DSD是Direct Stream Digital的缩写,表示直接
比特流数字编码,是
SACD(Super Audio CD)的
编码模式。它是Sony与Philips在1996年宣布
共同发展的高解析
数字音响规格。
定义
DSD(Direct Stream Digital)『直接比特流数字』,它是
Sony与
Philips在1996年宣布
共同发展的高解析
数字音响规格, DSD新技术与
DVD的音响技术指针竞争,用1bit比特流的方式取样,
采样率2.8224MHz(CD 44.1kHz取样的64倍)的高取样方式,直接把模拟音乐讯号波形以脉冲方式转变为数字讯号,以将近四倍于CD的空间,储存音乐,因此可以提供更为优秀的声音效果,由于取样次数高,所以取样过的波形很圆顺,比较接近原来的模拟波形。再者由于不采用多位,省去位转换程序,降低了因为
数字滤波而可能产生的失真与噪声。还有,由于不像多位系统般容易(位愈高就愈容易)受到电源或外部干扰的影响,因此理论上质量会比较稳定。当前的SACD player,
兼容性,无论您是DSD支持者或是传统CD的拥护者,都将是双赢的局面。 SACD(Super Audio CD)是新一代
数码音响规格,以超高速取样(2.8224MHz,为CD的64倍)声音以0和1连续的量子化,可听
频域的
动态范围约为120dB,可能收录频域约1000kHz,结合了传统模拟的温暖及超高的分辨率,Chesky独家呈现的96k/24bit技术高水平音效,绝对让重视
音响效果的您,有超值的视听感受。
SACD多声道的音质包含了6个独立的音轨,每一个音轨都可以读到没有经过任何压缩而完整的DSD规格(Full DSD Bit Rate),也就是说,您的每一支喇叭都可以听到立体环绕的效果(一般的DVD由于经过压缩,所以仅能听到96K/24Bit的音质)。
主要区别
PCM(Pulse-Code Modulation,
脉冲编码调制)是最为常见的一种
音频编码格式,什么wav,
ape,flac,
mp3等等几乎所有常见音频都是PCM编码格式。
其原理简单来说,先准备好一组规定
电平值(对于电平这个概念,可以简单地等同理解为电压),如-3,-2,-1,0,1,2,3等等,每个值给一个编号,就像ABCD这样,不过我们给这些电平值使用二进制的编号(就是000 001 010 等等)。
然后从先前的那组规定电平内,采用
四舍五入的办法找出最接近采样电平的值,然后记录下来这个最接近值的编号,然后进行下一次采样..如此反复,就能用一组
二进制编号(也就是
数字信号)把
麦克风过来的原始
模拟信号给记录下来了,记录下来的数字信号就是PCM了。
上面的整个过程就是常说的ADC
编码过程,
录音室里的录音过程就是这样了。
这整个过程中
输出信号与
输入信号间的差叫做
量化误差.量化误差对于信号而言是一种噪声,所以也被称为
量化噪声。
PCM就是这样,每个
采样点都是去度量一个
绝对值,采样点之间
相互独立无关联。
对于CD中使用的16bit 44.1kHz的PCM,就是对信号每秒钟取样44100次,然后用一组65536(就是16bit,2的16次方)个值的规定电平去度量取样电平,在这么高的
取样频率和16位规定电平的精度下,记录下来的信号和原信号已经是非常之接近的了(至少大部分人耳分辨不出区别了)。
我们还可以通过加大
取样率和增加规定电平的精度来更好的记录原信号,比如常见的24bit 88.2kHz,96kHz,192kHz,以及32bit 96khz。
但是PCM这种方式还是有瓶颈,量化噪声平均分布在全部频段上,就算继续极大地提升精度和
采样率,也难以减少更多的噪声了。
为了全面改善脉冲编码调制数字音频技术,获得更好的声音质量,就需要有新的技术来替换,于是我们有了DSD。
对于16bit PCM,每记录一个采样点需要用到16bit数据,但是DSD对于每一个采样点,用1bit就可以记录,也就是说,仅仅用表示“否”的“0”和表示“是”的“1”去记录这一个采样点的电平值。
DSD的编码过程中,对信号进行量化的方式和PCM完全不一样。
Δ调制有着一个缺点,就是随着输入模拟信号的频率增高,
信噪比会急剧下降.我们可以通过减小Δ的值,并且增大采样率,来控制量化噪声.
DSD的
主体思想就是这样,每一个采样的值是上一个采样的
相对值,前后采样点相互连系密不可分.这种量化方式的思想因为其
连续性,更加接近自然中的声音(声音信号就是一连串的,单独一个点毫无意义)。
为了克服Δ调制的缺陷,发展出了∑-Δ
调制器(Sigma-Delta Modulator)
如图1,如果我们在信号的输入端再加一个差分器,信号从差分器正相输入,然后通过一个
积分器,然后到Δ调制器(
A/D),把Δ调制后的结果进行一次D/A转换,并且延时输入到差分器的反相端作为反馈,这就是一个完整的∑-Δ调制器了。
整体的量化方式思路还是和Δ调制类似,不过反馈回差分器反相输入端的电平为整个信号的
最大值或
最小值(即Δ调制输出1,则反馈回Vmax,输出0,则反馈回Vmin,两者均为固定值),就是说积分器积分的是
输入电平与最高/
低电平的差值,然后我们再对积分后结果进行一次Δ调制(可以把原信号当成是某函数
f(x)的导数,然后我们对f(x)来进行Δ调制量化,这样也许会更好理解一点)。
这样一来,量化的对象就变成了当前
信号电平和先前所有差值和的差值,量化电平不再会受频率影响,最大量化范围直接取决于电平值。
反馈中加入的
延时电路低通滤波就可以很简单地把这些噪声给干掉了。
这就是DSD相对于PCM的最大优势,极小的量化噪声,超高的信噪比
DSD就是经过了以上的∑-Δ调制而得到的数字信号,如果把这一连串数字信号放在同一
标尺脉冲密度调制(Pulse Density Modulation)。
打个比方,PCM是对着原图去描点,但是这个描点你再怎么精确总是会有点小误差,而DSD就是对着原图画轮廓,但是这个轮廓比PCM的描点更精确
虽然DSD比起PCM有着种种优势,但是有个硬伤,录音后期混音制作的时候无法使用DSD呐,只有PCM才能做混音处理。
所以几乎所有的录音室所用母带还是PCM格式,混音完成了以后再压缩成DSD格式,制作成
SACD,这个过程实际上已经丢掉了DSD的大半优势。
不经处理的纯DSD直录音频,真的是少之又少,多为录音室的试音产品。
所以说,DSD的路,还非常漫长。