高产来了!来自享声xs_horizon 的第八篇分享,继续上次DSD的问题进行探讨,本次讨论内容主要关于DSD DA的几种解码过程的优缺点。
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■ 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,这种妥协让我想来了音频发展的历程,因为这就是一个优化与妥协的发展史。
模拟音频因为不易保存,所能达到的指标很一般,相对现在数字来说可能很差,保存时长差等重大缺点。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:
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1)超过人耳听音范围的音域没有信息。
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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(张春一老师等)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。
◎中为本人,右为peter (因为听了高精度飞秒版本的m1pro与m1的巨大区别,而拍照合影)
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去年,在2015年广州,我跟ESS 几位研发相关的负责人(预研的VP,CTO ,ChiefArchitect)都有深入聊过DSD DA的问题,ESS的 CTO peter(原Wolfson 公司的CTO, 因为wolfson被收购,于是加入ESS)虽然主要是聊了有关我公司的架构与时钟对DA的影响,可以作为DA性能发挥的一个案例而写入ESS调研的备忘当中,因为听了仅仅因为时钟区别而带来巨大区别的一款产品(M1与飞秒时钟的M1PRO)。然而作为DSD,一直是跟ESS架构师及负责研发的VP有深入的沟通各种重放的优缺点,为此稍作整理分享如下。
1、EMM等极个别少数方案:
优点:指标相对较好。
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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。
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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。
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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。