DSD против PCM: мифы и реальность

Спасибо LP_Мания, который навел меня на эту статью, после того, как я опубликовал первую публикацию на тему DSD и PCM. Эта статья с зарубежного сайта, написана на английском языке, здесь я представлю свой кривоватый перевод, не судите строго, а если есть что поправить, то напишите об этом обязательно. В рунете перевода не встретил, хотя статья довольно старая. Надеюсь, что она будет вам интересна. Хотя стоит помнить, что эта статья с сайта фирмы, которая занимается продажей и продвижением своих компонентов для hi-end систем, поэтому некоторые их утверждения могут быть спорными. Но несмотря на это, на мой взгляд, здесь есть одно интересное наблюдение, которое заслуживает внимания.

19-е августа 2015, автор Benjamin Zwickel, обновлено 26-10-2017, добвлена информация о MQA

Введение:

Direct Stream Digital (DSD) приобрел большой вес в мире hi-end аудио. Упрощенное кодирование и декодирование, а также сверхвысокие частоты дискретизации обещают непревзойденную производительность. Это то, чего мы так долго ждали, или просто маркетинговый хайп? Этот блог отделяет рекламу от технических фактов. Я объясню, в чем преимущество DSD, а чем лучше импульсная кодовая модуляция (PCM).

Если вы не уверены, должны ли вы верить утверждениям в этом блоге, которые противоречат многим рекламным заявлениям, мифам и легендам в индустрии для аудиофилов, не стесняйтесь проверять ссылки в конце этого блога, написанные инженерами звукозаписи, например Дэном Лаври, и компаниями, которые производят электронику для студий звукозаписи, например Antelope Audio.

Если вам не нужен урок истории и вы не хотите разбираться с многочисленными техническими подробностями, вы можете сразу перейти к сводке, где я затронул все основные моменты. Вы также можете обратиться к моему другому блогу на тему «24-х битное заблуждение».

Немного истории:

В 1857 году Эдуард-Леон Скотт де Мартинвиль изобрел фонограф, который мог графически записывать звуковые волны. В начале 1877 года Чарльз Крос изобрел способ обратить этот процесс на фотогравировку, чтобы сформировать канавку, которую можно было проследить стилусом, вызывая вибрации, которые можно было передать на диафрагму, воссоздавая звуковые волны.

В конце 1877 года Томас Эдисон использовал теории Крос для изобретения цилиндрического фонографа, что позволило любителям музыки впервые воспроизводить записанную музыку в своих домах. Можете ли вы представить себе современный цилиндрический фонограф? Тангенцальный трекинг… нет ошибки дуги.. нет ошибки скейтинга. Концепция была безупречна.

В 1887 году Эмиль Берлинер изобрел неполный дисковый фонограф. Поскольку диски намного дешевле в производстве, умещаются в витринах магазинов и могут включать в себя обложки и заметки большего размера, они стали стандартом. И так началась долгая история индустрии звукозаписи, которая была больше связана с потребительским удобством и оптимальной прибылью, чем с оптимальной точностью воспроизведения.

Цифровая революция не была исключением. Philips и Sony вместе работали над новым стандартом для потребительского цифрового формата в 1979 году. Philips хотела 20-сантиметровый диск, но Sony настояла на 12-сантиметровом диске, который можно было воспроизводить на портативном устройстве меньшего размера. В 1980 году они опубликовали Красную Книгу стандарта CD-DA, и родилась массовая цифровая музыка. Многие в индустрии звукозаписи в первые дни цифры шутили, что CD означает "скомпрометированный диск" (compromised disk).

В начале 1980-х, когда цифровая запись стала доступной, студии перешли с аналоговой на цифровую, чтобы сэкономить деньги. Для студий это требовало меньше оборудования, требовало меньше места как для записи, так и для архивирования, а также облегчало микширование и редактирование треков в пост-продакшн. Для потребителей преимуществ было не так много. Большинство ранних цифровых записей были сделаны с достаточно низким разрешением и звучали так утомительно, что вам захотелось бы заткнуть уши.

Переход от PCM к DSD ничем не отличался. В начале 1990-х годов Sony хотела создать надежный, менее дорогой носитель для архивирования своих аналоговых мастеров. В 1995 году они пришли к выводу, что хранение 1-битного сигнала непосредственно из аналого-цифрового позволит им выводить в любой мыслимый потребительский цифровой формат (LOL...позже я объясню, как Sony облажалась с этим решением). Эта новая 1-битная технология была достигнута путем вывода потока из контрольной точки на новый 1-битный 2,8 МГц чип ЦАПа.

Позже потребительский отдел Sony узнал о DSD и в сотрудничестве с Philips создал формат SACD. Конечно, с момента зарождения SACD и до выхода его на рынок производители микросхем ЦАПов продвинулись от 64fs до более высокой частоты дискретизации 128fs (так называемая двухскоростная DSD) и от 1-битного до 5-битного формата с более высоким разрешением. Если бы формат SACD был DSD128 вместо DSD64 и 5-бит вместо 1-битного, это привело бы к огромной разнице в производительности. Упс.

Задолго до того, как были разработаны форматы DVD, SACD или DSD, микросхема Bit Stream DAC была представлена на потребительском рынке в качестве более дешевой альтернативы значительно более дорогой мультибитной микросхеме ЦАП R-2R. Микросхемы ЦАП битового потока имеют встроенные алгоритмы для преобразования входного сигнала PCM в DSD, который затем преобразуется в аналоговый. В очередной раз результатом стала огромная экономия средств за счет верности.

Это была частично технология BitStream DAC, которая позволила разработать наш современный 7.1-канальный звук. Это также позволило производителям электроники продавать DVD-плееры в небольших корпусах с дешевыми блоками питания, которые могут продаваться менее чем за 70 долларов. У аудио-педантов снова не оказалось шанса.

В отличие от этого, многоразрядные микросхемы ЦАП R2R не только стоят значительно дороже, чем одноразрядные микросхемы ЦАП, но и требуют гораздо больших и более сложных источников питания. Если бы вы сделали 7.1-канальный R-2R CD/DVD/SACD-плеер, он стоил бы в несколько раз дороже технологии Bit Stream и был бы в несколько раз больше. Естественно, это не то, что нужно среднестатистическому потребителю.

Подводя итог, индустрия звукозаписи принимала решение за решением, чтобы максимизировать прибыль и привлекательность у массового потребителя за счет аудио-педантов. Урок истории окончен.

DSD против PCM, технологии:

Записи PCM коммерчески доступны в 16-ти или 24-х битном формате и в нескольких частотах дискретизации от 44,1 кГц до 192 кГц. Наиболее распространенным форматом является компакт-диск с 16-битной выборкой на частоте 44,1 кГц. Записи DSD коммерчески доступны в 1-битном формате 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, про которые я расскажу позже. Эти форматы были созданы для студий звукозаписи и составляют лишь очень небольшую часть записей, которые доступны на рынке.

Вы не можете напрямую сравнить разрешение DSD и PCM, хотя различные эксперты пытались. Одна из оценок заключается в том, что 1-битный DSD64 SACD 2.8224 МГц имеет аналогичное разрешение для 20-битного PCM 96 кГц. Другая оценка заключается в том, что 1-битный 2,8224 МГц DSD64 SACD равен 20-битному 141,12 кГц PCM или 24-битному 117,6 кГц PCM.

Другими словами, DSD64 SACD имеет более высокое разрешение, чем 16-битный компакт-диск с 44,1 кГц, примерно такое же разрешение, как 24-битная запись 96 кГц PCM, и не такое же разрешение, как 24-битная запись 192 кГц PCM.

И DSD, и PCM "квантованы", то есть для аппроксимации аналогового сигнала задаются числовые значения. И DSD, и PCM имеют ошибки квантования. И DSD, и PCM имеют ошибки линейности. И DSD, и PCM имеют шум квантования, который требует фильтрации. Другими словами, ни один из них не совершенен.

PCM кодирует амплитуду аналогового сигнала, дискретизированного с равномерными интервалами (вроде миллиметровой чертежной бумаги), 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 битов и/или чем выше частота дискретизации, тем выше разрешение. Это переводит к 20-битной записи 96 кГц, имеющей примерно 33-кратное разрешение 16-битной записи 44,1 кГц. Не маленькая разница. Так почему же 24-битная запись 96 кГц звучит только немного лучше, чем 16-битный компакт-диск 44,1 кГц? Я отвечу на это позже в блоге.

DSD кодирует музыку с помощью модуляции плотности импульсов, последовательности однобитовых значений с частотой дискретизации 2,8224 МГц. Это означает 64-кратную частоту дискретизации CD, равную 44,1 кГц, но только одну 32 768-ю из всего 16-битного разрешения.

В приведенном выше графическом представлении PCM в виде двухосного квантования и DSD в виде одноосного квантования вы можете видеть, почему точность воспроизведения DSD гораздо больше зависит от точности отсчетов, чем PCM. Конечно, точность напряжения каждого бита так же важна в DSD, как и PCM, поэтому регулирование опорного напряжения одинаково важно в обоих типах преобразователей. Конечно, точность синхронизации во время процесса записи, которая выполняется в несколько раз большим разрешением, чем коммерческие записи DSD64 SACD и 24-битных записей 192 PCM, значительно важнее, чем точность синхронизации DSD или PCM во время воспроизведения.

Существуют другие форматы DSD, которые используют более высокие частоты дискретизации, например, DSD128 (он же двух-кратный DSD) с частотой дискретизации 5.6448 МГц; DSD256 (он же четырех-кратный DSD) с частотой дискретизации 11.2896 МГц; и DSD512 (он же восьмикратный DSD) с частотой дискретизации 22.5792 МГц. Все эти форматы DSD с более высоким разрешением были предназначены для студийного использования, а не для потребительского использования, хотя есть некоторые малоизвестные компании, продающие записи в этих форматах.

Обратите внимание, что двух, четырех и восьмикратные DSD могут быть кратными и 44,1 кГц, и 48 кГц для 100% преобразования DSD64 SACD до CD 44,1 кГц (кратность 44,1 кГц) или до 96 кГц и 192 кГц для формата PCM высокого разрешения (кратность 48 кГц).

Конечно, когда студии преобразуют 48 кГц в 44,1 кГц и наоборот, они вносят ошибки квантования. К сожалению, это часто случается со старыми записями, когда они выпускаются в ремастированной 24-192 версии, полученной из мастеров DSD64, такими компаниями, как Sony и другими, кто использовал для архивирования своих аналоговых мастеров в середине 90-х этот формат. Обратите внимание, что оптимальный формат HD PCM, который можно получить из мастера в DSD64, будет 24-бит 88,2 кГц. Любая частота дискретизации более 88,2 кГц или кратная 48 кГц, должна быть интерполирована (не очень хорошо). Но потребители требуют 24-бит 192 кГц версии всех своих любимых исполнителей, поэтому компании предоставляют их, несмотря на известные последствия.

Проблемы:

Существуют три основные области, в которых PCM и DSD не достигли совершенства: ошибки квантования, шум квантования и нелинейность.

Ошибки квантования могут возникать по нескольким причинам. Одина из причин, которая была наиболее распространена в первые дни цифровой записи, был связана с тем, что разрешение было слишком низким. 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 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 по громкости и / или более медленной или более быстрой по частоте, искажая время, мелодию и интенсивность оригинальной музыки. Часто это создает неестественные, нечетные гармоники, которые приводят к жесткому, утомительному звуку, связанному с ранними цифровыми записями. Обратите внимание, что на графике ниже сплошная синяя линия представляет фактическую музыкальную волну, а черные точки представляют ближайшие значения квантования.

Хотя современные частоты дискретизации достаточно высоки, чтобы обмануть человеческое ухо, ошибки квантования все еще происходят при переводе из одного формата в другой. Например, когда Sony решила архивировать свои аналоговые мастер-библиотеки в DSD64 еще в 1995 году, они ошиблись, полагая, что эти мастера будут устойчивы к будущему и что эти мастера будут ориентированы на будущее и способны воспроизводить любой потребительский формат. Дело в том, что эти мастера могли только правильно воспроизвести формат, который был кратен 44,1 кГц. Таким образом, любая современная запись 96 кГц или 192 кГц, созданная из мастер-файлов DSD64, имеет ошибки квантования.

Это одна из тех вещей в индустрии звукозаписи, которые меня жутко бесят. Если 44,1 кГц был стандартом, разработанным для предотвращения ошибок на 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, и всего этого можно было избежать. Они создали DXD, студийный формат 24-бит 352,8 кГц, делимый на 44,1 кГц. Какой идиот решил взять за стандарт HD-звука 96-кГц и 192-кГц?!?!?!?

Фактическая причина использования 48 кГц связана с оптимальной синхронизацией с видео. Таким образом, имеет смысл иметь саундтреки из фильмов, записанные в формате кратном 48 кГц, например формат 24-бит 96 кГц, встроенный в 7.1-канальный звук на DVD и Blu-Rays. Но поскольку более 90% всех музыкальных записей продаются в формате 44,1 кГц на CD или DSD64 SACD, довольно нелепо предлагать любую HD-музыку в 96 кГц или 192 кГц в отличие от оптимальных форматов 88,2 кГц и 176,4 кГц HD. Но поскольку невежественные потребители требуют 192 кГц, ошибочно полагая, что это лучше, чем 176,4 кГц, это то, что делают звукозаписывающие компании.

Шум квантования неизбежен. Независимо от того, в каком формате вы оцифровываете, создаются ультразвуковые артефакты. Чем больше битов у вас есть, тем ниже уровень шума. Уровень шума снижается примерно на 6 дБ для каждого бита. Итак, как вы можете 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 компакт-диск с выборкой на частоте 44,1 кГц, что в два раза превышает предел слышимости человека на высоких частотах 20 кГц.

Поскольку шум квантования присутствует вокруг частоты дискретизации PCM записи, запись 44,1 кГц имеет шум квантования на одну октаву выше предела человеческого слуха 20 кГц. Этот шум квантования должен быть отфильтрован, поэтому все ЦАП имеют фильтр на выходе. Поскольку шум квантования всего на одну октаву выше слышимости, используемые фильтры должны иметь очень крутой наклон, чтобы не отфильтровывать желательные высокие частоты. Эти круто наклоненные низкочастотные цифровые фильтры обычно известны как фильтры " brick wall ".

Хотя вы много слышали о фильтрах " brick wall " в ранних CD-плеерах, вызывающих звуковые искажения, факт в том, что это не было причиной неестественного звучания ВЧ. Большинство жестких, резких, неестественно звучащих высоких частот в ранних цифровых записях связаны больше всего с недостатками в источниках питания и недостатками в процессе записи, а не с фильтрами " brick wall ". Извините, что я взорвал вам мозг, но, несмотря на то, во что могут верить многие аудиофилы, менее одного человека на тысячу может услышать что-либо выше 20 кГц в детстве, и почти нет людей старше 40 лет, которые могут слышать намного выше 15 кГц.

Конечно, DSD64-это другая история: выше 25 кГц шум квантования резко возрастает, требуя гораздо более сложных фильтров и / или алгоритмов фильтрования шума. Когда вы фильтруете выход DSD64 с помощью простого фильтра нижних частот, результатом является искаженная фаза / время и некоторые довольно неприятные артефакты в звуковом диапазоне. Решение заключается в алгоритмах фильтрования шума, которые перемещают шум на менее слышимые частоты и / или более высокие частоты дискретизации. Вот почему появились форматы DSD128 (или двухкратный DSD) и DSD256 (или четырех-кратный DSD). Именно поэтому передовое программное обеспечение плеера, такого как JRiver, предлагает вывод двух-кратного DSD. Использование программного обеспечения плеера, которое повышает качество дискретизации DSD64 до DSD128 или DSD256, значительно улучшает производительность, помещая цифровые артефакты на октаву выше слышимости, позволяя использовать более продвинутые алгоритмы шумоподавления и менее агрессивные цифровые фильтры. Обратите внимание, что эти чрезвычайно высокие частоты дискретизации являются причиной того, что сверхточная синхронизация более важна в записях DSD, чем в PCM.

Джиттер определяется как несоответствия в частоте воспроизведения, вызванные неточной синхронизацией. Результат заметен как искажение времени и мелодии музыки. Часто паттерн несогласованности частоты может привести к появлению аналоговой формы волны с неестественной, нечетной гармоникой. Это приводит к утомляющему характеру звука, обычно известному как «digititis». 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 несоответствия по любой оси нелинейностью.

Джиттер может также возникать, когда тактовая частота преобразователя является непоследовательной, и нелинейность может возникать, когда напряжение преобразователя сдвигается на шаг. Вот почему мы так много слышим о «super clocks» и «femto clocks». Чем точнее отсчет, тем точнее аналоговый выход. Именно поэтому сверхвысокопроизводительные PCM-преобразователи, такие как Mystique от Mojo Audio, имеют способ регулировки напряжения старшего значащего разряда (MSB) на переходе через ноль для оптимизации линейности. Вопрос в том, почему другие компании не могут оптимизировать напряжение MSB в дополнение к этим super clocks, которыми так хвастаются многие компании?

Миф о чистом DSD:

Несмотря на маркетинговую шумиху, почти нет чистых записей DSD, доступных потребителям. Отчасти это связано с тем, что до недавнего времени не было возможности редактировать, смешивать и мастерить DSD-файлы. Таким образом, наиболее чистые записи DSD, которые коммерчески доступны, это редкие записи DSD, сделанные из прямой аналоговой записи, или те, которые записаны непосредственно в DSD без какого-либо постпроизводства. Есть несколько новых студийных программных пакетов, которые могут редактировать, микшировать и мастерить в DSD, но они довольно редки в отрасли и в основном используются небольшими звукозаписывающими компаниями. Большинство записей DSD, по сути, редактируются, смешиваются и осваиваются в 5-битном PCM (или Wide-DSD). Маркетинговая шумиха вокруг схемы получения формата DSD на риснке ниже, которая работает только в теории. Фу...секрет раскрыт.

Существует несколько поколений и уровней качества в чисто цифровых DSD-записях. Наименее чистыми являются записи DSD, сделанные из старых мастеров PCM. Многие из этих мастеров PCM имели низкое разрешение, а также значительно более высокие ошибки квантования и более низкую линейность, чем современные записи PCM. Поскольку вы никогда не сможете сделать лучше, чем исходные мастера, эти записи DSD звучат так же плохо, или даже хуже, чем оригинальные мастера PCM с низким разрешением. Самые чистые распространенные записи DSD получаются от современных мастеров DSD, которые записываются 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 используют большинство студий звукозаписи.

Как видно из приведенной блок-схемы, большинство имеющихся в продаже записей DSD необходимо конвертировать туда и обратно в формат PCM, чтобы выполнять редактирование, микширование и мастеринг после обработки. В каждом из этих преобразований к записи добавляется больше шума квантования и / или ошибок квантования. Это заставляет задаться вопросом: зачем снижать производительность, добавляя дополнительный шаг преобразования в DSD, когда мастер уже в PCM?

Маловероятно, что какая-либо студия звукозаписи, использующая в настоящее время Wide-DSD для редактирования, микширования и мастеринга, когда-либо обновит программное обеспечение, которое сможет редактировать, микшировать и обрабатывать в настоящем DSD, поскольку DSD на самом деле является устаревшим форматом. Даже Sony больше не поддерживает DSD. Современный формат, на который, вероятно, перейдут студии звукозаписи, это MQA, 24-битный формат сжатия PCM 192 кГц, который требует значительно меньшей пропускной способности для потоковой передачи, чем обычный PCM. Вот почему сервисы потоковой передачи HD-музыки, такие как Roon и Tidal, переходят на MQA для ультра-HD. Таким образом, с изобретением сжатия MQA, PCM быстро становится приоритетным музыкальным HD форматом.

Еще один распространенный маркетинговый миф о DSD против PCM заключается в том, что, когда проводились слепые тесты на прослушивание, сравнивающие DSD с PCM, был достигнут консенсус в отношении того, что PCM обладает утомительным качеством, а DSD имеет более аналоговое качество. Это утверждение было тотальным маркетингом BS. Одним из способов распространения этой маркетинговой лжи были гибридные SACD с DSD64 и 16-битной PCM с частотой 44,1 кГц на одном диске. Дорожки DSD64 имеют примерно 33-кратное разрешение 16-разрядных дорожек 44,1 кГц, что позволяет сделать звучание DSD лучше по сравнению с PCM. Правда в том, что в недавних слепых тестах они доказали, что PCM и DSD с высоким разрешением статистически неотличимы друг от друга. Учитывая, что почти все записи DSD были отредактированы, сведены и обработаны в PCM, это неудивительно.

Тогда есть различия в способах работы микросхем ЦАП. Большинство современных чипов ЦАП являются однобитными или сигма-дельта. 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 в реальном времени, встроенных в собственные однобитовые микросхемы ЦАП DSD.

С другой стороны, существуют многоразрядные микросхемы ЦАП R-2R. Немногие компании по-прежнему производят многобитовые микросхемы ЦАП, потому что их производство намного дороже, чем однобитных микросхем ЦАП. Многобитовые микросхемы ЦАП оптимизированы и могут декодировать только форматы PCM. Конечно, есть некоторые ЦАПы, которые используют многобитовые микросхемы ЦАП с входными каскадами ПЛИС, которые преобразуют DSD в PCM, но сами многобитовые микросхемы ЦАП 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 многобитовой микросхемы ЦАП и DSD для однобитовой микросхемы ЦАП. На рынке есть несколько брендов программного обеспечения для плееров, которые имеют конвертеры PCM в двукратный DSD в реальном времени. HQ Player - это один из самых совершенных на сегодняшний день пакетов программ для плееров. HQ Player может быть сконфигурирован для преобразования PCM в DSD в реальном времени, а также для дискретизации DSD в реальном времени до форматов Double, Quad, Octuple и даже более высокочастотных DSD. Настоятельно рекомендуется использовать программное обеспечение плеера, способное преобразовывать PCM в DSD и повышать частоту дискретизации до как минимум четырехкратного DSD.

Заключение:

Исторически сложилось так, что большинство решений, связанных с массовыми записями, основывались на удобстве потребителя и более высокой прибыли, а не на технических преимуществах и более высокой точности воспроизведения.

Родные микросхемы ЦАП РСМ R-2R и схемы, которые их поддерживают, стоят значительно дороже в производстве и значительно больше по размеру, чем родные однобитовые микросхемы ЦАП DSD. Это одна из основных причин того, что однобитные микросхемы ЦАП сегодня используются чаще.

Форматы PCM и DSD с высоким разрешением сопоставимого разрешения статистически неотличимы друг от друга в слепых тестах на прослушивание.

Чистые записи DSD, как показано на схемах, используемых в рекламе DSD, практически отсутствуют. В настоящее время существует очень мало студий звукозаписи, которые могут редактировать, микшировать или управлять DSD. Высококачественные 5-битные и 8-битные PCM (Wide-DSD) используются для записи, постпроизводственного редактирования, микширования и мастеринга практически всех современных записей DSD.

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.

Разрешение DSD64 SACD примерно в 33 раза превышает разрешение 16-битного компакт-диска с 44,1 кГц, примерно такое же разрешение, как у 24-битной записи PCM 96 кГц, и менее чем вдвое меньше, чем у записи 24-битной записи PCM 192 кГц.

Треки DSD64 на гибридных SACD имеют примерно 33-кратное разрешение 16-битных дорожек PCM с частотой 44,1 кГц. Это было сделано нарочно, чтобы они могли продавать больше SACD-плееров, обманывая потенциальных клиентов, полагая, что они делают справедливое сравнение, когда проигрывают музыку с одного и того же диска.

MQA, новый современный высокопроизводительный формат сжатия звука, который используется потоковыми службами HD, такими как Roon и Tidal, декодирует до 24-бит 192 кГц PCM.

DSD имеет значительно более высокий шум квантования, чем PCM, и шум намного ближе к слышимым частотам, что требует значительно более сложных цифровых фильтров, а также алгоритмов фильтрования шума и повышения частоты дискретизации. Алгоритмы, используемые родными ЦАПами DSD, часто приводят к чрезмерному сглаживанию звука без той же оперативности, артикуляции и гармонической когерентности, присущих ЦАПам R-2R.

Настоятельно рекомендуется использовать компьютерный музыкальный сервер с программным обеспечением проигрывателя, способным преобразовывать PCM в DSD и повышать частоту дискретизации по крайней мере до двукратного DSD, поскольку он помещает шум квантования DSD64 SACD на октаву выше звуковых частот и позволяет лучше применять цифровые фильтры. Двукратный DSD имеет большую часть шума квантования около 50 кГц, что довольно близко к той же частоте, что и большинство шумов квантования в записи PCM с частотой 44,1 кГц, которая сосредоточена на частоте около 44,1 кГц.

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

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

Большинство записей поп-музыки задуманы так, чтобы они лучше всего звучали на автомобильной стереосистеме или портативном устройстве, а не на высококачественной аудиофильской системе. Общеизвестно, что артисты и продюсеры часто слушают 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 распределяется. Чтобы увеличить прибыль, современные руководители звукозаписывающих студий настаивали на том, чтобы ошибки редактировались в пост-продакшн, что значительно ухудшало качество оригинальных мастер-лент.

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 записи DDD, но эти записи «золотой эпохи» часто делались за один раз с минимумом пост-продакшн редактирования. Этот метод записи старой школы дает естественный характер и когерентные гармоники в комнате, которые невозможно воспроизвести любым другим способом. Понятно, почему так много аудиофилов ценят эти записи.

Чем проще тракт прохождения сигнала и чем меньше шум источника питания, тем лучше цифроаналоговое преобразование. Отсюда и наше десятилетие одержимости ЦАПами без передискретизации R-2R и сверхмалошумящими блоками питания, которые используются в нашем Mystique DAC.

Бенджамин Цвикель (Benjamin Zwickel)
Владелец, Mojo Audio

Оригинал статьи