что такое дсд формат
DSD-конвертация: фейк или благо?
Рекламные анонсы ЦАПов часто хвастают поддержкой DSD, хотя новых DSD-релизов в этом формате выходит даже меньше, чем кассет. Однако существует и другая почетная ипостась для этого режима — облагораживать дубовость PCM-формата.
Пожалуй, ни один цифровой аудиокодер не был окутан одеялом противоречивых слухов и домыслов. Одни говорят, что DSD — это наиболее близкий к аналогу формат, другие, что Sony нельзя верить, третьи — что редактировать его невозможно, а потому все SACD — это фейк. Четвертые уверены в том, что SACD скопировать невозможно, пятые — что возможно. Словом, в этот раз я решил испытать DSD на тестовом стенде лично.
Речь пойдет не о сравнении коммерческих фонограмм, изданных в PCM- и DSD- формате. Это уже все было. Куда больший практический интерес представляет идея конвертации вообще любой музыки в DSD с последующим воспроизведением. Ранее я уже сталкивался с тем, что даже китайский нонейм лучше обрабатывал PCM-поток, если он был предварительно закодирован и поступил на чип в DSD-виде. К этому времени ряд производителей позволил выполнять эту процедуру не внешней программой, а непосредственно на уровне железа аудиокомпонента, так что настал момент изучить это явление с линейкой.
В роли линейки, как всегда, выступит наша стандартная RMAA-процедура. Разработчики по понятным причинам не предусматривали в ней тесты в DSD-домене — его нельзя «посчитать». Но можно «посчитать» аналоговый выхлоп источника, воспроизводящего DSD. Разумеется, это должен быть ЦАП высокого класса с минимумом собственных искажений, чтобы тонко отследить все отличия.
Эта роль сегодня предназначается новенькому TEAC UD-505 с новейшими чипами Asahi Kasei AK4497. В числе различных вариантов апсемплинга UD-505 предлагает закинуть в DSD256 или DSD512 любой сигнал, хоть с Bluetooth-приемника. Вот и запустим в таком режиме тестовый RMAA-трек с дискретностью 24 бит / 44 кГц.
В первой колонке приведены результаты работы ЦАПа в PCM-режиме с цифровым фильтром SD (т.е. Short Delay) Sharp. Если судить только по цифрам, то TEAC в роли самостоятельного DSD-PCM конвертера выступил хуже всех. Хотя апсемплирование ориентировалось на рекордные частоты DSD256 (11,2 МГЦ) и DSD512(22,4 МГц); по сравнению с оригиналом уровень шумов вырос почти на 20 дБ. Динамический диапазон 24-битного сигнала сократился до 99 дБ, а это практически CD-разрешение. Изменилась и АЧХ, которая своим спадом теперь больше напоминает работу ЦАПа в NOS-режиме.
Теперь сравним еще пару вариантов DSD-воспроизведения. Вторым выступит еще раз TEAC, но теперь конвертация будет проведена аудиоредактором Tascam Hi-Res Editor. Программа позволяет получить на выходе DSD-файлы из РСМ-оригиналов. А третьим вариантом будет конвертация PCM-DSD «на лету», выполненная силами софта плеера Jriver. Забегая вперед спешу сообщить, что хотя сигнал снимался с одного и того же выхода ЦАПа, во всех случаях были получены совершенно разные результаты. Вот вам и «дельта-сигма, которая и в Африке дельта-сигма».
Здесь еще следует добавить, что количество замеров удвоилось из-за того, что UD-505, в свою очередь, имеет два фильтра для DSD-декодирования — wide и narrow. И если в случае аппаратного апсемплинга на UD-505 их работа не слишком отличалась друг от друга, то воспроизведение «чужих» DSD выявило заметную разницу.
Из эксперимента были исключены режимы DSD256 и DSD512, поскольку в сравнении с младшими они не продемонстрировали прибавки в качестве, а апсемплирование до DSD512 на Jriver еще и перегружало процессор компьютера, вплоть до выпадений звука.
Итого: рассматриваем работу двух режимов DSD64 (2,8 МГц), DSD128 (5,6 МГц), пропущенных через фильтры wide и narrow у TEAC UD-505. Вот, кстати, официальные параметры указанных фильтров из мануала к ЦАПу:
Начнем с базового DSD64 (2,8 МГц). Кривые АЧХ показывают, что у всех сигналов имеется некая общая точка в районе 4,4 кГц, где они все сходятся, а затем разбегаются в разные стороны. Оригинал PCM (серый график) имеет небольшой подъем в области ВЧ из-за Sharp-фильтра — это вот такая имеется особенность AK4497 в данном режиме. Подъем небольшой, менее 0,25 дБ, я специально увеличил шкалу для наглядности разницы.
Различия работы wide- и narrow-фильтра уже не столь очевидны на частоте 5,6 МГц, но на картинках по-прежнему четко видна разница подходов Jriver и Tascam Hi-Res Editor. У Jriver АЧХ ближе к оригинальному PCM, при этом у всех вариантов графики шумов слились воедино. Нойз-шейпинга уже не видно — он вынесен за пределы слышимого диапазона 20 кГц.
Какие можно сделать выводы? Как видим, даже такой, казалось бы, устойчивый к трансформации формат демонстрирует на выходе совершенно разное поведение. Т.е. кодеры и декодеры DSD могут работать по нескольким протоколам. Имеет ли смысл пробовать DSD как промежуточный контейнер перед подачей РСМ-оригинала на ЦАП? Короткий ответ — да, имеет смысл пробовать. DSD128 (5,6 МГц) обеспечивает формально сопоставимые с РСМ показатели базовых измерений RMAA. Использование более высоких частот дискретизации в DSD не имеет смысла при хранении данных и не демонстрирует своих преимуществ с точки зрения аудиоопыта. И здесь (кроме приведенных цифр) следует поделиться личными впечатлениями как слушателя.
Возможно, это не столь очевидно из приведенных замеров RMAA, но у DSD, несомненно, есть свой почерк и подход к звуку. Дело в том, что микрофон и человеческое ухо «воспринимают» звучание по-разному. В PCM Hi-Res-разрешение фонограммы растет единым фронтом. Микрофон с одинаковым усердием потащит в запись и полезную музыкальную фактуру, и вредные артефакты и переотражения. А потому даже на очень детальных акустических записях нас не покидает ощущение присутствия при некоем «искусственном событии».
Ключевой момент DSD-процесса, что он как бы, наоборот, скрадывает «лишнюю» реверберацию, извлекая главный солирующий инструмент. Сложно прокомментировать эту особенность в рамках технического инструментария. Вероятно, речь идет об определенных временных характеристиках сигнала, что в комбинации с нойз-шейпингом дает ту специфику обращения с музыкальным тембром, которая так угодна человеческому уху.
Все, кто бывал в концертном зале, помнят, что там нет никакой «сцены» и других характеристик, которыми принято оперировать в аудиожурналистике. В жизни звук, как дух святой, живет где хочет. Вы можете сидеть не в самом удачном ряду, но прекрасно сфокусируетесь на первых тихих звуках виолончели. Этот момент «узнавания» весьма важен. А вот после микрофона РСМ-рекордера данное мгновение будет описано не столь драматично: к шорохам зала просто «прибавится» еще и музыкальный инструмент, который постепенно перекроет их по громкости. Понимаете разницу событий? В этом смысле избирательная тактика DSD стоит несколько ближе к реальному слуховому опыту, чем PCM.
И именно поэтому я бы рекомендовал DSD только для записей натуральных инструментов — симфонических, камерных и других ансамблей, где не было дополнительной обработки студийной машинерией. Не зря Кевин Грей говорил, что студийный микс в DSD не похож на то, что они слышали за консолью. Да, это правда. DSD снижает остроту студийного глянца. Многоканальным, эквализованным, отфильтрованным и компрессированным на различных уровнях фонограммам DSD не нужен. Ну, или нужен по крайней мере для маскировки слишком агрессивного мастеринга. Поэтому пользуйтесь DSD с удовольствием, но не забывайте периодически его отключать!
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
Hi-Fi и High-End техника или энциклопедия звука и видео
ЗВУКОМАНИЯ
Hi-Fi и High-End техника или энциклопедия звука и видео
Формат DSD как прослушать?
Формат DSD как прослушать?
Формат DSD серьезный соперник в выборе аудио форматов высокого разрешения. Иногда формат DSD критикуют за его излишние высокие частоты. Но все ЦАПы ограничивают количество шума, которые на самом деле проходит через аналоговую часть.
Формат DSD как послушать?
Этот шум, как правило, не коррелирует с музыкальным сигналом и поэтому он легко усвояемый для нашего психоакустического слухового аппарата, но большинство слушателей даже не услышат эти шумы. Двойная работа формата DSD решает эту проблему путем восходящего шума на частотной оси примерно на 20 кГц, таким образом, уменьшает абсолютный шум на высоких частотах довольно быстро.
Как компьютерная платформа делает выбор не в пользу одного конкретного
формата над другим, так и все решения для инженера звукозаписи, есть также выбор, в каком аудиоформате использовать запись для каждого приложения. Все меньше и меньше людей слушает сжатые форматы мп3 и прочий хлам, люди начали понимать и слышать разницу в качественном звуке, сейчас уже началась эпоха загрузок звука с высоким разрешением для компьютера. В сочетании с внешним ЦАП и настроенным для воспроизведения высококачественного звука компьютером это может быть мощной аудио платформой для любого аудиофила.
Различные форматы высокого разрешения, которые используются в настоящее время могут иметь очень разные скорости передачи, которые влияют на время, необходимое для загрузки файлов из Интернет.
Здесь перечислены различные форматы и файлы их размеров для 3-минутной песни и время загрузки, предполагается соединение с Интернет 5Mb/sec.
Как проигрывать DSD файлы
Компьютер является очень хорошей платформой для чтения файлов, ПК предлагает различные возможности для управления, к примеру, пульт дистанционного управления. Едва ли какая-либо другая машина может предложить замену объема памяти, возможность модернизации, простоту использования и управляемости с помощью планшетного компьютера или даже смартфона. Но тем не менее, компьютер, как правило, не очень хорошая платформа для объединения с аналоговыми аудиосигналами. Впрочем, дисководы, процессоры, вспомогательные процессоры, генерирующие механические и электрические шумы и работающие на асинхронных тактовых сигналах — это все будет иметь очень негативное влияние на аналоговый звуковой сигнал, если он будет слишком близко располагаться в этой шумной обстановке. К счастью, эту проблему можно решить довольно легко, перемещая критический элемент, ЦАП, снаружи и подальше от компьютера. Это поднимает вопрос, о том, что лучшая связь между компьютером и внешним ЦАП должна быть высокого качества.
ЦАП Audiophile V2 на 9038 и клон FM711
В идеале требования к такой связи должно быть:
В стандартную комплектацию большинства распространенных компьютеров длинные кабели. Это плохо.
Наиболее распространенные для аудио связи, которые мы уже знаем, такие как коаксиальный кабель, AES / EBU или Toslink все имеют некоторые ограничения. Никто из них не поддерживает DSD и никто из них не может справиться с образцами частот за пределами 192 кГц не добавляя второй кабель. К счастью, несколько аудио компании собрались вместе с парой крупных софтверных компаний в конце 90-х, чтобы определить протокол звукового канала, который может быть реализован в верхней части стандартного интерфейса USB. Этот протокол не имеет почти никакого ограничения на формат, частоту дискретизации или настройки. Это является стандартной процедурой для всех компьютеров, даже самых начальных версий.
Если вы хотите на будущее себе аудиосистему, то в стандарте у вас должен быть компьютер с внешним ЦАП USB.
Различные производители уже предлагают программное обеспечение для воспроизведения, поддерживающее с любой частотой дискретизации PCM, DSD.
После того как программа воспроизведения считывает DSD файл и отправляет данные на USB, где он затем получает сигнал для передачи через USB. Windows и операционные системы Apple OS реализовали драйверы с частичной поддержкой USB Audio спецификации:
Виндовс 7 реализует USB Audio очень плохо и не может поддерживать более 24/96kHz PCM. Нет вообще поддержки формата DSD. Другими словами.
НО!! К счастью, профессиональная аудио компания Steinberg создала звуковой драйвер интерфейса высокого уровня (ASIO), что не только поддерживает любую частоту дискретизации для PCM, но и для DSD. Он широко используется многими производителями, что уже стал де-факто стандартом в профессиональной аудио индустрии. Он также получает признание в среде аудиофилов.
Apple OS имеет встроенную поддержку любого формата PCM. К сожалению, хотя он не поддерживает DSD и в своем последнем выпуске ОС 10.7 удалены специальный режим («целый режим»). Поскольку Apple создает очень замкнутые системы, в отличие от платформы PC / Windows, единственный выбор в этот момент, чтобы проиграть DSD файлы изначально на внешний ЦАП, чтобы отправить биты DSD в контейнеры ИКМ так, что операционная система думает, что это PCM. Именно тогда то разработчиком программного обеспечения и производителем ЦАП использованы для реализации достаточно безопасные ограждения, никакой путаницы никогда не может произойти. Некоторые производители работают как одна команда, сделали всё чтобы стандартизировать общий метод для того, чтобы DSD могли бы проигрываться изначально через нормальные пути PCM без преобразования из DSD в PCM и обратно..
Платформа Linux также используется в музыкальных серверах, но если пользователь не является компьютере подкованным, потому как это не простая в настройке и программного обеспечения и поддержка драйверов. Насколько мне известно, нет программного обеспечения воспроизведения и отсутствие драйверов с поддержкой DSD и он не доступен для операционной системы в настоящее время.
Вывод
В то время как DSD по-прежнему используется на каждом SACD, он также может иметь дополнительный рост 
новой жизни как отдельный формат загрузки. Его качество звука делает его конкурентоспособным с любыми форматами высокого разрешения PCM, многие слушатели утверждают, что наилучшее. Его большая эффективность гарантирует успех в этом деле. Вчера любой аудио формат был сильно узко-специализирован на некотором типе аппаратного носителя (т.е. винил, CD, SACD и т.д.) и это мешало эволюцию форматов кодирования, в PCM или в DSD. Но сегодня мы вступаем в эру, где оборудование не навязывает те же ограничения. Стала возможность расширения благодаря программным управлением и компьютерными платформами. Это хорошо не только для хранения, обработки, простой функциональности воспроизведения, но и для физических связей (т.е. USB) на всем пути к месту, где музыка идет, в ЦАП.
внешний ЦАП Singxer SDA-2
Когда то формат кодирования пришлось адаптировать к аппаратному носителю, сегодня всё наоборот: аппаратный носитель адаптируется к формату кодирования. Другими словами современные компьютерные технологии могут вырасти так, что формат может быть стандартом. Сегодня это может быть сочетание высокой скорости PCM и DSD, завтра это может быть в основном DSD.
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.