audio file converter for music production and hi‑end audio
ISO DSF DFF WAV FLAC AIFF ALAC mp3 ...
ENG
Follow
Audiophile Inventory on YouTube Audiophile Inventory on Facebook Audiophile Inventory on Twitter Audiophile Inventory on Instagram Audiophile Inventory on Pinterest Audiophile Inventory on Telegram

DSD формат аудио | Простое объяснение | Прочтите это сейчас >

Audio Basis - educational articles
DSD  (Direct Stream Digital) - это формат аудио записей высокого разрешения. Читайте о сравнении качества звука DSD и PCM, ЦАП/DAC ► проигрывателях ► конвертерах ► форматах файлов ► редактировании ► и других вопросах...
Посмотрите и поделитесь: Что такое DSD аудио? Видео-объяснение (русские субтитры)
 

Смотрите и делитесь: сравнение DSD vs FLAC (русские субтитры)
 

Также прочтите DSD vs FLAC (на русском) >

 

1. Параметры DSD

Характеристики DSD
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

Direct Stream Digital является обним из аудиофильских форматов высокого разрешения (high resolution audio). Он был создан для улучшения динамического диапазона  CD-аудио в слышимой частотной области звука.

Читайте далее о вопросах качества звука (шум, битовая глубина, полоса, частота дискретизации DSD audio по сравнению с PCM).

 


 

2. 1-бит и шум

 

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

 

Нойз-шейпинг спектра 1-битного сигнала

 

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)

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] >

 

 

3. Частоты дискретизации

 

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.

Также в качестве основы может быть использовано 48000 кГц. С технической точки зрения не существует ограничения на частоту дискретизации сигма-дельта модулированного сигнала. Но возможно возникновение проблем с совместимостью.

 

 

4. Перегрузка и устойчивость

 

Когда разрабатывается сигма-дельта модулятор, инженеры обращают особое внимание на:

  • уровень шума в слышимом звуковом диапазоне и
  • устойчивость к перегрузке.

Для решения этих проблем разработчики могут варьировать:

  • битовой глубиной,
  • частотой дискретизации,
  • нойз-шейпингом.

 

Эти параметры должны рассматриваться в связи друг с другом.

 

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.

Более крутой нойз-шейпинг увеличивает вероятность срыва стабильности работы сигма-дельта модулятора при перегрузке на входе.
Когда модулятор в нестабильном состоянии, на его выходе отсутствует сигнал или генерируются колебания.
После срыва стабильности модулятор должен быть принудительно перезапущен.

Устойчивость сигма-дельта модулятора к перегрузке

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.

Энергия - это площадь фигуры, заключенной между линеей спектра и горизонтальной осью в полосе 0 ... [частота дискретизации]/2.

 

Частота дискретизации и уровень шума квантования

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.

 

 

5. DSD в цифрах

 

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)

Уровень шума в слышимом диапазоне почти не зависит от демодулятора. Но уровень шума должен быть максимально подавлен вне этой полосы. Так как ультразвуковой шум может привести к интермодуляционным искажениям.

 

Читайте о  DSD vs DSF vs DFF >

 

 

6. DSD vs PCM

 

Direct Stream Digital (сигма-дельта модуляция) очень похожа на импульсно-кодовую модуляцию (PCM), но форма спектра уровня шумов квантования изменена для уменьшения уровня шума в звуковом диапазоне.

Также возможно применение нойз-шейпинга для обычной PCM. Но разница заключена в запасе полосы для "выталкивания" энергии шума из звукового диапазона.

 

DSD против PCM

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.

 

Читайте подробности здесь >

Посмотрите статью с инфографикой DSD против FLAC >

Читайте статью о ЦАП >

 

 

7. Форматы сжатия DSD

 

  1. Сигма-дельта модуляция реализована как оптический диск SACD (Super Audio CD).
  2. Этот же вид модуляции содержится в файлах DSF, DFF, SACD ISO (SACD образ диска).
  3. WAV, AIFF, FLAC контейнер с DoP-упакованным  (DSD over PCM, DSD через PCM) содержимым.

SACD диск может быть конвертирован без потерь (losslessly) в SACD ISO файл [1], [2], [3].

SACD ISO файл может быть распакован без потерь в DSF или DFF файлы.

Читайте подробности о файлах DSF и DFF.

1-битные аудио файлы (DSF, DFF, SACD ISO) и диски могут быть сжаты по размеру с помощью метода DST (Direct Stream Transfer).

DoP -  это открытый протокол, который позволяет запаковывать 1-битное аудио в мультибитный формат для совместимости с программами и аппаратурой [4]. DoP не может быть воспроизведен как обычный PCM.

 

Также 1-битное аудио может вещаться через сеть.

Несжатое DSD64 требует пропускную способность 2.7 Мбит/с = 44100 Гц * 64 / 1024 / 1024.

 

Источники, носители Direct Stream Digital

Источники, носители Direct Stream Digital

 

Также связка индексного файла CUE и DSF/DFF аудио файла может содержать 1-битный альбом.

 

 

8. DSD проигрыватели

 

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 >

 

9. DSD конвертеры

 

DSD конвертеры предназначены для:

Прочитайте как работают DSD аудио конвертеры здесь >

 

Список конвертеров (конвертируют все или некоторые виды DSD файлов [DSF, DFF, SACD ISO])

 

 

10. Редактирование DSD

 

Читайте основную статью о редактировании DSD >

DSD редактирование достаточно сложный процесс по причине модулирующего шума в области высоких частот. Нелинейные обработки могут привести к слышимым продуктам интермодуляционных искажений ультразвукового шума.

В настоящее время автор не располагает информацией о "естественной" (native) обработке аудио 1-бит (например: изменение уровня, ресемплинг и пр.) без конвертации 1-бит в мильтибитный формат и обратно. Кроме слияния/разрезания аудио файлов.

 

Читайте статью DSD против DSF против DFF >

 

Редактирование DSD

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.

Смотрите и делитесь: эксперимент в удалением высокочастотного шума
 

 

 

 


Читайте статьи

 

 

Тестовая DSD музыка (скачать)

 

Формат DSD - скачать аудио семплы (музыка и тестовые сигналы):

  1. Музыка в формате DSD c сайта #1
  2. Музыкальные семплы DSD скачать c сайта #2
  3. Простые тестовые сигналы (dsf)

Посмотрите еще больше ресурсов DSD загрузок >

 

Заключение

 

DSD - это 1-битный hi-fi формат аудио данных, основанный на сигма-дельта модуляции.

При одинаковый частоте дискретизации и битовом разрешении этот формат может иметь различное качество звука в зависимости от реализации модулятора и демодулятора.

DSD цифро-аналоговый преобразователь может быть реализован проще, чем PCM ЦАП. Это, потенциально, позволяет получить лучшее качество более простым способом.

DSD может быть редактирован через конверсию 1-бит в мультибит и обратно. Редактирование DSD имеет потери качества, кроме простого слияния/разрезания.

 

Автор: Юрий Корзунов, разработчик в Audiophile Inventory

 


Читайте еще об 1-битном формате:

 

 


Ссылки

  1. SACD ISO ripping (way #1)
  2. SACD ISO ripping (way #2)
  3. SACD ISO ripping (way #3)
  4. DoP specification

 

 

What is DSD audio?

 

 


Прочтите статьи

Авторское право © Yuri Korzunov
["Audiophile Inventory" (since 2011), "AudiVentory", "Audiophile Inventory by AudiVentory.com".
Также "Audiophile Inventory by AudiVentory.com" (прежде "Audiophile Inventory") охраняемое коммерческое обозначение],
2010-2019. Все права защищены.
Все цены на этом сайте в долларах США без учета НДС (V.A.T.) и других применимых налогов. Эти цены являются рекомендованными. Вся информация на этом сайте предназначена только для ознакомления и не является публичной офертой.

Site map      Terms and Conditions