют. В настоящее время существует очень мало студий звукозаписи, которые могут редактировать, микшировать или управлять DSD. Высококачественные 5-битные и 8-битные PCM (Wide-DSD) используются для записи, постпроизводственного редактирования, микширования и мастеринга практически всех современных записей DSD.
Когда файл PCM воспроизводится на собственном однобитном преобразователе DSD, однобитный чип ЦАП должен преобразовывать PCM в DSD в режиме реального времени. Это одна из основных причин, по которой люди утверждают, что DSD звучит лучше, чем PCM, хотя на самом деле микросхема в большинстве современных однобитных ЦАП плохо справляется с декодированием PCM.
Разрешение DSD64 SACD примерно в 33 раза превышает разрешение 16-битного компакт-диска с 44,1 кГц, примерно такое же разрешение, как у 24-битной записи PCM 96 кГц, и менее чем вдвое меньше, чем у записи 24-битной записи PCM 192 кГц.
Треки DSD64 на гибридных SACD имеют примерно 33-кратное разрешение 16-битных дорожек PCM с частотой 44,1 кГц. Это было сделано нарочно, чтобы они могли продавать больше SACD-плееров, обманывая потенциальных клиентов, полагая, что они делают справедливое сравнение, когда проигрывают музыку с одного и того же диска.
MQA, новый современный высокопроизводительный формат сжатия звука, который используется потоковыми службами HD, такими как Roon и Tidal, декодирует до 24-бит 192 кГц PCM.
DSD имеет значительно более высокий шум квантования, чем PCM, и шум намного ближе к слышимым частотам, что требует значительно более сложных цифровых фильтров, а также алгоритмов фильтрования шума и повышения частоты дискретизации. Алгоритмы, используемые родными ЦАПами DSD, часто приводят к чрезмерному сглаживанию звука без той же оперативности, артикуляции и гармонической когерентности, присущих ЦАПам R-2R.
Настоятельно рекомендуется использовать компьютерный музыкальный сервер с программным обеспечением проигрывателя, способным преобразовывать PCM в DSD и повышать частоту дискретизации по крайней мере до двукратного DSD, поскольку он помещает шум квантования DSD64 SACD на октаву выше звуковых частот и позволяет лучше применять цифровые фильтры. Двукратный DSD имеет большую часть шума квантования около 50 кГц, что довольно близко к той же частоте, что и большинство шумов квантования в записи PCM с частотой 44,1 кГц, которая сосредоточена на частоте около 44,1 кГц.
Чтобы получить максимально возможную производительность, ЦАП должен воспроизводить свой собственный формат, а не позволять микросхемам ЦАП и ПЛИС преобразовывать форматы файлов в режиме реального времени.
Несмотря на то, что многие записи объявляются как 24-битные, все 24 бита динамического диапазона использовались только в студии звукозаписи для уменьшения шума квантования. Потребительская версия большинства так называемых 24-битных записей обрабатывается с динамическим диапазоном меньше, чем у 16-битной записи (96 дБ). Они просто заполняют некоторые MSB единицами, а некоторые LSB нулями, чтобы поднять общую громкость до нужного уровня.
Большинство записей поп-музыки задуманы так, чтобы они лучше всего звучали на автомобильной стереосистеме или портативном устройстве, а не на высококачественной аудиофильской системе. Общеизвестно, что артисты и продюсеры часто слушают треки на MP3-плеере или автомобильной стереосистеме, прежде чем одобрить финальный микс.
Качество записи играет гораздо более важную роль, чем формат или разрешение, в котором она распределяется. Чтобы увеличить прибыль, современные руководители звукозаписывающих студий настаивали на том, чтобы ошибки редактировались в пост-продакшн, что значительно ухудшало качество оригинальных мастер-лент.
Напротив, некоторые из моих любимых цифровых записей были созданы в цифровом виде из аналоговых записей 1950-х годов. Они не имеют такого низкого фонового шума, как современные записи DDD, но эти записи «золотой эпохи» часто делались за один раз с минимумом пост-продакшн редактирования. Этот метод записи старой школы дает естественный характер и когерентные гармоники в комнате, которые невозможно воспроизвести любым другим способом. Понятно, почему так много аудиофилов ценят эти записи.
Чем проще тракт прохождения сигнала и чем меньше шум источника питания, тем лучше цифроаналоговое преобразование. Отсюда и наше десятилетие одержимости ЦАПами без передискретизации R-2R и сверхмалошумящими блоками питания, которые используются в нашем Mystique DAC.
Бенджамин Цвикель (Benjamin Zwickel)
Владелец, Mojo Audio