Аудио высокого разрешения: зачем нам DSD

С момента появления в начале 1980-х компакт-дисков (CD) цифровая технология стала стандартом для записи и хранения высококачественного звука. Нетрудно понять, почему. Цифровые сигналы надёжны, их можно передавать и копировать без искажений, они могут воспроизводиться без ухудшения носителя. Кому сейчас захочется снова царапать иголкой по виниловой канавке? Ведь можно воспользоваться хорошими наушниками или аудиосистемой.

За последние несколько лет цифровое аудио стало немного сложнее, чем было раньше. Пользователи могут слушать цифровые аудиофайлы в самых разных форматах. Однако среди этих форматов есть один, который отличается других — это DSD. Чтобы развеять несколько мифов и неправильных представлений о формате, сравним его динамический диапазон, частоту дискретизации и другие характеристики с широко распространённым PCM.

Что такое форматы аудиофайлов

MP3, WAV, FLAC и другие — расширения, определяющие форматы аудиофайлов, используемые для хранения цифровых записей. Всё это многообразие мы можем разделить на три основные категории:

• без сжатия;
• аудиоформаты со сжатием без потерь;
• сжатые с потерями.

Файлы с расширением без сжатия отличаются большим весом и превосходным звуком:

• Wav — разработка Microsoft и IBM. Может записывать звук с частотой 44 100 Гц и 16 бит. Присутствует во многих CD-дистрибутивах.
• AIFF — собственность Apple (аналог WAV). Используется на компьютерах Apple.

Динамически сжимая файлы аудио, форматы со сжатием без потерь также на качество звука существенно не влияют. Получается маленький по весу файл, с очень качественным звуком. Представители:

• FLAC. Для настоящих меломанов.
• АС. Равноценен FLAC.
• ALAC — формат, принадлежащий Manzana, бесплатной версии нет.

Сжатие с потерями — это, когда процесс кодирования выполняется для значительного уменьшения размера аудиофайлов. Что влечёт за собой немалую потерю качества. Самые популярные форматы этого типа:

• MP3. Выпущен в 1993 году. Преимущество — небольшой вес, в качестве отрицательного аспекта справедливо отметить не самое лучшее качество звука.
• AAC родился, чтобы заменить MP3. Используется в iTunes.
• M4A — похож на ААС, чуть лучше MP3.
• Ogg, использующий кодек сжатия с потерями Vorbis. Немного лучше звучит, чем MP3.

На сегодняшний день наиболее распространённый и, надо сказать, совершенно функциональный способ оцифровки звука — импульсно-кодовая модуляция (ИКМ/PCM). По сути это рисование звука по номерам. Технически этот процесс называется сэмплированием, и чем выше частота дискретизации, тем выше частоты, которые вы можете воспроизвести.

В обычном сэмплировании нет абсолютно ничего плохого. Нужны более высокие частоты — увеличьте частоту дискретизации. Нужен больший потенциальный динамический диапазон (расстояние между громкими и тихими звуками), используйте 24 бита вместо 16. Однако не всё так просто, именно из-за динамического диапазона, а также из-за проблем с качеством и воспроизводимостью аналоговых компонентов в цифро-аналоговых преобразователях возникают некоторые сомнения в отношении качества записи PCM. Возможно, есть что-то лучше.

Что такое DSD

DSD расшифровывается как Direct Stream Digital. Это формат оцифровки звука высокого разрешения, создающий способом, отличным от того, что использует система PCM, который может передаваться как WAV, FLAC, ALAC или AIFF.

Если бы мы посмотрели на файл «24 бит 96 кГц» — обычно используемая частота дискретизации с высоким разрешением, он содержит поток информации размером 24 бита. Этот поток информации затем дискретизируется 96 000 раз в секунду, что даёт нам 96 кГц, для создания цифрового сигнала, который затем преобразуется в аналоговый с помощью DAC. Эта система использовалась с момента зарождения CD, и она также представляет собой основу того, как работает процесс повышения частоты дискретизации ATF.

DSD использует другой подход к созданию аудиосигнала высокого разрешения. Вместо того чтобы использовать много битов информации в сигнале, DSD использует один бит. Однако вместо выборки информации несколько тысяч раз в секунду этот одиночный бит ежесекундно производит выборку для генерации звукового сигнала, равную 2,8 млн раз. В результате получается сигнал высокого разрешения, просто он генерируется совершенно по-другому.

DSD возник по несколько иным причинам, чем большинство других форматов. В 1990-х Sony и Philips вместе работали над заменой компакт-диска. Результатом стал формат Super Audio CD, поддерживаемый универсальным проигрывателем Blu-Ray CXU. Контент с высоким разрешением на дисках SACD кодируется как DSD. SACD не заменил CD и остаётся специализированным форматом, но мир цифрового звука вышел за пределы физических дисков. Всё это оставило DSD без носителя, но он вернулся в качестве загружаемого формата, который можно использовать через UPnP Streaming или USB.

Так что же это за персонаж? Многие меломаны говорят, что в DSD есть естественность и тональная сладость, которых нет в более традиционных форматах, и что его легче и приятнее слушать.

Есть некоторые важные детали, которые стоит знать, сравнивая при сравнении файлов DSD и близкий к нему FLAC (реализация РСМ).

По характеристикам DSD не сильно лучше своих конкурентов. «Стандартный» файл, часто называемый DSD64, примерно эквивалентен частоте дискретизации 24/88,2 кГц. «Двойной DSD» или DSD128 отбирает один бит информации 5,6 миллиона раз в секунду, чтобы дать сигнал, эквивалентный 24/176,2 кГц. Всё это частота дискретизации, которая может быть воспроизведена форматами, отличными от DSD. Более высокие показатели существуют, но они очень и очень редки.

Зачем нам DSD

Начнём издалека. Количество битов определяет максимально достижимый динамический диапазон — отношение самого громкого неискаженного звука к самому тихому различимому звуку, выраженное в децибелах. Динамический диапазон компакт-диска составляет около 90 децибел по сравнению с примерно 70 децибелами на лучших моделях грампластинок. Это обеспечивает отчетливый, чистый звук, получаемый даже от самых дешевых CD-проигрывателей.

Но настоящие меломаны утверждают, что лучшие фонографические записи можно послушать только на поливинилхлоридных (или «виниловых») дисках, воспроизводящих тонкие музыкальные обертоны, которые почти всегда теряются в процессе оцифровки. Именно здесь, когда нужно сохранить (или записать), например, классическую музыку, исполненную оркестром, так, чтобы она фантастически звучала в записи, и понадобится DSD.

Есть ли в вашей цифровой музыкальной коллекции файлы DSD?