Direct Stream Digital - Direct Stream Digital

Direct Stream Digital
DSD logo
Media type
Koding Digital
Les  mekanisme DSD
Skriv  mekanisme Super lyd -CD
Standard ISO/IEC 14496-3
Bruk Lydopptak
Forlenget  fra 1999
Utvidet  til tilstede

Direct Stream Digital ( DSD ) er et varemerke som brukes av Sony og Philips for deres system for digital koding av lydsignaler for Super Audio CD (SACD).

DSD bruker kodning av pulsdensitetsmodulering - en teknologi for å lagre lydsignaler på digitale lagringsmedier som brukes til SACD. Signalet lagres som delta-sigma-modulert digital lyd, som er en sekvens av enkeltbitsverdier med en samplingshastighet på 2,8224  MHz (64 ganger CD- lydsamplingshastigheten på 44,1 kHz , men bare ved 1⁄32768 av dens 16- bit oppløsning). Støydannelse skjer ved bruk av det 64 ganger oversamplede signalet for å redusere støy og forvrengning forårsaket av unøyaktigheten av kvantisering av lydsignalet til en enkelt bit. Derfor er det et diskusjonstema om det er mulig å eliminere forvrengning i en-bits delta-sigma-konvertering.

Utvikling

DSD er en metode for å lagre et delta-sigma- signal før du bruker en desimeringsprosess som konverterer signalet til et PCM- signal. Delta-sigma-konvertering ble først beskrevet av CC Cutler i 1954, men ble ikke navngitt som sådan før i et papir fra 1962 av Inose et al. Decimering eksisterte ikke i utgangspunktet, og oversamplede data ble sendt som de er. Forslaget om å desimere oversamplede delta-sigma-data før de konverteres til PCM-lyd ble laget av DJ Goodman i 1969.

DSD -teknologi ble senere utviklet og kommersialisert av Sony og Philips, designerne av lyd -CD -en . I 2005 solgte Philips imidlertid senere sin DSD -verktøydivisjon til Sonic Studio .

Se også: Super Audio CD
Stor etikettstøtte

DVD-Audio ble godkjent av Warner Music Group, mens SACD-formatet ble godkjent av Sony og Universal Music Group , med en spesielt høy profil av UMG-avtrykk Virgin Records . Til tross for dette, i 2011, ble The Warner Premium Sound -albumserie utgitt av Warner Music Group , noe som markerte første gang etiketten ga ut titler i et SACD -format, med innspilling i DSD. Serien vokste til ti rock- og popalbum , med Super Audio CD/CD hybridplater som inneholdt både et SACD -lag og et standard CD -lag.

Sony promoterte ikke SACD aktivt i Nord-Amerika, med det resultat at DVD-Audio fikk konkurransedyktig trekkraft i markedet. Andre steder, som i Europa eller Japan, fikk SACD mer fotfeste. Eksempler inkluderer de tyske Stockfisch Records , som gir ut vinylutgaver av album og DSD-innspillinger, utgitt som hybrid SACD.

Uavhengig etikettbruk

Mange musikkselskaper som spesialiserer seg på Super Audio CD -produkter bruker derfor DSD -koding. En rekke uavhengige plateselskaper har også jobbet direkte med Sony for å fokusere på DSD -produkter eller DSD -opptaksprosessen.

DMP Digital Music Products var en tidlig bruker av SACD digitalt lydformat. I 1997 var utgivelsen Alto av Joe Beck & Ali Ryerson den første kommersielle innspillingen som ble tatt med Sonys Direct Stream Digital -opptaksteknologi. Etikettens Just Jobim av Manfredo Fest i 1998 var det første prosjektet som ble tatt opp med den nye Meitner DSD -konverteringsteknologien. I 2000 ga DMP ut verdens første flerkanals SACD- Sacred Feast av Gaudeamus.

Flertallet av Telarc International Corporation sine utgivelser var på (vanligvis hybrid) SACD, og ​​er DSD -opptak. Telarc jobbet ofte med det tidlige audiofilselskapet Soundstream , og ga ut mange av de originale Soundstream-innspillingene på nytt i SACD-format. Soundstream, som gjorde det første digitale opptaket i USA, spilte inn i 16 biters PCM med en samplingsfrekvens på 50 kHz via sin egen proprietære digitale opptaker. Dette 50 kHz PCM -formatet ble konvertert til DSD for utgivelse på Telarc SACD.

Plateselskapet Mobile Fidelity hadde ingeniører som bestemte seg for å adoptere Super Audio CD-en over DVD-Audio-platen som et digitalt format med høy oppløsning etter lyttetester og tekniske evalueringer. På etikettens Hybrid SACD -utgivelser er SACD -laget en direkte DSD -innspilling av det analoge masterbåndet, mens CD -laget er en digital nedkonvertering av DSD, med Super Bit Mapping påført. Etter 2001 hentes CD-bare fra DSD, men utelater SACD-laget.

I 2007 ble Blue Coast Records grunnlagt i California med det formål å spille inn og gi ut musikk spilt inn med DSD -format, først og fremst med fokus på jazz og akustiske artister.

28. august 2013 lanserte etiketten Acoustic Sounds SuperHiRez.com, som selger vanlige album fra store plateselskaper som ble produsert med Direct Stream Digital- eller PCM -lydformater. September 2013 kunngjorde Acoustic Sounds en avtale med Sony Music Entertainment om å tilby selskapets nye digitale nedlastningstjeneste album som er produsert eller remasteret i Direct Stream Digital -format.

Formatet brukes på album som Pop, Songs & Death i 2009, og det remasterede albumet The Rolling Stones Their Satanic Majesties Request i 2002.

Etiketter som spesialiserer seg på direkte til DSD -opptak ("Pure DSD"), uten hjelp fra analogt bånd eller PCM/DSP -miksing /effekter, inkluderer Hunnia- og Eudora -poster .

DSD teknikk

Sammenligning med PCM

SACD -lyd lagres i DSD, som skiller seg fra konvensjonell PCM som brukes av CD -platen eller konvensjonelle datamaskinlydsystemer.

En DSD-opptaker bruker delta-sigma-modulasjon . DSD er 1-bit med en samplingfrekvens på 2,8224  MHz . Utgangen fra en DSD -opptaker er en bitstrøm . Det langsiktige gjennomsnittet av dette signalet er proporsjonalt med det opprinnelige signalet. DSD bruker støyformingsteknikker for å presse kvantiseringsstøy opp til uhørlige ultralydfrekvenser. I prinsippet lar oppbevaringen av bitstrømmen i DSD SACD-spilleren bruke et grunnleggende (en-bits) DAC-design med et lavt rekkefølge analogt filter. SACD -formatet kan levere et dynamisk område på 120  dB fra 20 Hz til 20 kHz og en utvidet frekvensrespons på opptil 100 kHz - selv om de fleste nåværende spillere viser en øvre grense på 80–90 kHz.

De fleste profesjonelle audiologer godtar at den øvre grensen for menneskelig voksenhørsel er 20 kHz og at høye frekvenser er de første som blir påvirket av hørselstap .

Prosessen med å opprette et DSD-signal er konseptuelt lik det å ta en en-bits delta-sigma analog-til-digital (A/D) -omformer og fjerne decimatoren, som konverterer 1-bits bitstrømmen til multi-bit PCM. I stedet registreres 1-bits signalet direkte, og i teorien krever det bare et lavpassfilter for å rekonstruere den originale analoge bølgeformen. I virkeligheten er det litt mer komplekst, og analogien er ufullstendig ved at 1-bits sigma-delta-omformere i disse dager er ganske uvanlige, en årsak er at et ett-bits signal ikke kan dithered riktig: de fleste moderne sigma-delta-omformere er multi-bit.

På grunn av sigma-delta-omformernes natur, kan man ikke foreta en direkte sammenligning mellom DSD og PCM. En tilnærming er imidlertid mulig, og vil plassere DSD i noen aspekter som kan sammenlignes med et PCM -format som har en bitdybde på 24 bits og en samplingsfrekvens på 88200 Hz.

Fordi det har vært ekstremt vanskelig å utføre DSP-operasjoner (for eksempel å utføre EQ, balanse, panorering og andre endringer i det digitale domenet) i et ett-bits miljø, og på grunn av utbredelsen av utelukkende PCM-studioutstyr som Pro Tools , de aller fleste SACD -er - spesielt rock og samtidsmusikk, som er avhengige av multitrack -teknikker - er faktisk blandet i PCM (eller blandet analogt og spilt inn på PCM -opptakere) og deretter konvertert til DSD for SACD -mastering.

For å løse noen av disse problemene, har et nytt studioformat blitt utviklet, vanligvis referert til som DSD-wide , som beholder den høye samplingsfrekvensen for standard DSD, men bruker en 8-biters snarere enn en-bits digital ordlengde, men er fortsatt avhengig av støyformingsprinsippet . DSD-wide er PCM med støyforming-og blir noen ganger nedsettende referert til som "PCM-smal"-men har den ekstra fordelen av å gjøre DSP-operasjoner i studio mye mer praktisk. Hovedforskjellen er at "DSD-wide" fortsatt beholder 2,8224 MHz ( 64 f s ) samplingsfrekvens, mens den høyeste frekvensen der PCM redigeres er 384 kHz ( 8 f s ). Det "DSD-brede" signalet nedkonverteres til vanlig DSD for SACD-mastering. Som et resultat av denne teknikken og annen utvikling er det nå noen få digitale lydarbeidsstasjoner (DAW) som driver, eller kan operere, i DSD -domenet, særlig Pyramix og noen SADiE -systemer.

Et annet format for DSD-redigering er Digital eXtreme Definition (DXD), et PCM-format med 24-biters oppløsning samplet ved 352,8 kHz (eller alternativt 384 kHz). DXD ble opprinnelig utviklet for den sammenslåtte Pyramix -arbeidsstasjonen og ble introdusert sammen med Sphynx 2, AD/DA -omformeren i 2004. Denne kombinasjonen betydde at det var mulig å ta opp og redigere direkte i DXD, og ​​at prøven bare konverteres til DSD én gang før publisering til SACD. Dette gir en fordel for brukeren ettersom støyen som oppstår ved konvertering av DSD stiger dramatisk over 20 kHz, og mer støy tilføres hver gang et signal konverteres tilbake til DSD under redigering.

Vær oppmerksom på at høyoppløselig PCM (DVD-Audio, HD DVD og Blu-ray Disc ) og DSD (SACD) fortsatt teknisk kan variere ved høye frekvenser. Et rekonstruksjonsfilter brukes vanligvis i PCM-dekodingssystemer, omtrent på samme måte som båndbreddebegrensende filtre normalt brukes i PCM-kodingssystemer. Enhver feil eller uønsket artefakt introdusert av slike filtre påvirker vanligvis sluttresultatet. En hevdet fordel med DSD er at produktdesignere vanligvis velger å ha ingen filtrering eller beskjeden filtrering. I stedet fører DSD til konstant høye støynivåer ved disse frekvensene. Det dynamiske området til DSD synker raskt ved frekvenser over 20 kHz på grunn av bruk av sterke støyformingsteknikker som presser støyen ut av lydbåndet, noe som resulterer i et stigende støygulv like over 20 kHz. Det dynamiske området for PCM, derimot, er det samme på alle frekvenser. Imidlertid bruker nesten alle dagens DAC-brikker en slags sigma-delta-konvertering av PCM-filer som resulterer i samme støyspekter som DSD-signaler. Alle SACD-spillere bruker et valgfritt lavpassfilter som er satt til 50 kHz av kompatibilitets- og sikkerhetsmessige årsaker, egnet for situasjoner der forsterkere eller høyttalere ikke kan levere en uforvrengt utgang hvis det er støy over 50 kHz i signalet.

Dobbel hastighet DSD (DSD128)

Omtales som DSD128 fordi samplingsfrekvensen er 128 ganger CD -en. Siden etableringen har innholdsskapere begynt å gjøre 5,6 MHz DSD128 -opptak tilgjengelig, for eksempel lydfiletiketten Opus3. I tillegg har en 44,1 kHz variant på 5.6448 MHz blitt støttet av flere maskinvareenheter, for eksempel exaSound e20 Mk II DAC. Korg MR-1000 1-bits digital opptaker prøver på 5.6448 MHz, to ganger SACD-frekvensen.

Quad-rate DSD (DSD256)

Omtales som DSD256 fordi samplingsfrekvensen er 256 ganger CD -en. Pyramix Virtual Studio Digital Audio Workstation tillater innspilling, redigering og mestring av alle DSD-formater, DSD64 (SACD-oppløsning), DSD128 (Double-DSD) og DSD256 (Quad-DSD). En 44,1 kHz variant på 12,288 MHz er etablert. ExaSound e20 DAC var den første kommersielt tilgjengelige enheten som kunne spille av DSD256 ved samplingshastigheter på 11,2896/12,288 MHz. Merging Technologies Horus AD/DA Converter tilbyr samplingsfrekvenser på opptil 11,2 MHz, eller fire ganger SACD -frekvensen.

Dobbeltfrekvens DSD (DSD512)

Omtales som DSD512 fordi prøvehastigheten er 512 ganger CD -en. Den har en samplingsfrekvens på 22,5792 MHz (512 ganger CD -en), eller alternativt 24,576 MHz (512 ganger 48 kHz). Maskinvare som Amanero Combo384 DSD -utgangsadapter og exaU2I USB til I²S -grensesnitt , og programvare som JRiver Media Center , foobar2000 med SACD -plugin (bare opptil DSD256), Roon, HQPlayer og Neutron Music Player kan alle håndtere DSD -filer av denne avanserte samplingshastigheten fullt ut opprinnelig.

Alternativer for avspilling av DSD

Sony utviklet DSD for SACD, og ​​mange diskspillere støtter SACD. Siden formatet er digitalt, er det andre måter å spille av en DSD -strøm på; utviklingen av disse alternativene har gjort det mulig for selskaper å tilby musikk av høy kvalitet i DSD.

DSD -plateformat

Noen profesjonelle lydopptakere (fra Korg , Tascam og andre) kan ta opp i DSD -format. Overføring av dette signalet til en opptakbar DVD med de riktige verktøyene, for eksempel AudioGate- programvaren som følger med Korg MR-1/2/1000/2000-opptakere, gir en DSD-plate . Slike plater kan bare spilles av i opprinnelig DSD på visse bærbare bærbare Sony VAIO og PlayStation 3 -systemer. HQPlayer fra 16. februar 2011, versjon 2.6.0 beta inkluderer støtte for direkte/native avspilling fra DSD Interchange File Format (DSDIFF) og DSD stream -filer (DSF) til ASIO -enheter med DSD -støtte. Videre produserer Sony to SACD-spillere, SCD-XA5400ES og SCD-XE800, som fullt ut støtter DSD-plateformatet. Bare DSF -formatet støttes. DSF er en stereo-bare, forenklet form for DFF, formatet som brukes for SACD-mastering og 5.1-kanals nedlastinger. Siden de fleste personlige datamaskiner bare har PCM-lydmaskinvare, må DSD-plater imidlertid omkodes til PCM med de riktige programvare-plug-ins med tvilsomme kvalitetsfordeler sammenlignet med opprinnelige PCM-kilder med høy oppløsning som DVD eller Blu-ray Disc Audio.

I juni 2012 lanserte Pioneer en serie SACD-spillere som er kompatible med DSD-plate. PD-30 og PD-50.

I januar 2013 kunngjorde TEAC en DSD-plate-kompatibel spiller, PD-501HR.

DSD over USB

Et alternativ til å brenne DSD-filer på disker for eventuell avspilling, er å overføre (ikke-krypterte) filer fra en datamaskin til lydmaskinvare over en digital kobling som USB.

Den USB audio 2.0-spesifikasjonen definert flere formater for den mer vanlige PCM tilnærming til digital lyd, men ikke definerer et format for DSD.

I 2012 utviklet representanter fra mange selskaper og andre en standard for å representere og oppdage DSD -lyd i PCM -rammer; standarden, vanligvis kjent som "DSD over PCM", eller "DoP", er egnet for andre digitale lenker som bruker PCM. 1.1 -revisjonen la til protokollstøtte for høyere DSD -samplingshastigheter uten å kreve en økning av den underliggende PCM -samplingshastigheten. Mange produsenter tilbyr nå DACer som støtter DoP.

DSD -kompatibel maskinvare

En liste over DSD-kompatibel maskinvare opprettholdes her: NativeDSD Database .

"Native DSD" avspillingsdefinisjon er noe filosofisk. Generelt unngår det konvertering av DSD -data til multibit PCM hvor som helst langs dekoding/reproduksjonskjeden, slik det er vanlig i digital volumkontroll.

Mange kommersielt tilgjengelige DACer støtter nå 'native DSD', med sjetonger fra ESS, AKM, Cirrus Logic eller Burr Brown.

På grunn av den minimalistiske appellen til 1-bits DSD, og ​​dens teoretiske enkelhet i dekoding, er det også kommersielt tilgjengelige og DIY-DACer som spesialiserer seg på DSD-dekoding, og unngår bruk av DAC-brikker på hyllen. Disse inkluderer RT Audio Designs Pure DSD Converter og STAR Pure DSD DAC .

Endelig har Ed Meitner og Andreas Koch, som har historiske bånd til utviklingen av DSD og SACD, selskaper som produserer DAC. Ed Meitner har tilknytning til EMM Labs og Meitner Audio . Andreas Koch er tilknyttet Playback Designs .

DSD kontra PCM

Det har vært mye kontrovers mellom tilhengerne av DSD og PCM om hvilket kodingssystem som er overlegen. I 2001 uttalte Lipshitz og Vanderkooy at en-bit omformere, som ansatt av DSD, er uegnet for high-end applikasjoner på grunn av deres høye forvrengning. I 2002 publiserte Philips et papir som argumenterte for det motsatte. Lipshitz og Vanderkooy sitt papir ble ytterligere kritisert av Angus. Lipshitz og Vanderkooy svarte på kritikken. Stuart definerte også sigma delta -modulasjon som et "helt uegnet valg" for høyoppløselig digital lyd.

Konvensjonell implementering av DSD har en iboende høy forvrengning. Forvrengning kan til en viss grad lindres ved å bruke multibit digital til analog omformer. State-of-the-art ADC er basert på sigma-delta modulasjonsdesign. Oversampling -omformere brukes vanligvis i lineære PCM -formater, der ADC- eller DAC -utgangen er utsatt for båndbegrensning og dithering. De fleste moderne ADC- og DAC-omformere bruker oversampling og en multi-bit design; med andre ord, mens DSD er et 1-biters format, bruker moderne omformere internt et 2-biters til 6-biters format.

Sammenligninger av DSD- og PCM -opptak med samme opprinnelse, antall kanaler og lignende båndbredde og støy har gitt motstridende resultater. En studie utført ved Erich-Thienhaus Institute i Detmold, Tyskland fant at i dobbeltblindede tester "kunne knapt noen av emnene gjøre et reproduserbart skille mellom de to kodingssystemene." Derimot fant en studie fra 2014 ved Tokyo University of the Arts at lytterne kunne skille PCM (192 kHz/24 bits) fra enten DSD (2,8 MHz) eller DSD (5,6 MHz) (men ikke mellom de to DSD -prøvetakingene), foretrekker lyden av DSD fremfor PCM: "For eksempel har trommestimulering av DSD (5,6 MHz) p = 0,001 sammenlignet med PCM (192 kHz/24 bit) i generell preferanse. Dette antyder at DSD -versjonen statistisk signifikant ble foretrukket fremfor PCM -versjon. "

DSD møtte relativt liten suksess i forbrukermarkedet, selv om SACD faktisk var mer vellykket enn sin direkte konkurrent, den PCM-baserte DVD-Audio. Direkte manipulering av registrerte DSD -data er vanskelig på grunn av begrenset tilgjengelighet av passende programvare. Fremkomsten av nye høyoppløselige PCM-standarder, for eksempel DXD , begrenset ytterligere sin markedsnisje. DSD brukes imidlertid fortsatt som et arkivformat for studioapplikasjoner og blir sett på som en mulig erstatning for analoge bånd.

Se også

Referanser

Eksterne linker