DSD и PCM: Мифы и правда

DSD и PCM: Мифы и правда

Вступление

Direct Stream Digital (DSD) стал большим событием в мире хай-энд аудио. Упрощенное кодирование и декодирование, а также сверхвысокие частоты дискретизации обещают беспрецедентную производительность. Это то, чего мы так долго ждали или просто глобальная маркетинговая уловка? Эта статья отделяет рекламу от технических фактов. Я объясню, в чем преимущества DSD и чем лучше импульсная кодовая модуляция (PCM).

Если вы не склонны верить утверждениям, содержащимся в этой статье и противоречащим многим рекламным заявлениям, мифам и легендам в аудиофильской индустрии, не стесняйтесь проверять ссылки на материалы в конце статьи, написанные такими инженерами, как Dan Lavry и компаниями, которые производят электронику, используемую в студиях звукозаписи, таких как Antelope Audio.

Если вы не хотите слушать урок истории и разбираться со множеством технических данных, вы можете сразу перейти к выводам, где я затронул все основные моменты. А также вы также можете обратиться к другой моей статье на тему «24-битная иллюзия».

Краткая история:

В 1857 году Эдуард-Леон Скотт де Мартинвиль сконструировал так называемый «фонавтограф», который мог графически записывать звуковые волны. В начале 1877 года Чарльз Крос изобрел способ обратить этот процесс в фотогравировку, формирующую канавку. Эта канавка может быть прослежена стилусом, вызывающим вибрации, которые могут передаваться на диафрагму, создавая звуковые волны.

В конце 1877 года Томас Эдисон использовал теории Кроса, чтобы изобрести цилиндрический фонограф, позволяющий меломанам впервые послушать записанную музыку в своих домах. Можете ли вы представить современный цилиндрический фонограф?! Тангенциальная запись... нет дуговых ошибок ... нет ошибок вращения. Концепция была безупречна.

DSD и PCM: Мифы и правда, изображение №2
В 1887 году Эмиль Берлинер изобрел дисковый фонограф, уступающий цилиндрическому. Но поскольку диски намного дешевле в производстве, чем цилиндры, а также легко умещаются в витринах магазинов и могут включать в себя обложки и аннотации большего размера, они стали стандартом. Таким образом, началась длинная история индустрии музыкальных записей, которая в большей степени строилась на удобстве потребителей и получении хорошей прибыли, нежели на достижении максимальной точности аудио.

Цифровая революция не оказалась исключением. В 1979-ом году Philips и Sony совместно разработали новый стандарт для потребительского цифрового формата. Philips хотел использовать 20-сантиметровый диск, но Sony настояла на 12-сантиметровом диске, который можно было воспроизводить на портативных устройствах меньшего размера. В 1980 году они опубликовали стандарт CD-DA, и на свет появилась массовая цифровая музыка. Многие в индустрии звукозаписи в первые дни цифровых технологий шутили, что CD означает «скомпрометированный диск».

В начале 1980-х годов, когда цифровая запись стала широкодоступна, студии перешли с аналоговой технологии на цифровую, чтобы сэкономить деньги. Для студий цифровое оборудование стоило меньших денег, требовало меньше места для записи и архивирования, а также облегчало микширование и редактирование треков при пост-продакшне. Для потребителей же преимуществ не было. Большинство ранних цифровых записей были сделаны с относительно низким разрешением и звучали настолько неблагозвучно, что вам просто хотелось «оторвать свои уши».
DSD и PCM: Мифы и правда, изображение №3
Переход от PCM к DSD также не был исключением из правил. В начале 1990-х Sony захотела создать ориентированный на будущее недорогой носитель для записи своих аналоговых мастер-лент. В 1995 году они пришли к выводу, что запись 1-битного сигнала непосредственно от аналого-цифрового преобразователя позволит им выводить данные в любой возможный потребительский цифровой формат (позже я объясню, как Sony «облажалась» с этим решением). Эта новая 1-битная технология была реализована с помощью вывода сигнала с контрольного выхода на новый 1-битный чип Bit Stream DAC с тактовой частотой 2,8 МГц.

Позже потребительский отдел Sony узнал о формате DSD и в сотрудничестве с Philips создал формат SACD. Конечно, с момента создания SACD и до момента его появления на рынке производители микросхем ЦАП продвинулись с 64fs до более высокой частоты дискретизации 128fs (так называемая «Double-Rate DSD») и с 1-разрядного до 5-битового формат более высокого разрешения. Если бы формат SACD использовал DSD128 вместо DSD64 и 5 бит вместо 1 бита, разница в звучании была бы ощутимой.

Задолго до того, как были разработаны форматы DVD, SACD или DSD, микросхема ЦАП Bit Stream была представлена на потребительском рынке в качестве более дешевой альтернативы значительно более дорогой многобитовой микросхеме R-2R. Чипы Bit Stream DAC имели встроенные алгоритмы для преобразования входящего потока PCM в DSD, который затем преобразовывался в аналоговый. Еще раз: результатом была огромная экономия затрат на точности аудио.

Частично технология Bit Stream DAC позволила разработать наше современное 7.1-канальное аудио, которое встроено в видеоформаты. Она также позволила производителям электроники продавать DVD-плееры в небольших корпусах с дешевыми блоками питания, которые можно было купить менее чем за 70 долларов. Еще раз: у аудио-эстетов никогда не было шанса.

В отличие от упомянутых выше, многобитные микросхемы ЦАП R-2R не только стоят значительно дороже, чем однобитные микросхемы, но и требуют гораздо более мощных и сложных блоков питания. Если бы вы создали 7.1-канальный проигрыватель CD-DVD / SACD R-2R, это стоило бы в несколько раз дороже технологии Bit Stream, и он был бы в несколько раз больше. Конечно, это не то, что ищет среднестатистический потребитель.

Подводя итоги, хочется подчеркнуть, что индустрия звукозаписи принимала решение за решением, чтобы максимизировать прибыль и привлекательность для массового потребителя в ущерб аудио-эстетам. Урок истории на этом окончен.

DSD vs. PCM:

Записи PCM доступны для коммерческого использования в 16-битной или 24-битной версии и с несколькими частотами дискретизации от 44,1 кГц до 192 кГц. Наиболее распространенным форматом является CD с 16-битной разрядностью и частотой дискретизации 44,1 кГц. Записи DSD доступны в 1-битном режиме 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, о которых я расскажу позже. Эти форматы были созданы для студий звукозаписи и составляют лишь очень небольшую часть от записей, которые находятся в продаже.

Вы, разумеется, не имеете возможности произвести прямое сравнение между разрешением DSD и PCM, но доверимся авторитетным мнениям различных экспертов.

Одна из оценок состоит в том, что 1-битная DSD64 SACD с частотой 2,8224 МГц имеет разрешение, аналогичное 20-битной PCM с частотой 96 кГц. Другая оценка заключается в том, что 1-битная DSD64 SACD с частотой 2,8224 МГц равна 20-битной PCM 141,12 кГц или 24-битной PCM 117,6 кГц.

Иными словами, DSD64 SACD имеет более высокое разрешение, чем 16-битный CD с частотой дискретизации 44,1 кГц, примерно такое же, что и 24-битная запись PCM 96 кГц, но не такое высокое, как запись PCM 24-бит 192 кГц.

Как DSD, так и PCM «квантуются», это означает, что числовые значения установлены для аппроксимации аналогового сигнала. Как DSD, так и PCM имеют ошибки квантования. Оба формата имеют ошибки линейности. Как DSD, так и PCM имеют шум квантования, который требует фильтрации. Другими словами, ни один из них не совершенен.

PCM кодирует амплитуду аналогового сигнала, сэмплированного с равными интервалами (вроде графика на бумаге), 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 бит и / или чем выше частота дискретизации, тем выше разрешение. 20-битная запись с частотой 96 кГц имеет разрешение примерно в 33 раза выше, чем 16-битная запись с частотой 44,1 кГц. Существенная разница. Так почему же 24-битная запись с частотой 96 кГц звучит лишь немного лучше, чем 16-битная CD-запись с частотой 44,1 кГц? Я отвечу на этот вопрос позже.

DSD кодирует музыку, используя модуляцию плотности импульсов, последовательности однобитовых значений с частотой дискретизации 2,8224 МГц. Это в 64 раза больше, чем частота дискретизации CD, равная 44,1 кГц, но в тоже время составляет только 1/32768-ю, по сравнению с 16-битным разрешением.
DSD и PCM: Мифы и правда, изображение №4

DSD и PCM: Мифы и правда, изображение №5
В приведенном выше графике PCM в виде двухосного квантования и DSD в качестве одноосного квантования вы можете видеть, почему точность воспроизведения DSD в гораздо большей степени зависит от точности тактового сигнала, чем PCM. Конечно, точность напряжения каждого бита в DSD также важна в PCM, таким образом регулирование опорного напряжения не менее важно в обоих типах преобразователей. Конечно, точность тактовой частоты DSD или PCM во время процесса записи значительно важнее, чем во время воспроизведения.

Существуют другие форматы DSD, в которых используется более высокая частота дискретизации, например DSD128 (он же «Double-Rate DSD»), с частотой дискретизации 5,6448 МГц; DSD256 (он же «Quad-Rate DSD») с частотой дискретизации 11,2896 МГц; и DSD512 (он же «Octuple-Rate DSD») с частотой дискретизации 22,5792 МГц. Все эти форматы DSD с более высоким разрешением были предназначены для студийного использования, а не для пользовательского, хотя есть некоторые малоизвестные компании, продающие записи в этих форматах.

Обратите внимание на то, что Double, Quad и Octuple DSD имеют потенциал для частот дискретизации кратным 44,1 кГц и 48 кГц для 100% преобразования до DSD64 SACD и CD 44,1 кГц (кратность 44,1 кГц) или 96 кГц и 192 кГц PCM с высоким разрешением (кратные 48 кГц).

Конечно, когда студии преобразуют формат, кратный 48 кГц, в формат, кратный 44,1 кГц, или наоборот, они вносят в запись ошибки квантования. К сожалению, это часто случается со старыми записями, когда они выпускаются в обновленной 24-битной HD-версии 192 кГц, созданной с мастер-записи DSD64, которые использовали такие компании, как Sony и др. для архивирования своих аналоговых мастер-записей в середине 90-х годов. Обратите внимание, что оптимальный формат HD PCM, который можно создать из мастер-записи DSD64, должен иметь формат 24-бита 88,2 кГц. Любая частота дискретизации выше 88,2 кГц или равная 48 кГц, должна быть интерполирована (что не очень хорошо). Но потребители требуют версий 24-бита 192 кГц всех своих старых любимых записей, поэтому компании предоставляют их, несмотря на известные последствия.

Проблемы

Существует три основных области, в которых PCM и DSD так и не достигли совершенства: ошибки квантования, шум квантования и нелинейность.

Ошибки квантования могут возникать с нескольких случаях. Один из них был наиболее распространен в первые дни цифровой записи и был связан со слишком низким разрешением. 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 целого 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 громкостью и / или медленной или более быстрой по частоте, искажая время, мелодию и интенсивность оригинальной музыки. Часто это создает неестественные, странные гармоники, которые приводят к жесткому, неприятному звуку в ранних цифровых записях.

Обратите внимание на рисунок ниже. Сплошная синяя линия представляет реальную звуковую волну, а черные точки - ближайшие значения квантования.

DSD и PCM: Мифы и правда, изображение №6
Хотя современные частоты дискретизации достаточно высоки, чтобы «обмануть» человеческое ухо, ошибки квантования все же возникают при переводе из одного формата в другой. Например, когда Sony решила заархивировать свои аналоговые мастер-библиотеки в DSD64 в 1995 году, они просчитались, полагая, что эти мастер-записи будут ориентированы на будущее и способны быть преобразованы в любой потребительский формат. Дело в том, что эти мастер-записи могли правильно воспроизводить только формат, который делился на 44,1 кГц. Поэтому любая современная запись 96 кГц или 192 кГц, созданная из мастер-файлов DSD64, неизменно несет в себе ошибки квантования.

Это приводит меня к мысли об одной из многих вещей, которые бесят меня в индустрии звукозаписи. Если 44,1 кГц был стандартом, который был разработан для размещения ошибок наложения на менее 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 HD, и всего этого можно было избежать. Они создали DXD, студийный формат 24-бит 352,8 кГц, делимый на 44,1 кГц. Какой решительно настроенный идиот, сообразил взяться за работу с аудио в формате 96кГц и 192кГц HD?!?!?!?

Настоящая причина выбора форматов, кратных 48 кГц связана с оптимальной синхронизацией с видео. Поэтому есть смысл иметь звуковые дорожки из фильмов, записанных с частотой 48 кГц, например, в формате 24-бит 96 кГц, встроенном в 7.1-канальный звук на DVD и Blu-Ray. Но поскольку более 90% всех музыкальных записей продаются с частотой 44,1 кГц для CD или DSD64 SACD, соответственно, довольно нелепо будет предлагать любую музыку HD-формата в 96 кГц или 192 кГц, в отличие от оптимальных форматов 88,2 кГц и 176,4 кГц HD. Но поскольку ничего не понимающие потребители требуют 192 кГц, ложно полагая, что она лучше, чем 176,4 кГц, звукозаписывающие компании идут у них на поводу.

Шум квантования неизбежен. Ультразвуковые артефакты создаются независимо от формата оцифровки. Чем больше бит вы используете, тем ниже уровень шума. Уровень шума снижается примерно на 6 дБ для каждого бита. Как вы можете себе 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 CD формат для дискретизации на частоте 44,1 кГц, что более чем в два раза превышает предел слышимости человека на высоких частотах в 20 кГц.

Поскольку шум квантования присутствует около частоты дискретизации записи PCM, запись 44,1 кГц имеет шум квантования на одну октаву выше предела человеческого слуха в 20 кГц. Этот шум квантования необходимо отфильтровать, поэтому все ЦАП имеют фильтр нижних частот на выходе. Поскольку шум квантования всего на одну октаву выше слышимости, используемые фильтры должны иметь очень крутой срез, чтобы не отфильтровывать желательные высокие частоты. Эти цифровые фильтры с крутыми срезами низких частот широко известны как «brick wall»-фильтры.

Хотя вы много слышали о «brick wall»-фильтрах в ранних высококлассных CD-плеерах, вызывающих слышимое искажение, факт в том, что это являлось причиной неестественно звучащих высоких частот. Большая жесткого, резкого, неестественного звучания высоких частот в ранних цифровых записях связана с недостатками источников питания и проблемами в процессе записи, а не с «brick wall»-фильтрами. Извините, что разорвал ваш шаблон, но, несмотря на то, во что верят многие аудиофилы, менее одного человека из тысячи могут слышать что-либо выше 20 кГц в детстве, и почти нет людей старше 40 лет, которые могли бы слышать намного выше 15кГц.
DSD и PCM: Мифы и правда, изображение №7
Конечно, DSD64 - это другая история: выше 25 кГц шум квантования резко возрастает, что требует гораздо более сложных фильтров и / или алгоритмов формирования шума. Когда вы фильтруете выход DSD64 с помощью простого фильтра нижних частот, результатом является искажение фазы / времени и появление некоторых довольно неприятных артефактов в слышимом диапазоне. Решением являются алгоритмы формирования шума, которые перемещают шум на менее слышимые частоты и / или на более высокие частоты дискретизации. Вот почему появились форматы DSD128 (так называемый «Double-Rate DSD») и DSD256 (он же «Quad-Rate DSD»). Именно поэтому продвинутые софверные проигрыватели, такие как JRiver, предлагают Double-Rate DSD на выходе. Использование программных проигрывателей с повышенными частотами дискретизации DSD64 до DSD128 или DSD256 значительно повышает производительность, помещая октавы цифровых артефактов выше слышимого порога, что позволяет использовать более продвинутые алгоритмы формирования шума и менее строгие цифровые фильтры. Обратите внимание, что эти чрезвычайно высокие частоты дискретизации являются причиной сверхточной синхронизации в записях DSD и PCM.

Джиттер определяется как несоответствия частоты воспроизведения, вызванные неточной синхронизацией. Результат виден как искажение времени и мелодии музыки. Нередко паттерн несогласованности частоты может привести к появлению аналоговой формы волны с неестественной, нечетной гармонической частотой. Это приводит к характеру звучания, обычно известному как «цифровое». Обратите внимание на два графика ниже: джиттер - это несоответствие по горизонтальной оси времени, а нелинейность - это несоответствие по вертикальной оси амплитуды. Обратите внимание, что некоторые считают нелинейностью несоответствия по любой оси.
DSD и PCM: Мифы и правда, изображение №8
DSD и PCM: Мифы и правда, изображение №9
Джиттер может также возникать, когда тактовая частота конвертера является непоследовательной, а нелинейность может возникать, когда является непоследовательным напряжение преобразователя на шаг.

Миф о «чистом» DSD:

Несмотря на рекламную шумиху, практически нет чистых записей DSD, доступных для слушателей. Отчасти это происходит потому, что до недавнего времени не было возможности редактировать, микшировать и производить мастеринг файлов DSD. Таким образом, наиболее чистые записи DSD, имеющиеся в продаже, - это редкие записи DSD, сделанные напрямую из аналоговой записи, или записи, сделанные непосредственно на DSD без какой-либо последующей обработки. Есть несколько новых студийных программных пакетов, которые дают возможность редактировать, микшировать и мастерить в DSD, но они довольно редки в индустрии и в основном используются небольшими звукозаписывающими компаниями. Большинство записей DSD на самом деле редактируются, микшируются и мастерятся в 5-битном PCM (он же Wide-DSD). Маркетинговая шумиха вокруг качества DSD, которую вы слышите, редко существует где-либо еще, кроме теории. Вот секрет и раскрыт.
DSD и PCM: Мифы и правда, изображение №10
Существует несколько поколений и уровней качества в чисто цифровых DSD-записях. Наименее чистыми являются записи DSD, сделанные со старых PCM мастер-записей. Многие из этих PCM мастер-записей имели низкое разрешение, а также значительно более ощутимые ошибки квантования и меньшую линейность, чем современные записи PCM. Так как вы никогда не сможете улучшить оригинальные мастер-записи, эти DSD-записи звучат так же плохо или даже хуже, чем оригинальные мастер-записи PCM с низким разрешением. Самые чистые DSD-записи появляются из современных мастер-записей DSD, изначально созданных в Wide-DSD, который на самом деле является 5-битным или 8-битным форматом PCM при сверхвысоких частотах дискретизации DSD. Wide-DSD - это то, что в настоящее время использует большинство студий звукозаписи.
DSD и PCM: Мифы и правда, изображение №11
Как видно из приведенной блок-схемы, большинство имеющихся в продаже DSD-записей необходимо конвертировать в формат PCM и обратно, чтобы редактировать их, микшировать и производить мастеринг. В каждом из этих преобразований к записи добавляется больше шума квантования и / или ошибок квантования. Это заставляет многих из вас задаться вопросом: «Зачем же тогда снижать производительность, добавляя дополнительный шаг для обратного преобразования в DSD, когда мастер-запись уже была преобразована в формат PCM?»

Маловероятно, что какая-либо из многих студий звукозаписи, которые в настоящее время используют Wide-DSD для редактирования, микширования и мастеринга, когда-либо обновят программное обеспечение, которое может редактировать, микшировать и производить мастеринг в чистом DSD, поскольку DSD на самом деле является устаревшим форматом. Даже Sony больше не поддерживает DSD. Современный формат, который, вероятно, будут дальше использовать студии звукозаписи, - это MQA, 24-битный формат сжатия PCM с частотой 192 кГц, который требует значительно меньшей пропускной способности, чем обычный PCM для потоковой передачи. Вот почему сервисы потоковой передачи HD-музыки, такие как Roon и Tidal, переключаются на MQA. Таким образом, с изобретением сжатия MQA, PCM быстро становится предпочтительным музыкальным HD-форматом.

Еще один распространенный маркетинговый миф о преимуществах DSD над PCM состоит в том, что, когда проводились слепые тесты, сравнивающие DSD с PCM, выработалось общее мнение о том, что PCM обладает «невразумительным качеством», а DSD имеет более «аналоговое звучание». Однако это являлось всего лишь глобальным маркетинговым ходом. Одним из способов распространения этой маркетинговой лжи было использование гибридных SACD, которые содержали DSD64-записи и 16-битные PCM-записи с частотой 44,1 кГц на одном диске. Записи DSD64 имеют разрешение примерно в 33 раза выше, чем 16-битные записи с частотой 44,1 кГц, что позволяет сделать звучание DSD лучше, чем PCM в данном случае. Правда в том, что в недавних слепых тестах было доказано, что PCM и DSD с высоким разрешением статистически неотличимы друг от друга. Учитывая, что почти все записи DSD были отредактированы, сведены и отмастерены в PCM, это неудивительно.

Также есть различия в работе микросхем ЦАП. Большинство современных чипов ЦАП являются однобитными. Также 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, встроенных в собственные однобитные микросхемы ЦАП DSD.

С другой стороны, существуют многоразрядные микросхемы ЦАП R-2R. Немногие компании по-прежнему производят многобитные микросхемы ЦАП, потому что их производство намного дороже, чем однобитных. Многобитные микросхемы ЦАП оптимизированы для декодирования исключительно форматов PCM. Конечно, есть некоторые преобразователи, которые используют многобитные микросхемы ЦАП с входными каскадами FPGA, которые преобразуют DSD в PCM, но многобитные микросхемы ЦАП сами по себе не могут декодировать DSD.

Почти во всех случаях я бы рекомендовал воспроизводить музыкальные файлы в исходном формате, который декодирует ваша микросхема ЦАП. Это будет PCM для многобитной микросхемы ЦАП и DSD для однобитной микросхемы ЦАП. На рынке есть несколько брендов программных плееров, которые имеют конвертеры PCM в Double-Rate DSD. HQ Player — это один из самых совершенных на сегодняшний день. HQ Player может быть сконфигурирован для преобразования PCM в DSD в реальном времени, а также повышения дискретизации DSD в реальном времени до форматов Double, Quad, Octuple и даже более высокого разрешения DSD. Настоятельно рекомендуется использовать программные плееры, способные преобразовывать PCM в DSD и повышать частоту дискретизации до как минимум Quad-Rate DSD.

Вывод:

Исторически сложилось так, что большинство решений, связанных с записями для массового рынка, основывались на удобстве для потребителей и более высокой прибыли, а не на технических преимуществах и более высокой точности аудио.

Оригинальные микросхемы ЦАП PCM R-2R и поддерживающая их схема значительно дороже в изготовлении и имеют значительно больший размер, чем собственные однобитные микросхемы ЦАП DSD. Это одна из основных причин того, что однобитные микросхемы ЦАП сегодня используются чаще.

Форматы PCM и DSD с высокими сопоставимыми разрешениями статистически неотличимы друг от друга в слепых тестах при прослушивании.

Чистых DSD-записей, используемых в рекламе DSD, как ранее сказано, практически не существует. В настоящее время очень мало студий звукозаписи могут редактировать, микшировать или мастерить DSD. Высококачественный 5-битный и 8-битный PCM (Wide-DSD) используется для записи, пост-продакшна, микширования и мастеринга практически всех современных DSD-записей.

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.

Формат DSD64 SACD примерно в 33 раза превышает разрешение 16-битного компакт-диска с частотой 44,1 кГц, имеет примерно такое же разрешение, как у 24-битной записи PCM с частотой 96 кГц, и в два раза меньшее, чем у PCM-записи 24-бит 192 кГц.

Треки в формате DSD64 на гибридных SACD примерно в 33 раза превосходят разрешение 16-битных PCM-треков с частотой 44,1 кГц. Это было сделано намеренно, чтобы можно было продавать больше SACD-плееров, обманывая потенциальных клиентов, заставляя их верить, что они честно сравнивали оба формата на одном и том же диске.

MQA, новый современный высокопроизводительный формат сжатия звука, который используется стримминговыми сервисами, такими как Roon и Tidal, декодирует до 24-битной PCM с частотой 192 кГц.

DSD имеет значительно больший показатель шума квантования, чем PCM, и шум в нем намного ближе к слышимым частотам, что требует значительно более сложных цифровых фильтров, а также алгоритмов формирования шума и повышения частоты дискретизации. Алгоритмы, используемые оригинальными ЦАП DSD, часто приводят к чрезмерному сглаживанию звука без той же согласованности, артикуляции и когерентности, нежели ЦАП R-2R.

Настоятельно рекомендуется использовать компьютерный музыкальный сервер с программным проигрывателем, способным преобразовывать PCM в DSD и повышать его частоту дискретизации, по крайней мере до Double-Rate DSD, поскольку он помещает шум квантования DSD64 SACD на октаву выше звуковых частот и позволяет лучше выполнять работу цифровых фильтров. Double-Rate DSD имеет большую часть шума квантования на частоте около 50 кГц, что довольно близко к той же частоте, где находится большинство шумов квантования в PCM-записи с частотой 44,1 кГц.

Чтобы получить максимально возможную производительность аудио, ЦАП должен воспроизводить свой собственный формат, а не позволять микросхемам ЦАП и FPGA преобразовывать форматы файлов в режиме реального времени.

Несмотря на то, что многие записи преподносятся нам как 24-битные, все 24 бита динамического диапазона используются только в студии звукозаписи для уменьшения шума квантования. Потребительская версия большинства так называемых 24-битных записей обрабатывается с динамическим диапазоном 16-битной записи (96 дБ) или меньше. Они просто заполняют некоторые MSB единицами, а некоторые LSB нулями, чтобы увеличить общую громкость до заявленного уровня.

Большинство поп-записей созданы таким образом, чтобы они лучше всего звучали на автомобильной стереосистеме или портативном устройстве, а не на высококачественной аудиофильском оборудовании. Общеизвестно, что артисты и продюсеры часто прослушивают 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 распространяется на рынке. Чтобы увеличить прибыль, руководители современных студий звукозаписи настаивали на исправлении ошибок лишь на этапе постпроизводства, что значительно ухудшало качество оригинальных мастер-лент.

И 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. Все потому, что эти записи «Золотого века» часто делались за один раз с минимумом пост-продакшна и редактирования. Этот метод старой школы дает органический характер звука и когерентные гармоники помещения, которые невозможно воспроизвести любым другим способом. Понятно почему так много аудиофилов ценят эти записи.

И наконец, чем проще тракт прохождения сигнала и чем меньше шум источника питания, тем лучше цифро-аналоговое преобразование.

Источники:

Оригинальный текст: Бенджамин Звикель
Перевод и локализация: Марк Витковский

К списку новостей Следующая новость