Что такое native dsd
Что такое DSD-аудио? Как это работает и где взять файлы?
Сохранить и прочитать потом —
Похоже, формат DSD вновь входит в моду. Большинство новых цифровых устройств обеспечивают его поддержку, а каталог доступных альбомов внушает уважение – особенно у любителей джаза и классики.
Что же это такое и чем отличается от других систем записи цифровых сигналов, применяющихся в компакт-дисках и других форматов Hi-Res-аудио? Давайте узнаем.
Подробнее о PCM
Цифровые потоки записываются в виде комбинации двух состояний, 0 и 1; но для того, чтобы эту информацию можно было использовать, она должна быть организована особым образом. Почти во всех случаях используется система под названием PCM (Pulse Code Modulation, импульсно-кодовая модуляция).
Давайте вначале вспомним, как именно работает PCM.
При использовании PCM исходная форма аналогового аудиосигнала описывается при помощи двух параметров. Первый – это величина. На компакт-диске она представлена 16-разрядными цифровыми данными, что дает возможность задавать 65 536 различных уровней сигнала.
Для адекватного представления исходной формы сигнала ее необходимо измерять с точно отмеренными регулярными интервалами. Эти отсчеты выполняются 44 100 раз в секунду. Число выглядит случайным, однако его выбор был очень продуманным – оно обеспечивает покрытие полного диапазона слышимых человеком частот (от 20 Гц до 20 кГц).
DSD and SACD
Технология DSD (Direct Stream Digital) использует другой подход. Она была разработана в середине 90-х как способ архивирования старых аналоговых записей.
Предполагалось, что это будет более простой и экономичный с точки зрения занимаемой памяти способ хранения цифровых музыкальных данных по сравнению с PCM. Что особенно важно, DSD также изначально разрабатывался с учетом возможности преобразования в файлы формата PCM с частотой дискретизации, кратной 44,1 кГц.
Примерно в то же время компании Sony и Philips работали над заменой CD, который в конечном итоге принял форму SACD. Система DSD представлялась идеальной основой для создания нового формата – в частности, благодаря превосходной защите от копирования.
Основным достоинством DSD была простота и вытекающая из нее дешевизна реализации. Эта технология требовала меньшего уровня обработки, чем PCM, благодаря чему можно было применять более простые и намного менее дорогие ЦАП.
Как работает DSD?
DSD использует один бит информации, который говорит только о том, больше или меньше предыдущего фрагмента аналогового сигнала оказывается текущий. По сравнению с 65 тысячами разных значений, которые может принимать сигнал PCM, всего лишь два (0 в случае, если уровень сигнала нового отсчета ниже, и 1 – если он выше) у сигнала DSD кажутся категорически недостаточными для передачи нужной информации.
Однако нехватка информации компенсируется очень высокой частотой дискретизации – более 2,8 миллиона раз в секунду, что в 64 раза превышает соответствующий параметр для CD. Из-за этого DSD-формат стандартного разрешения нередко обозначают как DSD64, а его версии с удвоенной и учетверенной частотой дискретизации – как DSD128 и DSD256, соответственно. Существует даже спецификация DSD512, хотя нам не доводилось слышать, чтобы с ее применением был записан какой-то материал.
Записи в стандартном формате DSD по-прежнему достаточно редки по сравнению с альтернативными вариантами в PCM, а с повышенным разрешением встречаются еще намного реже. Однако поклонники DSD утверждают, что этот формат обеспечивает максимальную близость к аналоговому звучанию.
Если бы можно было увидеть цифровой поток формата DSD, нарисовать соответствующий аналоговый сигнал стало бы возможно, просто взглянув на распределение нулей и единиц. Чем больше нулей, тем меньше его величина; чем больше единиц, тем она больше. Если два значения встречаются примерно поровну, уровень сигнала близок к нулевому.
В чем недостатки формата DSD?
Плеер Astell & Kern AK70 mkII перед воспроизведением преобразует файлы формата DSD в PCM
Все это прекрасно, но у формата DSD есть и минусы. В частности, в нем сложно работать с записями.
Для выполнения любых обработок записи – например, эквализации, редактирования, управления динамическим диапазоном и добавления реверберации – обычно приходится преобразовывать DSD в PCM, выполнять необходимые преобразования и затем конвертировать обратно в DSD.
Этот способ сложно назвать простым и прямолинейным, однако он применяется практически для каждой студийной записи, выполненной по технологии DSD. Все дело в отсутствии подходящего оборудования и соответствующего программного обеспечения.
В описании диска может встретиться обозначение DXD. Это означает, что исходный сигнал в DSD был преобразован в PCM с параметрами 24 бит/352 кГц и обрабатывался в этом виде. Несмотря на то, что название, намеренно или нет, звучит похоже на DSD, по сути, это просто PCM с очень высоким разрешением.
Кроме того, аналоговому сигналу, полученному из DSD, присущ высокий по сравнению с PCM уровень шума. Продуманные технологии позволяют инженерам вывести эти шумы за границу слышимого диапазона частот и оптимизировать качество звука и шкалу динамики в пределах слышимого спектра. Высокочастотный шум обычно отфильтровывается.
Относится ли формат DSD к Hi-Res-аудио?
Насколько высокое разрешение имеют записи в DSD? Точно установить соотношение между PCM и DSD невозможно, но базовый формат примерно соответствует PCM с параметрами дискретизации 24 бит/88,2 кГц.
Заявленный динамический диапазон DSD составляет около 120 дБ в пределах слышимости. Для сравнения, у обычных CD он равен 96 дБ, а теоретический максимум записей в 24/192 достигает 144 дБ.
Большие числа смотрятся впечатляюще, но на деле даже диапазона CD более чем достаточно для любой записи.
Как воспроизводить DSD-файлы?
Chord Hugo 2 способен воспроизводить файлы вплоть до DSD512
В последние годы цифровые компоненты все чаще поддерживают воспроизведение DSD; это связано с повышением доступности скачиваемых аудиозаписей. Проверьте, поддерживают ли этот формат ваши портативный музыкальный, сетевой плеер и/или ЦАП.
Самые современные цифровые устройства среднего и высшего класса, как правило, обладают такой поддержкой; если ваши компоненты относятся к их числу, обязательно добавьте этот формат к уже привычным FLAC и WAV. Некоторые флагманские смартфоны также совместимы с DSD. И даже пользователи Apple iPhone могут воспроизводить DSD-файлы при помощи дополнительного оборудования.
На сайтах для скачивания музыки время от времени можно встретить обозначения DSF и DFF. Это две разновидности DSD-файлов; все, что реально нужно о них знать – всегда выбирайте версию DSF, если ваш плеер ее поддерживает, поскольку она лучше работает с метаданными (такими как имя исполнителя, название песни, обложка альбома и тому подобные).
Где купить аудиофайлы в формате DSD?
Альбомы в DSD можно приобрести на сайте HDtracks
Большинство крупных сайтов для аудиофилов предлагают возможность покупки DSD-файлов для скачивания. Можно начать с таких источников, как HDtracks, Highresaudio и Primephonic.
Если же вы предпочитаете физические форматы и являетесь обладателем совместимого проигрывателя, SACD можно найти почти повсюду.
Подготовлено по материалам портала «What Hi-Fi?», май 2020 г.
DSD Native support DAC`S
При воспроизведении DSD (файлы с форматом DSF, DFF) на Linux не требуется установки дополнительных драйверов и настроек. Данные форматы поддерживаются на уровне ядра, в том числе и поддержка его вывода для USB ЦАП-ов и транспортов. Достаточно подключить устройство и система сама распознает какие форматы поддерживаются, а какие нет.
Существует два способа передачи потока DSD:
Linux достаточно развился в последнее время и его ядра работают не только с выводом в формате DoP (DSD over PCM), а и полноценной поддержкой NativeDSD.
Производители аудио устройств так же помогают в этом процессе, постоянно добавляя Linux в прошивки своих устройств. Например Amanero Combo384 уже работает в NativeDSD вплоть до DSD512. Достаточно лишь перепрошить USB транспорт и иметь Linux с последним ядром, что не является проблемой.
Apple MAC OSX and Linux support USB audio class 2 natively, hence no driver is needed.
На качество звучания, режим DoP, или NativeDSD не влияет, что уже много раз доказывалось на различных форумах, включая самими разработчиками PS Audio:
...Отсюда следует весьма разумная мысль, которую реализовали создатели DoP. Они просто разбили DSD-поток на отдельные 16-битовые группы, и каждый 16-битовый блок был выделен из общего потока. Затем они объединили правую 16-битовую группу с левой 16-битовой группой, добавили идентификационную информацию и «приодели» ее так, чтобы компьютеры и ЦАП-ы думали, что это PCM. Так как для любых компьютеров или ЦАП-ов на USB-входе такой поток не отличим от PCM, он свободно проходит на ЦАП через USB, S/PDIF или AES/EBU. Очень умный ход.
Когда такой сигнал поступает на ЦАП, он конвертируется обратно в исходный поток за счет простого последовательного соединения всех битов. Тут нет никаких манипуляций с данными, биты не повреждаются и, если ваш ЦАП способен воспроизводить DSD, у вас все хорошо. Если же ваш ЦАП не поддерживает DSD, вы получите на выходе тишину.
Согласно спецификации из документа XMOS, передача данных формата DSD через USB шину, осуществляется согласно таблицы:
Так как DoP на основных конвертерах XMOS* не имеет возможность передавать данные в 705,6 kHz, которое нужно для передачи потока dsd256, появляется ограничение для передачи dsd128.
* Amanero уже работает с DSD512, то есть передает 705.6kHx X 32bit = 22 579,2Mbit/s (dsd512) через USB 2.0, что было проверено на V.A.M.P. (ARM версия и цап Audio GD R-1)
В последних версиях V.A.M.P. реализована поддержка обеих режимов DSD:
Следующий список ЦАП-ов по отзывам пользователей поддерживает режим DSD_Native и уже включен в поддержку последнего ядра плеера:
DSD музыка | Посмотрите, где можно скачать бесплатно >
Ознакомьтесь со списком сайтов с DSD музыкой. Также есть ссылки на бесплатные тестовые аудио файлы. Прочтите рекомендации по скачиваемым форматам.
Конвертация DSD аудио файлов
Рекомендации по DSD форматам
Как правило, рекомендуется загружать музыку в формате DSD с максимально доступной частотой дискретизации, поддерживаемой вашей аудио системой. Хотя это не гарантирует максимального качество звука. Прочтите подробности здесь >
Некоторые люди пытаются анализировать DSD аудио файлы. В большинстве случаев проверяется ширина полосы музыкального сигнала. Но ширина полосы может определяться обработками аудио. Например, узкая полоса не является однозначным признаком апсемплинга с CD.
Качество DSD ресемплинга (потери/искажения) зависят от используемого конвертера. Технически, эти потери похожи на потери от PCM ресемплинга. Если вы используете профессиональный ресемплер, вы можете не заботиться об этих потерях, в общем случае.
Если оригинальная студийная мастер-запись имеет формат PCM, вы можете:
Второй случай может быть предпочтительнее, если вы уверены, что ваш конвертер не хуже студийного.
Рекомендуется загружать файлы в DSF формате. Потому, что этот формат может содержать метаданные, включая изображения, стандартным образом. Как правило, DSF файлы имеют меньшие проблемы совместимости с аппаратурой и программами.
Прочтите еще:
DSD музыка: список сайтов загрузки
Если вы интересуетесь, где скачать DSD музыку, взгряните в таблицу.
ВНИМАНИЕ: Перечисленные в таблице форматы файлов и прочие подробности были найдены на этих сайтах на момент публикации. Они могут исчеснуть или быть изменены со временем.
Мы публикуем здесь только сайты, которые, по нашему мнению, выглядат, как легальные. Но мы не можем гарантировать этого.
Это не реклама и не предложение. Наш сайт не аффилирован с перечисленными сайтами (кроме Audiophile Inventory). Мы не отвечаем за перечисленные ресурсы, качество рапространяемых ими записей и прочее.
Прокрасться через черный ход [перевод]
На фоне растущего интереса к DSD (Direct Stream Digital) — главного формата записи на SACD-диски, я думаю, было бы полезно объяснить, что такое DoP. Да, я уже знаю слишком много слов из трех букв (TLA — Three Letter Acronyms).
DoP означает «DSD over PCM» и было изобретено группой производителей High-End-аудиотехники, которые старались донести великолепное звучание до всех нас. А PCM (или ИКМ — импульсно-кодовая модуляция) — это стандартный формат записи цифрового аудио, как, например, на CD.
Вот в чем состояла идея. Так как PCM-формат используется повсюду, и его понимают все цифровые плееры, компьютеры и ЦАПы, то вполне логично выбрать его кандидатом на звание универсального формата. Как вы понимаете, заставить всех производителей компьютеров и операционных систем перейти на что-то так редко используемое, как DSD, это непосильная задача, и такой проект, скорее всего, не пройдет. Но если нам удастся приспособить существующий формат вроде PCM, тогда это будет гораздо более легкая задача. Именно так и поступили эти люди.
В PCM-формате используется последовательность кадров (frames) или «снимков» для передачи данных. Каждый кадр – это отдельная группа аудиоданных, содержащая отсчеты для левого и правого каналов. На CD-диске мы имеем отсчеты (samples) музыкального сигнала, которые следуют с частотой 44,000 раз в секунду, один раз для левого, другой — для правого канала (так что процесс идет в два раза быстрее, чтобы получить две последовательности 44K отсчетов одновременно). А теперь мысленно возьмите два отсчета (левого и правого каналов) и вставьте их в пакет. Это и будет кадр, о котором говорят в PCM. Каждый кадр содержит один левый и один правый отсчет вместе с некоторой дополнительной информацией, которая объясняет оборудованию, чего надо ждать.
С другой стороны, DSD-формат не содержит никаких кадров; вместо этого он представляет постоянный поток битов, плотность которых зависит от музыки.
Отсюда следует весьма разумная мысль, которую реализовали создатели DoP. Они просто разбили DSD-поток на отдельные 16-битовые группы, и каждый 16-битовый блок был выделен из общего потока. Затем они объединили правую 16-битовую группу с левой 16-битовой группой, добавили идентификационную информацию и «приодели» ее так, чтобы компьютеры и ЦАПы думали, что это PCM. Так как для любых компьютеров или ЦАПов на USB-входе такой поток неотличим от PCM, он свободно проходит на ЦАП через USB, S/PDIF или AES/EBU. Очень умный ход, разумеется.
Для того чтобы согласовать скорость с одинарным или удвоенным потоком DSD, они использовали для PCM частоты дискретизации 176,4 кГц и 352,8 кГц соответственно.
Когда такой сигнал поступает на ЦАП, он конвертируется обратно в исходный поток за счет простого последовательного соединения всех битов. Тут нет никаких манипуляций с данными, биты не повреждаются и, если ваш ЦАП способен воспроизводить DSD, у вас все хорошо. Если же ваш ЦАП не поддерживает DSD, вы получите на выходе тишину.
(Комментарии читателей: тишина на выходе — у ЦАПа PS Audio, а для других на выходе может получиться «белый шум» с ограниченным спектром или же музыка, как у ЦАПа JRiver при 352.8/32)
Об авторе: Пол МакГоуэн (Paul McGowan) – директор (CEO) и сооснователь компании PS Audio Inc. из города Боулдер, Колорадо, конструирующей и выпускающей High-End аудиопродукты и сервисы.
Цифровой звук: DSD vs PCM
Цифровой звук. Как же много мифов крутится вокруг этой фразы. Сколько споров возникало между любителями удобства и качества цифры и приверженцами «живого воздушного» винилового звука помноженного на «тёплое ламповое» звучание. Кроме того, есть немало споров и между любителями «цифры»: достаточно ли 16х44.1 или нужно 24х192? Что лучше: мультибит или дельта-сигма? CDDA или SACD? PCM или DSD? В этой статье я попробую простым языком изложить азы цифрового звука, а так же более подробно остановлюсь на сравнении двух типов кодирования аналогового сигнала в цифровой: DSD и PCM.
Для начала ответим на вопрос, что есть цифровой звук? Чем он отличаются от аналогового? Если говорить кратко, математическим языком, аналоговый звуковой сигнал — непрерывная функция, цифровой звуковой сигнал — дискретная функция. Что это значит?
Аналоговый сигнал
Если нарисовать в воображении график синусоиды (именно так в чаще всего изображают звуковую волну): то, как бы мы его не увеличивали, стараясь рассмотреть все детали, — всегда будем видеть плавную гладкую линию: это аналоговый звуковой сигнал (рис. 1).
Рис. 1. Аналоговый сигнал
Аналоговый звук (запись) имеет множество параметров, с помощью которых можно оценить его качество. Рассмотрим три самых важных: частотный диапазон, динамический диапазон, искажения.
Частотный диапазон — набор частот, содержащихся в звуке. Принято считать, что частотный диапазон человеческого слуха 20… 20.000 Гц (иногда указывается 16 — 22.000 Гц). Сам по себе частотный диапазон музыки никакого интереса в плане оценки качества не представляет (к примеру, частотный диапазон все того же взлетающего самолета будет очень широк, а вокальной партии тенора — намного уже). Качественным параметром, скажем, наушников является потенциальный частотный диапазон, а оценивается он с помощью амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). Идеальная АЧХ — прямая линия на всем диапазоне частот слуха – означает, что источник звука не усиливает и не ослабляет какие-то отдельные частоты, а значит извлекаемый звук совпадает с оригиналом.
Рис. 2. АЧХ MP3 файла 256 kbps
Динамический диапазон (ДД) — разность между самым тихим и самым громким звуком. Измеряется громкость в децибелах (дБ). Принято считать, что максимальная громкость, не наносящая травм человеку — это 130 дБ — звук взлетающего самолета, а минимальная слышимая громкость — 5… 10 дБ — на уровне шелеста листьев в маловетреную погоду. Естественно, что шелест листьев на фоне взлетающего самолета разобрать будет невозможно, да и слушать музыку с уровнем 130 дБ крайне неприятно. Поэтому принято считать, что комфортный ДД для прослушивания музыки — 80… 100 дБ.
Искажения – не что иное, как отклонение сигнала от оригинала.
Принципы представления звука в цифровом виде
Что же происходит при оцифровке аналогового звука? Не будем углубляться в технические аспекты, разберем все, как говорится, на бумаге: для этого нарисуем нашу воображаемую «идеальную» синусоиду и будем измерять величину сигнала через равные промежутки времени (этот процесс называется дискретизацией или квантованием): мы получим некий последовательный набор значений — это и будет наш цифровой сигнал, полученный методом импульсно-кодовой модуляции (PCM) (рис. 3).
Рис. 3. Преобразование аналогового сигнала в PCM
Два основных параметра качества PCM сигнала — это частота и разрядность. Частота — это количество измерений за одну секунду, чем их больше — тем с большей точностью передаётся сигнал. Частота измеряется в герцах: 44100 Hz, 192000 Hz и др. Разрядность — количество возможных значений величины сигнала (точность передачи величины). Чем больше вариантов — тем больше точность сигнала. Разрядность измеряется в битах: 16 bit (65.536 возможных значений, ДД 96 дБ), 24 bit (16.777.216 значений, ДД 144 дБ) и др.
Рис. 4. Преобразование аналогового сигнала в DSD
Такой вид представления цифрового звука называется импульсно-плотностной модуляцией, чаще всего для него используется аббревиатура DSD. Фактически, единственный качественный параметр такого сигнала — частота. Но так как частоты используются очень высокие (от 2.822.400 Hz), такие цифры сложно запомнить, принято делить частоту DSD сигнала на 44.100 Hz. Полученное число и является показателем качества: DSD64 (ДД 120 дБ), DSD128, DSD256 и т.д.
Восстановление аналогового сигнала из «цифры»
Но оцифровка аналогового сигнала – это полдела. Для прослушивания цифровой музыки нужно выполнить обратное преобразование. Для начала рассмотрим, каким образом превратить в звук цифровой DSD поток. Как мы уже знаем, этот поток представляет из себя высокочастотный (2,8 МГц и более) двухуровневый сигнал, средняя величина этого сигнала меняется со звуковой частотой. То есть, если подходить к решению задачи максимально просто, — нужно отфильтровать все высокочастотные составляющие DSD потока, оставив только полезный звуковой сигнал (частоты до 20. 22 кГц). Делается это с помощью аналогового фильтра низкой частоты (ФНЧ). Простейший ФНЧ – это RC цепочка. Сигнал полученный, после прохождения этой цепочки, показан на рис. 5.
Рис. 5. Восстановление аналогового сигнала из DSD
Как видим, полученный график лишь отдаленно напоминает исходную синусоиду. Но не забываем, что мы «применили» простейший фильтр, улучшая схему фильтра можно добиться практически полного отсутствия высокочастотного шума и получить аналоговый звук с хорошими качественными показателями.
Для восстановления аналогового сигнала из цифрового PCM недостаточно только лишь аналогового ФНЧ, нужно предварительно расшифровать цифровые данные, для этого используются цифро-аналоговые преобразователи (ЦАПы). Бывают они разных типов, но описывать их все в задачи данной статьи не входит. Остановимся на 2-х самых распространённых типах в звуковой технике. Во-первых, это так называемый ЦАП лестничного типа (его ещё называют мультибитным). Как вы, наверное, догадались, такой ЦАП преобразует PCM поток цифровых данных в поток величин звукового сигнала, которые на графике выглядят как лестница (рис. 6). Как и в случае DSD, обязательно использование аналогового фильтра для сглаживания «ступенек».
Рис. 6. Восстановление аналогового сигнала из PCM
Зачастую, в таких преобразователях используется промежуточная передискретизация цифрового PCM сигнала в более высокие значения частоты (например, 192 кГц): это уменьшает «ступеньки», что позволяет упростить схему аналогового фильтра.
Второй тип ЦАП – дельта-сигма – использует передискретизацию в ещё большие значения частоты с одновременным уменьшением разрядности до одного бита. Ничего не напоминает? Это же знакомый нам DSD сигнал! Как далее обработать такой сигнал и превратить его в аналоговый, мы уже рассматривали выше.
Применение PCM и DSD, достоинства/недостатки
Где же мы можем встретить каждый из способов кодирования? PCM формат очень распространён: CDDA диски, DVD Audio, файлы MP3, FLAC, ALAC, AAC, звук в фильмах, и далее, и далее, проще сказать, когда не-PCM. Super Audio CD диски, DSD диски, файлы DSF, DFF — это DSD формат. Что же всё-таки лучше? При воспроизведении какого формата мы получим более качественный звук?
В статьях, посвященных DSD формату, описано множество преимуществ перед PCM, но все ли описываемые преимущества верны или это мифы, придуманные для обывателей, не разбирающихся в технической составляющей, чтобы отвоевывать рынок, плотно занятый PCM форматом? Давайте кратенько пройдемся по списку.
Рис. 7. Динамический диапазон / шум при преобразовании между DSD и PCM