设为首页 收藏本站 开启辅助访问 放到桌面
 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

扫一扫,访问微社区

点击进入授权页面

只需一步,快速开始

或者

[基本常识] DSD格式的优缺点

享乐音乐论坛 - 为最强音质无损音乐而生!音乐发烧友们的美好家园。

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册  

x
        目前来说,商业化的DSD只有 sacd,也就是DSD64的格式,现在的正常销售音源也基本是 DSD64。但对于 DSD 解码,不仅仅是标准方,音频芯片方,还是整个行业,仍然有其争议性与妥协之处,这种妥协让我想到了音频发展的历程,因为这就是一个优化与妥协的发展史

        模拟音乐介质因为不易保存或尺寸过大,同时所能达到的指标很一般,相对现在数字音频的指标来说可能很差,所以音频领域才有了数字,所以无损的 CD 格式才得以出现。

          1、CD 能够明显更好的指标,耳听范围低失真,而且易于保存。如果形成文件,    那理论上的寿命是无限的。
          2、重放设备体积变小,方便,简单。
然而 CD 也存在很多的问题:

1)超过人耳听音范围的音域没有信息。

2)因为模数转换的原因,所以在模拟信号变成数字信号时会带来一个采样噪声,在 22khz 左右,结果出现了各种 DA 方案,有西格马 DA,有纯 string DA 等。 String DA 采用原生的阻容方案,实现 DA 过程,然后再用滤波器进行滤波,而西格马 DA,则采用 8x 或更高的过采样或异步重采样进行,但西格马是不完美的(大家可以搜索相关的论文,有各种追求完美的方案,当然没有哪个西格马是绝对完美的),会带来一些听感上的劣化,同样 string DA 也是不完美的,比如我们熟悉的 R-2R pcm 1702,前 17 位是完全原生,后面的则采用拟合方法,从而限制了其转换精度,而后续的 PCM1792 则在 PCM1702 上进行了改进(类似 string DA 与西格马的混合体),但是我们烧友仍然更喜欢 PCM1702 的听感。

因为CD格式的不完美,所以才有了SACD,它有更宽的音域,加上 DSD 采样与原生重放那种特有的特点(声音变化越剧烈,采样的信息越多),从而 DSD 在采样后以及原生重放过程当中,对音乐变化的细节保留的更加充分,从而带来听感上的更加顺滑,流畅,自然与模拟,不仅仅对于 CD 格式,对于 PCM 格式同信息量的 176.4khz 同样有这方面的优势,这在享声 A280 DSD 播放器, 选择采用 DSD 直解还是 DSD 转 PCM,存在一耳朵的区别。

SACD 的出现,我一直有一种这样的感觉,因为模拟的不完美,所以人们想到了数字,因为数字的不完美,所以我们又想起了模拟 , SACD 的感觉就是很像模拟声。

我最近跟几位录音老师以及专业录音室产品设计师聊天,也都提到了 SACD 唱片的制作,传统的 SACD 唱片制作一般是源于 PCM 母带,进行母带处理后转化成 SACD,因为 SACD 本身采样的特点以及原生重放与 PCM 完全不同,所以除了给音乐用户带来远超 CD 的信息量的同时,也带有了 DSD 格式本身的那种自然、模拟的特征。这是我认为 SACD 对于中文音乐用户的意义! 但是真正高品质把处理好的 PCM 母带高保真的转成 DSD 文件,需要极强的处理能力,据我所知,一张 SACD 专辑这个转换过程是接近按天为单位计算的,根本不是几分钟或个把小时就能完成的任务,而且都是配备服务器或者特别极强性能的 DSP 板卡,因为实时很难高品质的处理 , 同时,他们要再处理这个 DSD 文件,又要花较长时间转回到 PCM,并进行处理,再转回 DSD。

因为 CD 不完美,所以有了 SACD,但 SACD 也不是完全的完美,当然,这不仅仅是 SACD,包括现在的 PCM,仍然有不完美的,比如一般要用到西格马流程并且尽量升频,特别是 96khz 以下。SACD 也有同样问题,只不过SACD跟 PCM有一个不同就是 DSD信号是不能处理的,如果需要处理必需要重采样成 PCM,再处理。

但是 SACD 转 PCM 是需要极强的处理能力的,因为 SACD 最大频宽达到了 100khz,而且动态比达到了 120db, 超过了 24bit,96khz 的信息量,如果要把 SACD 的全部信息采样下来并且保存,一般采样都是要 >200khz, 24bit, 更重要的是需要极强的滤波器功能,这对于实时转换来说难度极大,为此现在 DA 芯片 在 DSD 转 PCM 时几乎放弃 50khz 及以上的信息量 , 部分可能放弃更多。这也是为何录音室在处理高质量的 DSD 与 PCM 之间相互转换时,有更为强大的服务器,都很难实时处理,需要异步等待转换的重要原因。

1、EMM 等极个别少数方案:

优点:指标相对较好。

缺点:实时转换 DSD与 PCM无法保留所有信息,经历了 DSD转 PCM后而且破坏了 DSD格式特有的声音特点。

个人观点:认为即然已经转换到了 PCM 并升频,就使用 PCM 原生重放即可,又转换 DSD 重放有点让人费解,难道是想再保留一些 DSD 格式的那种音色特点?

2、DSD 转 PCM 方案(相当多的 DSD 播放器或者解码器,部分 SACD 采用)

这个方案是所有支持 DSD 接口的 DA 芯片自带的功能,大家简单查看 CS4398 的 DSD 转 PCM 流程即可,其他芯片也是大同小异。

优点:指标相对较好 , 而且可以像 PCM一样进行各种静音,淡化处理,程序统一化,简单。

缺点:声音变成了 PCM的风格,变得动态更大,更直接,没有 DSD原生的那种顺滑感,模拟感,后续的解码也是完全 PCM的解码过程,完全没有了 DSD格式特有的风格,变成了与高码的 PCM没有区别,同时实时 DSD转 PCM也是有损的。

个人观点:我个人认为,如果 DSD 转 PCM 过程性能出众,并且 PCM DA 原生 DA 性能出众,其实是没有必要做成方案 1 一样,更简单更容易好声。

3、Pure DSD ( Direct DSD ) , 也就是翻译的直解方案 (相当部分的 SACD,专业的 DSD 解码器,播放器均有采用此模式)。

如果说 DSD 转 PCM 方案是所有支持 DSD 解码的芯片均支持的话,那 Pure DSD ( Direct DSD ) 在目前顶级 DA 芯片当中至少有 80% 以上是作为重点功能推介的。包括有稍早的 CS4398,WM8741,PCM1792,也包括了最新的 AKM 系列,虽然 ESS 有点特殊,其实通过内部深度修改,也能够设置出类似模式。

这个模式虽然相对于转 PCM 来说,指标要差一些,比如,我们在 A280 采用原生 DSD 模式下实测 THD+N 在 0.00096%,(部分指标下降也有因为测试文件是从 PCM 快速转换成 DSD 所造成的损失)但相对于原始的 PCM 24bit 测试 THD +N 则为 0.0006x%。

主要原因是因为 DSD64 格式的自在在采样时的噪声,在 25khz 时从 -130db 开始有噪声 ( 上图到 24khz 一直是 -135db 底噪),到 33khz 时达到接近 -100 底噪,之后就被 Direct DSD 的 Filter 开始压制,并逐渐趋于平缓后并开始下降。虽然说 25khz 以后是非耳闻区域,但是 DSD 的优势除了信息量上,还有一个频宽,但 SACD 在红皮书中也主要保证 50khz 内效果即可,所以在 Direct DSD 通道下,DA 内部会有一个模拟的滤波功能,比如从某芯片内部架构图得知(有 NDA 原因),就有一个 8 阶的 GIC 滤波进行对 30khz 以上的 SACD 噪声进行压制,从而使得 Direct DSD(pure DSD ) 在拥有真正原生听感的同时,也能照顾在音域外的信噪比,同时因为内置滤波器的压制,从而也能保证整个重放系统的可靠性。

优点:音域内声音最好,最原始的 DSD重放效果 ( 直接阻容网络进行 DA)。

缺点:指标相对于 DSD转 PCM略差一些,同时 Direct DSD在重放过程当中无法对其任何控制。

个人观点:DSD 原生重放犹如 string DA 的过程(比如 R-2R PCM1702),很难完美,但无法阻止烧友对其声音的喜爱 , 以及这个通道所拥有的独一无二的重放效果 . 这也是为何最新的四大主流顶级 DA 厂商,AKM,TI,ESS,CSS 重点推出此通道的原因。

对于这三个解决方案,EMM 的方案最后并没有被最新的 AKM,ESS,TI 等 DA 芯片所采纳,也并不是 PCM 转 DSD 困难(TI 早就有 PCM 转 DSD 的芯片 ) ,而是 EMM 最后一步 PCM 又转成 DSD 重放在设计上显得有点冗余,所以最后现在的 DSD DA 芯片也主要集中在方案 2 以及方案 3,也是现在主流顶级 DA 芯片所重点推广介绍的功能。

发烧就是追求一个极致完美的过程,追求耳朵的享受,因为模拟不完美,所以有了数字,因为数字标准设计不完美,所以转又投入精力去优化改进数字协议的质量。因为 PCM 不完美,所以就有了 DSD,当然 DSD 也有不太完美的地方,但是不可否认其优势。所以我们一直在追求尽可能的完美,结果就是只能接受现实的缺陷。
发表于 2019-5-26 15:33:53
学习阶段,介绍得还不错.
发表于 2019-5-26 17:23:12
感謝樓主提供專業的知識
发表于 2019-5-27 12:04:50 来自手机
绝对是技术性文章,楼主太专业了.
发表于 2019-5-27 13:52:09
客观的分析,谢谢分享,辛苦了
发表于 2019-5-27 16:15:53 来自手机
很好的科普贴学习了
发表于 2019-5-27 17:25:43
感謝樓主分享專業的知識
发表于 2019-5-27 18:56:49
绝对是技术性文章,楼主太专业了.
发表于 2019-5-28 22:06:09
真是人才呀,我什么时候能会呀.
发表于 2019-5-29 08:50:43
感谢分享,可以学习了
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册  

本版积分规则

逛了这么久,何不进去瞧瞧!

登录 发布 快速回复 返回顶部 返回列表