Перевод: Mark Waldrep: John Siau является одним из руководителей и директора по инжинирингу Benchmark Media, производителей как профессионального, так и потребителей потокового аудио оборудования. Он имеет почти 40-летний опыт проектирования высокого класса аналоговые и цифровые схемы для использования в различных приложениях. Один из его последних проектов было обновление до Benchmark DAC1 HDR, который обновился в настоящее время до DAC2 HGC, включающего в себя преобразование DSD. Я говорил с ним о технологии DSD после прочтения некоторых публикаций на эту тему. Иллюстрации ниже, были взяты из текста Андреаса Коха, главного в конструкциях воспроизведения (аппаратного компании, производителя ЦАП и выступающего за формат DSD) из статьи под названием "DSD - новая наркомания" .Они заставили меня задуматься о формате DSD. MW: Итак, давайте начнем с основами технологии преобразования, показанных на рисунке 1 документа DSD. Что там происходит? JS: Блок-схема показывает 1 бит передискретизацию данных PCM АЦП для подачи в 1-битный ЦАП. Эта топология была характерна в 1990-х, но не применимы к большинству преобразователей PCM, изготовленных после примерно 2000 года, практически все конвертеры PCM сегодняшних дней используют передискретизацию 4-битного преобразования. Передискретизация 1-битных конвертеров пережиток прошлого. Дополнительные три бита улучшают отношение SNR системы в целом, а преобразования в значительной степени меньше зависят от количества шума, что и требуется. Рисунок 1 - блок-схема перехода от аналогового к цифровому PCM и DSD MW: Объясните изменения в передискретизации многоразрядных преобразователей JS: В 90-х музыкальная индустрия стала миксовать и обрабатывать аудио в цифровых аудио рабочих станций (DAW). Первые DAW, использовали 16-битную обработку, и инженеры звукозаписи быстро поняли, что это 16-битная обработка вводит шумы и искажения. Производители отрегировалина на это 18, 20, 22 и 24-битными системами. Это было движение к 24-битному преобразованию, в конечном итоге получилось что 1-битные дельта-сигма преобразователя устарели Первый шаг Benchmark к 1-битному дельта-сигма преобразованию был DAC2004, 20-разрядный ЦАП, который был сделан в 1997 году в нем было два 1-битных дельта-сигма ЦАП подключеных параллельно. Эта конфигурация улучшила характеристики на 3дБ по сравнению с существующими системами. С 4-битными дельта-сигма преобразователей теперь мы можем достичь SNR 130дБ. Это на полные 10 дБ выше, чем пропускная способность канала 64x DSD. В 1-битной системе просто не хватает длины цифрового кода в формате для сглаживания шума и звукового сигнала. DSD ограничена 120 дБ SNR в звуковом диапазоне. Вы можете передать аудиосигнал, который частично сглажен или звуковой сигнал, который не имеет дизеринг но там хватает длины цифрового кода, чтобы полностью отразить изменения звуковового сигнала. Вам нужно больше, чем 1-битный код для того, чтобы быть в состоянии сделать это. MW: Итак, DSD может иметь пониженный SNR, но простота пути передачи данных должна предложить некоторые звуковые преимущества. JS: Пунктирные линии на фигуре 1 показывают, как применение DSD помогает обойти несколько DSP блоков в АЦП и ЦАП (но это предполагает 1-битный преобразование на выходе каждого фильтра). Если DSD был разработан сегодня, мы бы, вероятно, рассмотрели возможность использования 4-бит вместо 1. Проблема в том, что 1-битный DSD практически невозможно обработать. В студии, DSD обрабатывается как 8-битовые данные (или шире) при частоте дискретизации DSD, в формате, известном как DSD-wide. Дополнение в DSD-wide бит данных уменьшает ограничение связанное с шумом, должно быть применено на каждой стадии обработки. В итоге, в 1-битном DSD преобразовании обхода фильтров показаных на рисунке на самом деле не существует, кроме простоты записи 1-битных данных DSD без преобразований на диск. MW: Данные DSD не миксуются? JS: Нет, сигналы DSD не 1-битные в DAW. DSD данные становятся 4-битными или 8-битными или 16-битными в зависимости от того, с какой длиной слова DAW может справиться. MW: Действительно. Так это правда, в качестве дополнения к тому, что здесь сказано, говорят, что каждый файл DSD или проект на самом деле проходит через стадию PCM, а? JS: Тсс! Пожалуйста, не используйте слово PCM! Но ОК да, это, вероятно, можно сказать о 99% проектов DSD, которые были сделаны. Там может быть несколько исключений, когда кто-то записывали микрофоном пишущим в DSD без преобразований на диск проекта и не сделали ничего с ним. Без обработки, без изменения уровня, не фильтруя, не миксуя или не используя в качестве носителя аналоговую ленту ... или виниловый диск. MW: Это редко. JS: Да. Если мы собираемся сделать многоканальная запись, мы будем иметь ввиду, чтобы сделать смешивание, чтобы сделать эквализацию, чтобы сделать различные эффекты и все остальное, что это должно быть сделано в PCM. Теперь PCM может быть сделано с частотой дискретизации DSD, и это нормально. Это хорошо. Переход от DSD в РСМ действительно автоматическая вещь, очень мягкое преобразование. Если вы не измените частоту дискретизации, нет потери качества при расширении длины слова. Как только вы сделаете какую-либо математическую операцию на DSD, длина слова расширяется. И так DSD идет от 1-бит, чтобы стать несколько битов. Производитель DSD DAW выбирают, сколько бит точности они хотят сохранить в обработке - чем больше, тем лучше. MW: Это пример того, что Pyramix или система Sonoma делает? Я имею в виду преобразования, которые на самом деле происходят в этой области, производители делают все эти шаги в и просто держать его под одеялом? JS: Это именно то, что они делают. Да. Это PCM с частотой выборки DSD. Но, ничего плохого не происходит до этого момента. Потеря качества идет только тогда, когда многоразрядный PCM редактируется обратно к 1-битному DSD. Когда вы сводите колебания до 1-бит, вы добавляете огромное количество шума квантования. Любой 1-битный DSD сигнал имеет сигнал 6 дБ шум - в лучшем случае (когда ультразвуковой шум включен при измерении - noise shaping). Ситуация с шумом становится хуже, когда у нас есть два многобитных каскада с 1-битным преобразованием (один раз в АЦП, и один раз в DAW) MW: Хорошо. JS: И поэтому вы должны применять очень и очень агрессивный noise shaping, чтобы сохранить в полосе частот низкий шум, но это происходит за счет огромного количества внеполосного шума MW: Да, это Purple Haze (“Purple Haze” Джими Хендрикса - песня про сумашествие вызванное наркотиком) вы видите в верхней части спектра в DSD записей. JS: анализ спектра DSD показывает огромное количество шума на высоких частотах. У вас есть 6 дБ сигнала к шуму - в лучшем случае. MW: Вернемся назад на секунду. Вы имеете в виду конечный результат, если вы включите ультразвуковое шум сигнал/шум ухудшится на 6дб? JS: Да, результат не может быть лучше. MW: И так, что при изготовлении инженером или изготовителем оборудования можно сделать так, что просто будет применяться фильтр нижних частот, чтобы удалить "Purple Haze" из уравнения. JS: К сожалению, ультразвуковой шум не можетт быть удален если данные DSD в реальном времени не будут переведены в PCM. Ультразвуковой шум всегда присутствует в сигнале DSD, он не может быть удален, пока сигнал DSD не преобразуется в аналоговый или PCM. Это означает, что шум должен быть удален в аппаратных средствах воспроизведения. Если DSD DAC оснащен хорошо продуманным аналоговым фильтра нижних частот, можно добиться сигнал-шум, который начнет конкурировать с некоторыми лучшими системами PCM. DSD для обеспечения производительность 24-битной системы с SNR 144дб, но, конечно, превышает производительности формата CD с SNR 96 дБ. С хорошо разработанным фильтром, DSD может достичь SNR 120 дБ, что примерно эквивалентно системе PCM 20 бит. MW: Говорят о том, 20-20 кГц просто космические, ина самом деле они не о чем не беспокояться больше, как например о дилемме формирования этого шума. JS: Да. Проблема в том, что это DSD маркетинговые материалы часто показывают правильный меандр на высоких частотах. Но это сигнал существует только до аналогового фильтра нижних частот. Все выглядит по-другому после аналогового фильтра низких частот. К его чести, Андреас Кох не показывать квадратные волны в своей работе, но это то, что часто появляется во многих DSD маркетинговых материалах. MW: Да. Я видел его в стандартном официальных документах Sony о DSD. JS: Если было бы как на рис 1, то, преобразование из DSD в РСМ является очень благоприятным преобразования. Переход от PCM обратно в DSD, вот где происходят все проблемы. Если вы могли бы как-нибудь избежать обратного преобразования к 1-бит, было бы гораздо лучше. По этой причине, все современные ЦАП избегают всех преобразований до 1-бит. Они, как правило, останавливаются на 4-бит. Модуляторы будут модулировать до 4 битов и не 1 бит, так что noise shaping не должен быть таким агрессивным. С 4 битами, существует также достаточно длины кода для требуемого псевдослучайного сигнала. MW: Почему они продолжают делать утверждения, что пропускная способность, так же, как в аналоговых системах, доходит до 100 кГц? JS: Ну, это до аналогового фильтра низких частот. К сожалению фильтр низких частот является абсолютной необходимостью. MW: Из-за всего этого шума, который был смещен по частоте вверх, не так ли? DSD SpectraGraph без фильтра низких частот для удаления высокочастотных шумов. Обратите внимание на внутреннее дрожание сигнала на правой стороне картинки JS: Они хотели, чтобы было удобно игнорировать тот факт, что 50 кГц-ый низкочастотный фильтр требуется в любом практическом применении системы DSD, и что это, по сути, требование спецификации. MW: Это на самом деле так? JS: Да. Высокочастотный шум является катастрофой, если он достигает усилителей мощности и динамиков. 128x DSD предлагает некоторые улучшения, которые позволит расширить полезную пропускную способность выше предела в 50 кГц 64x DSD. MW: Но тогда файлы получаются огромными. JS: Да, но размер файла не создает больших проблем в наши дни. На мой взгляд, DSD и РСМ оба хорошие распространненые форматы. Они оба прекрасно подходит для распространения конечного продукта для потребителя. PCM является более простым для пользователей для работы с ним и PCM упрощает аппаратные средства воспроизведения. Намного проще сделать регуляцию громкости в PCM. Намного проще сделать мягкие переходы, кроссфейды или любую другую обработку, необходимую для воспроизведения. Все эти функции обработки гораздо легче сделать с источником PCM, чем с источником DSD. Но, если вы оставите вопросы обработки в стороне, то DSD является достаточным для передачи полного сигнала к шуму и обеспечения пропускной способности в лучших современных записях. MW: Это характерно для любого проекта, которые сделаны? У меня есть Уоллес Рони и spectragraphs, это выражено в них и других проектах, которые мы сделали с превышением 40-45 кГц. И мое оправдание в том, что меня действительно не волнует, что динамики и остальная часть оборудования не может на самом деле воспроизвести повышенную точность. Но если бы, музыкальный звук в комнате, когда они выступали, я хотел иметь возможность захватить и сохранить его через всю цепочку. При этом Blu-Ray и DVD-Audio может содержать более высокие частоты, чем пределы слышимости человека, я говорю о том, что давайте попробуем воспроизвести все. Учитывая ситуацию с SA-CD и DSD и всего этого формирования шума, не похоже, что это вариант для них. JS: Верно. Эти частоты выше способности воспроизведения DSD. Помните, у вас есть 50 кГц низкочастотный фильтр, который означает, что вы не сможете ничего точно воспроизвести в окрестности около 47 кГц в DSD. Фильтр вносит фазовые искажения, ошибку амплитуды, и звон, когда мы приближаемся к 50 кГц частоте среза. В отличие от этого, PCM 96кГц будет фиксировать этот ультразвук просто отлично. MW: Да. Это то, что я делаю, когда я записываю. JS: При этом не очень хорошо отражается все, что намного выше 48 кГц с этой точки зрения. MW: Хорошо. JS: Если вы посмотрите на бумаги, и посмотрите на рисунок 2, то указанная фигура вводит в большое заблуждение, потому что на самом деле ... у вас есть FFT (дискретное преобразование Фурье) DSD и у вас есть прямая линия, которая рисуется на основе 6,02 дБ на бит примерно в 144 дБ, представляющий 24-разрядное PCM кодирование. Это не то же самое, как будет выглядеть FFT 24-битного PCM. Рисунок 2 - график DSD 64 FFT против линейного графика РСМ (96/192/384 кГц) MW: Что было бы по-другому? JS: Да, это путь в некоторой степени, на более низком уровне, чем DSD, как вы видите здесь. Вы должны сравнивать FFT против FFT, а не строку, которая плучается на основе расчета, который не действует в этом случае. Я был довольно откровенен об этом время от времени. У меня есть продукт, который поддерживает воспроизведение DSD, и я поддерживаю DSD воспроизведения, потому что ... теория в том, что если у вас есть DSD материал, который вы хотите воспроизвести я хочу дать вам возможность сделать это. Она не должна быть абсолютна необходима, чтобы преобразовать его в первую очередь. Если вы хотите, чтобы воспроизвести его непосредственно, мы дадим вам способ сделать это MW: Конечно. JS: Мы не рекомендуем его вообще для любого вида производства студийной работы. DSD вообще совершенно не подходит для профессионального применения ... для любой производственной деятельности. Запись в DSD должна существовать в неизменном виде, если она вообще существует, она должна быть как конечный продукт мастеринга, если по какой то причине мы хотим распространять ее в формате DSD. Хорошо, давайте создавать мастер в формате DSD, который мы можем распространить. Далее повторяют то что сказали еще раз в другой форме MW: Как вы реализуете регулятор громкости в выходном каскаде? Вы преобразоваете сигнал в аналоговый, а затем регулирете его вверх и вниз. JS: Мы на самом деле ничго такого не делаем. Мы делаем процесс с высокой частотой дискретизации и у нас есть несколько 1-битных конвертеров, которые доступны для нас. Таким образом, увеличение длины слова, которое мы получаем и есть как функция управления громкостью, мы используем избыточные 1-битные преобразователи, которые работают параллельно MW: Да, как вы говорили раньше. JS: Вместо отправки одинаковых сигналов DSD до шестнадцати сбалансированных 1-битных конвертеров, которые соединены параллельно, мы начинаем посылать различные сигналы DSD, чтобы уменьшить амплитуду сигнала. Все суммирования происходит в аналоговой области. Это очень круто! MW: Есть много разных позиций на DSD, и я ценю вашу откровенную оценку и опыт. JS: И Stanley Lipshitz и John Vandercoy много работали над этим. Они написали много статей и многое из этого не было услышано. MW: Я читал их и на самом деле встретил Stanley на заседании AES в Великобритании несколько лет назад. JS: По правде инженер SONY говорил мне одно время, и это было несколько лет назад ... он сказал, "мы поняли, после того как мы получили другие способы реализации, что DSD была какая-то ошибка, но мы слишком много вложили в него ". MW: Не было способа хранения что послужило прииной придумать его в первую очередь? Он должен был использоваться, чтобы скопировать аналоговые мастер-ленты для их архивации и воспроизведения в формате, который, как они думали,сохранял бы наибольшую верность, не так ли? JS: Да. И концептуально это выглядело как простой подход. И, DSD значительно опережает системы 16-бит PCM, которые были распространены в то время. В формате дистрибуции, DSD, безусловно, большой шаг по сравнению с 44/16 компакт-дисками, и мы хотим дать людям наилучшее воспроизведение прекрасных записей DSD, которые уже существуют MW: И они пытались сздать преемника CD и там мы получили войну форматов. JS: Да. В дальнейшем, мы должны сосредоточиться на 24/96, и 24/192, так как эти форматы предлагают лучшее качество. Я хотел бы поблагодарить Jonh Siau для обмена своим опытом по данной теме. Использование DSD 64/128 для производства работ явно не жизнеспособным вариантом для элитного музыки, и это сомнительно, что продвижение вперед с DSD для скачивания не будет иметь никакой пользы для любителей музыки. В самом деле, это может запутать все еще больше. Конец статьи
не очень однозначный ответ, но очень прикольный