專業燒友為什麼追求直解DSD音源?

專業燒友為什麼追求直解DSD音源?

目前來說,商業化的DSD只有SACD也就是DSD64的格式,現在的正常銷售音源也基本是DSD64。但對於DSD解碼,不僅僅是標準方,音頻芯片方,還是整個行業,仍然有其爭議性與妥協之處,這種妥協讓我想到了音頻發展的歷程,因為這就是一個優化與妥協的發展史。

模擬音樂介質因為不易保存或尺寸過大,同時所能達到的指標很一般,相對現在數字音頻的指標來說可能很差,所以音頻領域才有了數字,所以無損的CD格式才得以出現:

1)CD能夠明顯更好的指標,耳聽範圍低失真,而且易於保存。如果形成文件,那理論上的壽命是無限的。

2)重放設備體積變小,方便,簡單。

然而CD也存在很多的問題:

1)超過人耳聽音範圍的音域沒有信息。

2)因為模數轉換的原因,所以在模擬信號變成數字信號時會帶來一個採樣噪聲,在22khz左右,結果出現了各種DA方案,有西格馬 DA,有純string DA等。 String DA採用原生的阻容方案,實現DA過程,然後再用濾波器進行濾波,而西格馬DA,則採用8x或更高的過採樣或異步重採樣進行,但西格馬是不完美的(大家可以搜索相關的論文,有各種追求完美的方案,當然沒有哪個西格馬是絕對完美的),會帶來一些聽感上的劣化,同樣string DA也是不完美的,比如我們熟悉的R-2R pcm 1702,前17位是完全原生,後面的則採用擬合方法,從而限制了其轉換精度,而後續的PCM1792 則在PCM1702上進行了改進(類似string DA與西格馬的混合體),但是我們燒友仍然更喜歡PCM1702的聽感。

因為CD格式不完美,所以才有了SACD,它有更寬的音域,加上DSD採樣與原生重放那種特有的特點(聲音變化越劇烈,採樣的信息越多),從而DSD在採樣後以及原生重放過程當中,對音樂變化的細節保留的更加充分,從而帶來聽感上的更加順滑,流暢,自然與模擬,不僅僅對於CD格式,對於PCM格式同信息量的176.4khz同樣有這方面的優勢,這在享聲A280 DSD播放器, 選擇採用DSD 直解還是DSD轉PCM,存在一耳朵的區別。

專業燒友為什麼追求直解DSD音源?

SACD的出現,我一直有一種這樣的感覺,因為模擬的不完美,所以人們想到了數字,因為數字的不完美,所以我們又想起了模擬, SACD的感覺就是很像模擬聲。

我最近跟幾位錄音老師(張春一老師等)以及專業錄音室產品設計師聊天,也都提到了SACD 唱片的製作,傳統的SACD唱片製作一般是源於PCM母帶,進行母帶處理後轉化成SACD,因為SACD本身採樣的特點以及原生重放與PCM完全不同,所以除了給音樂用戶帶來遠超CD的信息量的同時,也帶有了DSD格式本身的那種自然、模擬的特徵。這是我認為SACD對於中文音樂用戶的意義! 但是真正高品質把處理好的PCM母帶高保真的轉成DSD文件,需要極強的處理能力,據我所知,一張SACD專輯這個轉換過程是接近按天為單位計算的,根本不是幾分鐘或個把小時就能完成的任務,而且都是配備服務器或者特別極強性能的DSP板卡,因為實時很難高品質的處理, 同時,他們要再處理這個DSD文件,又要花較長時間轉回到PCM,並進行處理,再轉回DSD。

因為CD不完美,所以有了SACD,但SACD也不是完全的完美,當然,這不僅僅是SACD,包括現在的PCM,仍然有不完美的,比如一般要用到西格馬流程並且儘量升頻,特別是96khz以下。SACD也有同樣問題,只不過SACD

跟PCM有一個不同就是DSD信號是不能處理的,如果需要處理必需要重採樣成PCM,再處理。

但是SACD轉PCM是需要極強的處理能力的,因為SACD最大頻寬達到了100khz,而且動態比達到了120db, 超過了24bit,96khz的信息量,如果要把SACD的全部信息採樣下來並且保存,一般採樣都是要>200khz, 24bit, 更重要的是需要極強的濾波器功能,這對於實時轉換來說難度極大,為此現在DA芯片 在DSD轉PCM時幾乎放棄50khz及以上的信息量, 部分可能放棄更多。這也是為何錄音室在處理高質量的DSD與PCM之間相互轉換時,有更為強大的服務器,都很難實時處理,需要異步等待轉換的重要原因。

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中為本人,右為peter (因為聽了高精度飛秒版本的m1pro與m1的巨大區別,而拍照合影)

去年,在2015年廣州,我跟ESS幾位研發相關的負責人(預研的VP,CTO ,ChiefArchitect)都有深入聊過DSD DA的問題,ESS的 CTO peter(原Wolfson 公司的CTO, 因為wolfson被收購,於是加入ESS)雖然主要是聊了有關我公司的架構與時鐘對DA的影響,可以作為DA性能發揮的一個案例而寫入ESS調研的備忘當中,因為聽了僅僅因為時鐘區別而帶來巨大區別的一款產品(M1與飛秒時鐘的M1PRO)。然而作為DSD,一直是跟ESS架構師及負責研發的VP有深入的溝通各種重放的優缺點,為此稍作整理分享如下。

1、EMM等極個別少數方案:

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優點:指標相對較好。

缺點:實時轉換DSD與PCM無法保留所有信息,經歷了DSD轉PCM後而且破壞了DSD格式特有的聲音特點。

個人觀點:認為即然已經轉換到了PCM並升頻,就使用PCM原生重放即可,又轉換DSD重放有點讓人費解,難道是想再保留一些DSD格式的那種音色特點?

2、DSD轉PCM方案(相當多的DSD播放器或者解碼器,部分SACD採用)

這個方案是所有支持DSD接口的DA芯片自帶的功能,大家簡單查看CS4398的DSD轉PCM流程即可,其他芯片也是大同小異。

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優點:指標相對較好, 而且可以像PCM一樣進行各種靜音,淡化處理,程序統一化,簡單。

缺點:聲音變成了PCM的風格,變得動態更大,更直接,沒有DSD原生的那種順滑感,模擬感,後續的解碼也是完全PCM的解碼過程,完全沒有了DSD格式特有的風格,變成了與高碼的PCM沒有區別,同時實時DSD轉PCM也是有損的。

個人觀點:我個人認為,如果DSD轉PCM過程性能出眾,並且PCM DA原生DA性能出眾,其實是沒有必要做成方案1一樣,更簡單更容易好聲。

3、Pure DSD (Direct DSD) , 也就是翻譯的直解方案 (相當部分的SACD,專業的DSD解碼器,播放器均有采用此模式)。

如果說DSD轉PCM方案是所有支持DSD解碼的芯片均支持的話,那Pure DSD (Direct DSD) 在目前頂級 DA芯片當中至少有80%以上是作為重點功能推介的。包括有稍早的CS4398,WM8741,PCM1792,也包括了最新的AKM系列,雖然ESS有點特殊,其實通過內部深度修改,也能夠設置出類似模式。

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這個模式雖然相對於轉PCM來說,指標要差一些,比如,我們在A280 採用原生DSD模式下實測THD+N 在0.00096%,(部分指標下降也有因為測試文件是從PCM 快速轉換成DSD所造成的損失)但相對於原始的PCM 24bit 測試THD +N則為 0.0006x%。

專業燒友為什麼追求直解DSD音源?

主要原因是因為DSD64格式的自在在採樣時的噪聲,在25khz時從-130db 開始有噪聲 (上圖到24khz一直是-135db底噪),到33khz時達到接近-100底噪,之後就被 Direct DSD 的Filter開始壓制,並逐漸趨於平緩後並開始下降。雖然說25khz以後是非耳聞區域,但是DSD 的優勢除了信息量上,還有一個頻寬,但SACD 在紅皮書中也主要保證50khz內效果即可,所以在 Direct DSD 通道下,DA內部會有一個模擬的濾波功能,比如從某芯片內部架構圖得知(有NDA原因),就有一個8階的GIC濾波進行對30khz以上的SACD噪聲進行壓制,從而使得Direct DSD(pure DSD) 在擁有真正原生聽感的同時,也能照顧在音域外的信噪比,同時因為內置濾波器的壓制,從而也能保證整個重放系統的可靠性。

優點:音域內聲音最好,最原始的DSD重放效果(直接阻容網絡進行DA)。

缺點:指標相對於DSD轉PCM略差一些,同時 Direct DSD在重放過程當中無法對其任何控制。

個人觀點:DSD原生重放猶如string DA的過程(比如R-2R PCM1702),很難完美,但無法阻止燒友對其聲音的喜愛,以及這個通道所擁有的獨一無二的重放效果. 這也是為何最新的四大主流頂級DA廠商,AKM,TI,ESS,CSS重點推出此通道的原因。

對於這三個解決方案,EMM的方案最後並沒有被最新的AKM,ESS,TI等DA芯片所採納,也並不是PCM轉DSD困難(TI早就有PCM轉DSD的芯片),而是EMM最後一步PCM又轉成DSD重放在設計上顯得有點冗餘,所以最後現在的DSD DA芯片也主要集中在方案2以及方案3,也是現在主流頂級DA芯片所重點推廣介紹的功能。

發燒就是追求一個極致完美的過程,追求耳朵的享受,因為模擬不完美,所以有了數字,因為數字標準設計不完美,所以享聲才投入精力去優化改進數字協議的質量,因為PCM不完美,所以就有了DSD,當然DSD也有不太完美的地方,但是不可否認其優勢。所以享聲一直在追求儘可能的完美!

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