Audio Basis - articles about audio
DSD конвертер - это программное обеспечение для конвертирования DSD аудио файлов в другие форматы и обратно. DSD аудиофайлы имеют расширение DSF, DFF, ISO. Как целевые и исходные форматы используются мультибитные: PCM (WAV, FLAC, AIFF, mp3 и пр.) файлы и CD-аудио диски. Также конвертер может изменять частоту дискретизации DSD файлов. Ниже мы рассмотрим, как работает этот конвертер.
Формат DSD это одно из применений сигма-дельта модуляции. В качестве частот дискретизации используются частоты кратные 44100 Гц:
Битовая глубина семпла 1 бит.
Программный DSD конвертер содержит внутри:
1. Модулятор мультибитного PCM в 1-битную сигма-делта модуляцию, или
2. Сигма-дельта (1-бит) демодулятор в мультибитнрый PCM, или
3. Оба: модулятор и демодулятор.
4. Ресемплер.
Модулятор DSD обеспечивает уменьшение количества бит. Это ведет к увеличению уровня шума (уровня ошибок).
Самая важная и полезная часть диапазона частот аудио сигнала- это 0 ... 20 кГц. Модуляция шума заключается в вытеснении энергии шума за в диапазон чатот выше 20 кГц (называется noise shaping [нойс шейпинг, изменение формы шума]).
Демодулятор обеспечивает фильтрацию этого шума. После фильтрации остается только полезный сигнал.
Структура DSD конвертера
Сигма-дельта модулятор (PCM в DSD) это достаточно сложный вид обработки аудио. Потому, что это система с обратной связью. Следовательно, она может потерять стабильность. Если сигма-дельта модулятор (DSD модулятор) теряет стабильность, необходимо перезапустить его. Как правило, модулятор не может вернуться в стабильное состояние без внешнего воздействия.
DSD модулятор
Создание сигма-дельта модулятора - это компромис между стабильностью и уровнем шума. При более значительном вытеснение энергии шума из слышимого диапазона, стабильность модулятора может ухудшиться. DSD модулятор может выйти из стабильного состояния при перегрузке.
Для обеспечения личшего значения соотношения сигнал/шум и сохранения стабильности, частотный диапазом за границей слышимого диапазона должен иметь резерв по ширине. Это может быть достигнуто за счет увеличения частоты дискретизации 1-битного сигнала.
Увеличение частоты дискретизации - это простейший путь иметь более широкую рабочую полосу (полосу передаваемого сигнала) при более низком уровне шума.
К сожалению, я не знаю достаточно точно историю создания DSD, но, похоже, частота дискретизации DSD64 выбиралась для передачи полосы 20 кГц. Как правило, DSD демодулятор проще демодулятора PCM в аналоговый сигнал (см. здесь). Таким образом замена 44 kHz/16 bit to DSD64 may give some technical advantages for implementation.
Например, для передачи сигнала с полосой 100 кГц с сохранением или понижением уровня шума, простейший путь - это повышение частоты дискретизации.
Читать еще о сигма-дельта модуляторе >
Сигма-дельта демодулятор (DSD в PCM) или DSD демодулятор - это фильтр нижних частот, который удаляет модуляционный шум, расположенный выше слышимого диапазона.
DSD демодулятор
Этот фильтр характеризуется 3-мя параметрами:
Более широкая полоса частот позволяет понизить звон цифрового аудио фильтра, но пропускает больше энергии шума на выход DSD модулятора.
Если расширить полосу пропускания, энергия шума DSD тоже возрастет. Более узкая полоса снижает энергию шума на выходе демодулятора.
Таким образом, DSD демодулятор - это сбалансированное техническое решение.
Читать еще о DSD декодере >
Релемплинг DSD (или передискретизация) это цифровая обрабока сигналов. Выполнается с помощью кратного апсемплинга/даунсемплинга с цифровой фильрацией.
Перед конвертацией, DSD файл преобразуется без потерь в мультибитовый аудиопоток, подходящий для обработки. Этот поток обрабатываетсяи конвертируется обратно в DSD с помощью модулятора.
Ресемплинг 1-битового аудио ведет к небольшим потерям, сравнимым с потерями при ресемплинге PCM. Эти потери определяются качеством реализации обработок сигнала.
Однако, звуковоспроизводящая аппаратура может иметь различный уровень искажений на различных частотах дискретизации. Поэтому, ресемплинг можеть дать преимущество, если DSD конвертирован на частоту дискретизации, которая воспроизводится данным ЦАП (DAC) с минимальными искажениями.
Ресемплинг DSD аудио файла для частоты дискретизации,
на которой используемый DAC имеет минимальные искажения
Программное обеспечение DSD конвертера может содержать:
Звуковоспроизводящая аппаратура может иметь различный уровень искажений для различных режимов ЦАП (DAC). Режим ЦАП - это сочетание частоты дискретизации, битовой глубины, вида модуляции (PCM/DSD).
Передискретизация DSD, конвертирование PCM в DSD и DSD в PCM может дать преимущества, если DAC имеет минимальные искажения для целевого формата (выходного формата) конвертера.
Январь 12, 2022 обновление | с Апроель 8, 2017
