Аббревиатура | Direct Stream Digital |
Метод кодирования аудио данных | сигма-дельта модуляция (читайте подробности и смотрите видео) |
Битовая разрядность | 1 бит или выше (читайте подробности о качестве звука) |
Частота дискретизации | DSD 64 (2.8 МГц), DSD 128 (5.6 МГц, double), DSD 256 (11.2 МГц, quad), etc. (читайте подробности) |
Количество каналов | Стерео и многоканальный |
Носители | SACD оптический диск, включая hybrid SACD (с CD-аудио слоем), компьютерные файлы [SACD ISO (риппинг альбомов с SACD) и DSF, DFF, CUE+DSF/DFF] (читайте подробности) |
Спецификация | «Scarlet book» (1999) |
Использование | Производство музыки, домашнее hifi/hiend аудио |
Как правило, этот формат имеет битовую глубину 1 бит. Поэтому уровнень шума значителен из-за ошибок квантования. Для снижения уровня шума в низкочастотной слышимой области используется нойз-шейпинг. Нойз-шейпинг (noice shaping, управление формой спектра шума) — это перенос энергии шума из слышимой частотной области в область ультразвука.
Нойз-шейпинг (НШ) спектра 1-битного сигнала. Сигма-дельта модуляция
В левой части изображения спектр шума имеет уровень соизмеримый с уровнем 1-битного музыкального сигнала. Устройство (или цифровая обработка), называемое сигма-дельта модулятор, «выдавливает» энергию шума из слышимой частотной области 0 … 20 кГц в область ультразвука. Когда такая 1-битная запись проигрывается, низко-частотный фильтр вырезает «усиленный» высокочастотный шум.DSD DAC (декодер , демодулятор)
Таким образом, уровень шума 1-битного сигнала после нойз-шейпинга (сигма-дельта модуляции) становится сравнимым с уровнем шума мультибитного сигнала PCM (импульсно-кодовая модуляция). То есть 1-битная сигма-дельта модуляция может иметь разрешение аудио одинаковое с мультибитным сигналом. Читайте подробности и смотрите видео здесь Читайте DSD или FLAC [Сравнение, Инфографика, Объяснение] > DSD формат использует стандартный ряд частот дискретизации основанный на 44100 Гц:- DSD64 = 44100 * 64 = 2 822 400 Гц = 2.8 МГц
- DSD128 = 44100 * 128 = 5 644 800 Гц = 5.6 МГц
- DSD256 = 44100 * 256 = 11 289 600 Гц = 11.3 МГц
- DSD512 = 44100 * 512 = 22 579 200 Гц = 22.6 МГц
- DSD1024 = 44100 * 1024 = 45 158 400 Гц = 45.2 МГц
- и т. д.
- уровень шума в слышимом звуковом диапазоне и
- устойчивость к перегрузке.
- битовой глубиной,
- частотой дискретизации,
- нойз-шейпингом.
Битовая глубина
Увеличение битового разрешения уменьшает шумы квантования (шумы ошибки квантования).Нойз-шейпинг
Нойз-шейпинг «выталкивает» энергию ошибки квантования из слышимого диапазона. Для «выталкивания» большего количества энергии нужно более крутой нойз-шейпинг.Устойчивость сигма-дельта модулятора к перегрузке
Частота дискретизации
Более высокая частота дискретизации уменьшает уровень спектра ошибки квантования. Потому, что энергия шума распределяется в более широкой полосе. Это позволяет использовать более пологий нойз-шейпинг.Частота дискретизации и уровень шума квантования
В правой и левой частях изображения площади фигур шума одинаковы. Но фигура, более растянутая по горизонтальной оси, дает более низкий уровень шума. Увеличение частоты дискретизации позволяет снизить уровень шума в полосе слышимого звука. Это позволяет уменьшить крутизну нойз-шейпинга и увеличить устойчивость модулятора к перегрузке.Resume
Мы можем видеть, что более низкий уровень шума и более высокая устойчивость модулятора к перегрузке на входе могут быть достигнуты разными путями. Например, лучшее качество звука — это вопрос реализации нойз-шейпинга при имеющихся битовом разрешении и частоте дискретизации. Но, с другой стороны, возможно увеличить частоту дискретизации и/или количество бит для снижения ошибки квантования (уровня шума) без улучшения метода нойз-шейпинга. Профессиональные аудио модуляторы имеют уровень шума в слышимом звуковом диапазоне для частот дискретизации:- DSD64 около -125 … -145 дБ (сравнимо с PCM 24 бит)
- DSD128 около -165 дБ (лучше, чем PCM 24 бит)
- DSD256 и выше около -170 … -200 дБ (сравнимо с PCM 32 бит)
DSD против PCM
PCM имеет меньший резерв полосы (выше звукового диапазона), чем сигма-дельта модуляция, и это обусловлено более высокой битовой глубиной и переходной полосой выходного фильтра ЦАП (цифрово-аналогового преобразователя). Нойз-шейпинг также может быть использован и для импульсно-кодовой модуляции. Таким образом, формат сам по себе не имеет преимуществ. Но его реализация может иметь различия в качестве звука. Декодер сигма-дельта модуляции (демодулятор) является 2-позиционым (1 / -1) формирователем напряжения и фильтром низких частот. Он проще PCM демодулятора. Потому, что импульсно-кодовый демодулятор содержит либо резисторную матрицу для формирования напряжений (R2R) или цифровой сигма-дельта модулятор с 1-битным декодером. Таким образом у нас есть больше возможностей сделать DSD ЦАП (DAC)более дешевым и лучшим по качеству, чем мультибитный ЦАП.- Сигма-дельта модуляция реализована как оптический диск SACD (Super Audio CD).
- Этот же вид модуляции содержится в файлах DSF, DFF, SACD ISO (SACD образ диска).
- WAV, AIFF, FLAC контейнер с DoP-упакованным (DSD over PCM, DSD через PCM) содержимым.
Источники, носители Direct Stream Digital
Также связка индексного файла CUE и DSF/DFF аудио файла может содержать 1-битный альбом. Для вопроизведения DSD на компьютере используются программные аудио плееры. Они могут проигрывать один или несколько 1-битных форматов файлов. Аппаратные DSD проигрыватели могут проигрывать как оптические SACD диски, так и файлы DSF, DFF. 1-битные файлы могут быть воспроизведены непосредственно через DSD ЦАП/проигрыватель или конвертированы в PCM «на лету» для проигрывания с помощью PCM ЦАП. О конвертировании SACD читайте здесь 1-битное проигрывание может быть реализовано через специальный ASIO-драйвер (программные) под Windows, включая DoP (DSD over PCM) формат упаковки аудио (пример). Оптический SACD диск может быть проигран на аппаратном плеере. Автор не располагает информацией о доступных SACD-приводах для обычных компьютеров, чтобы воспроизводить SACD оптические диски. Стерео проигрыватель может на лету конвертировать (downmix) многоканальный звук в стерео. Как альтернатива, многоканальные файлы могут быть предварительно конвертированы в стерео. Это позволяет сэкономить ограниченное место на жестком диска портативного проигрывателя аудио (DAP). Даунмикс является обработкой с потерями. Его качество зависит от конкретной реализации. Читайте еще об аудио плеерах здесь > и здесь > DSD конвертеры предназначены для:- преобразования DSD в PCM,
- преобразования PCM в DSD,
- конвертации SACD ISO в DSD,
- преобразования SACD ISO в PCM,
- ресемплинг 1-битного аудио,
- изменение уровня громкости,
- нормализация уровня громкости,
- подавление щелчков на границах треков,
- другие обработки.
Список конвертеров (конвертируют все или некоторые виды DSD файлов [DSF, DFF, SACD ISO])
- AuI ConverteR 48×44
- Audiogate
- dff2dsf
- iso2dsd
- JRiver
- Foobar2000
- TASCAM Hi-Res Editor
Редактирование DSD
PCM в данном контексте может быть рассмотрено, как «мультибитное DSD». Импульсно-кодовая модуляция не обязательно обозначает «24 бит / 352 кГц» и т.п. Автор рекоммендует использовать 32- or 64-bit float (с плавающей запятой) форматы. Рассматриваемый PCM содержит высокочастотный модуляционный шум. Но, для конвертирования этого «мультибитного DSD» в 1-бит необходима модуляция с нойз шейпингом. Потери при редактировании с 1-бит/мультибит преобразованием примерно сравнимы с ресемплингом. Звукозаписывающие студии могут распространять DSD записи без редактирования. Также существует DXD формат. Это PCM (как правило, «24 bit / 352 kHz» и т.п.) с высокими частотами дискретизации, битовыми разрешениями и «наследственным» высокочастотным шумом DSD. К сожалению, этот шум может привести к слышимым продуктам нелинейных искажений. рекомендуется вырезать (фильтровать) этот шум перед нелинейными обработками.- Музыка в формате DSD c сайта #1
- Музыкальные семплы DSD скачать c сайта #2
- Простые тестовые сигналы (dsf)
Читайте статьи об 1-битном формате
- DSD vs. PCM. Real competitors? >
- DSF vs PCM. What is common base? >
- DSD Decoder Audio >
- How work sigma delta modulation in audio >
- DSD Converter of Audio Files: What Inside? >
Ссылки