聊聊DSD的那些事-轉(zhuǎn)自sina blog，原作者bule

本帖最后由 Arvin.G 于 2014-6-27 18:48 編輯

   最近自己一直在關(guān)注和了解DSD方面的信息，因?yàn)樽约旱腄AC能SD卡直播DFF格式文件，于是乎下載了很多SACD，再?gòu)睦锩娉槿FF文件格式用于播放。

   實(shí)際自己聽下來，DSD格式確實(shí)有一套（不管前期是不是PCM轉(zhuǎn)的，大家都知道其實(shí)很多都不算是DSD直錄）。
年齡與閱歷關(guān)系，LP我?guī)缀鯖]啥接觸，最早涉及的音樂媒體就是卡帶，然后CD、MD、DAT，MP3一步步下來。讓我選的話，高端的模擬音源格式（LP/金屬帶/）當(dāng)是首選（還有更好的開盤帶），但這是一個(gè)非常折騰人的選擇，昂貴，狀態(tài)難以保證，使用不便等等，自己玩過卡帶頗有感觸。那剩下的都是數(shù)字格式了，0和1，區(qū)別無非是怎么排列0和1的問題，而這之中DSD應(yīng)該是目前聽起來最悅耳的數(shù)字編碼格式了。
DSD的基本概念，抄襲百度百科上的解釋是最直接準(zhǔn)確的：DSD是Direct Stream Digital的縮寫，表示直接比特流數(shù)字編碼，是SACD(Super Audio CD)的編碼模式。

   在說DSD前不得不先說說PCM，也就是我們最常見CD的數(shù)字編碼格式。因?yàn)榛靖拍疃际窍嗤模珼SD也是基礎(chǔ)之上的改良及演化而來。
說到CD基本上都知道：16BIT/44.1KHZ，就我自己的理解，簡(jiǎn)單形象的說，如果下圖中的這條曲線表示聲音在自然界中1秒鐘的波形的話，我們?cè)谟脭?shù)字0和1模擬（采樣）這個(gè)波形的時(shí)候，一秒內(nèi)采樣了44100次，而16BIT則代表采樣的這些信息被記入了16位深的數(shù)據(jù)元中。

隨著PCM數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，PCM采樣已經(jīng)從當(dāng)初的CD標(biāo)準(zhǔn)（16BIT/44.1KHZ）發(fā)展到了如今數(shù)字母帶標(biāo)準(zhǔn)（32BIT/384KHZ），但其基本概念并未有改變。上圖中的前半部分豎線表達(dá)了采樣頻率越高，采樣間隔時(shí)間就越短，所獲得的的聲音就更加細(xì)膩流暢。后半部分的橫線則表達(dá)了位深越大（比如24BIT），單位數(shù)據(jù)內(nèi)可供描述聲音信息的空間就越寬（信息量越大），則聲音的精度就越好。
如果把LP的模擬聲想象成一個(gè)圓的話，數(shù)字音頻的工作重點(diǎn)始終是：想辦法讓0和1模擬出來的聲音無限的接近“圓”，無疑24BIT,192KHZ甚至32BIT，384KHZ采樣肯定比CD是要更好的（只是單純從理論上來說，與實(shí)際錄音品質(zhì)無關(guān)）。這個(gè)很好理解，你拿一張白紙，上面畫上44個(gè)點(diǎn)連起來，和畫上192個(gè)點(diǎn)連起來，肯定后者更連貫更圓，所以，著名的專業(yè)DAC廠商，LAVRY的老板說的24BIT 94KHZ的聲音最好，再上去采樣雖然高但聲音只會(huì)糟糕的說法我一只也持有疑問。
當(dāng)然，我不是理論黨，更深?yuàn)W層次的技術(shù)研究很苦手本文也不打算深入探討了，先說PCM的采樣和位深主要目的是方便對(duì)比下面的DSD格式而已。

   如上圖，DSD通常以64位的DSD來說，即以1BIT 2.8244MHZ的標(biāo)準(zhǔn)，是CD的44.1KHZ的64倍采樣率，也就是2824400每秒，并最終輸出為1BIT信號(hào)。首先傻子也能看出來DSD的采樣率要遠(yuǎn)高于CD的44.1，但PCM不只是只有CD的44.1KHZ采樣率，同時(shí)還是多比特流，DSD則是單BIT流，1BIT，2.8244MHZ的DSD采樣換算的話基本上也就相當(dāng)于16BIT 176KHZ的PCM采樣(沒記錯(cuò)的話)，所以相對(duì)如今的32BIT 384KHZ的數(shù)碼母帶流來說已經(jīng)沒有采樣率上的優(yōu)勢(shì)了。

   但我一直有個(gè)疑問，如果說SACD由于采樣率的優(yōu)勢(shì)比同樣采樣率較低的CD好聽的話，為什么有些使用DSD標(biāo)準(zhǔn)去轉(zhuǎn)錄CD，然后通過DSD播放器播放還是比原來的CD好聽呢？要知道CD中的信息量就這點(diǎn)，即使你用DSD去錄理論上原始信息量也不會(huì)增加。我自己覺得這可能還和1BIT流的解碼方式有些關(guān)系。

關(guān)于1BIT解碼的理論，網(wǎng)上的相關(guān)解釋摘錄如下：

   單比特技術(shù)最重要的目的就是要將多比特的數(shù)碼信號(hào)直接以1bit DAC進(jìn)行解碼，再利用模擬電路或數(shù)碼電路將數(shù)碼音頻信號(hào)調(diào)變?yōu)槟M音頻信號(hào)。其最大的好處是它不再像多比特解碼器一樣需要用到16或18、20、24個(gè)很精密的基準(zhǔn)電流來代表經(jīng)過量化后的多比特(16、18、20、24bit)數(shù)碼音頻信號(hào)。因?yàn)椋啾忍叵到y(tǒng)在低頻部分由于基準(zhǔn)電流太低的原因，使信號(hào)變得相當(dāng)微弱，如果電源或電路設(shè)計(jì)不當(dāng)，就很容易造成解析力大幅度降低，一般來說，多比特系統(tǒng)常見的非線性失真及過零失真就是這樣造成的。因此，采用單比特技術(shù)可以避免多比特系統(tǒng)容易造成的非線性失真及過零失真。
多比特系統(tǒng)的解碼原理是：一次對(duì)16個(gè)數(shù)碼位(或18、20、24個(gè)數(shù)碼位)進(jìn)行解碼，數(shù)碼信號(hào)不需要經(jīng)過調(diào)變的過程，也就是說，不需要重新排列信號(hào)。
DSD的技術(shù)，簡(jiǎn)單地講它是將信號(hào)以2.8224MHz采樣、經(jīng)多階Δ-Σ調(diào)制，輸出1bit信號(hào)流。在整個(gè)SACD系統(tǒng)中，都按照1bit的規(guī)格進(jìn)行編碼解碼，因此相比PCM少了采樣精度交替變換帶來的音質(zhì)劣化。

   單比特系統(tǒng)的解碼原理是：一次對(duì)1個(gè)數(shù)碼位進(jìn)行解碼，數(shù)碼信號(hào)還需要經(jīng)過一個(gè)調(diào)變電路(Delta Sigma)，也就是說，還需要重新排列信號(hào)，將處理過的單比特?cái)?shù)碼信號(hào)連貫起來，送1bit DAC進(jìn)行解碼。而這樣對(duì)信號(hào)的處理方式，就稱為Delta Sigma方式。其原理是：先對(duì)接收的數(shù)碼位進(jìn)行超取樣及插值運(yùn)算處理(可以接收16～24bit數(shù)碼信號(hào))，然后再進(jìn)行Delta Sigma調(diào)變，將調(diào)變數(shù)據(jù)送1bit DAC進(jìn)行解碼后，再轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出。舉例來說，一串用細(xì)繩穿起來的珠鏈。我們用兩種方法將細(xì)繩上的珠子取下來，第一種方法是：分若干次取，每次取下固定數(shù)量的珠子；第二種方法是：有多少顆珠子就取多少次，每次只取一個(gè)珠子。實(shí)際上，第一種方法就相當(dāng)于多比特方式，只有接收到全部16位數(shù)碼后，才進(jìn)行一次解碼處理。第二種方法就相當(dāng)于單比特方式，一個(gè)數(shù)碼位一個(gè)數(shù)碼位、連續(xù)不停地解碼處理。

   以我拙計(jì)的智商，我覺得這段引述告訴我們這樣幾個(gè)事實(shí)：
1）PCM由于是多比特解碼，用料電路較講究，設(shè)計(jì)難度大，DSD的設(shè)計(jì)難度小，反而容易出好聲。
2）DSD由于是連續(xù)的“珠子”，線性感更好（是否是回放音質(zhì)好的一個(gè)原因？）
3）每次取16個(gè)珠子容易取錯(cuò)（造成失真），每次只取一個(gè)珠子不容易發(fā)聲錯(cuò)誤（降低失真）。
4）一個(gè)珠子接著一個(gè)珠子，意味著動(dòng)作重復(fù)頻率高，對(duì)時(shí)鐘精度的要求也相對(duì)更高。
關(guān)于PCM和DSD各自的理論、優(yōu)缺點(diǎn)，技術(shù)發(fā)展其實(shí)還有很多很多說法，我能力有限就不班門弄斧了，有興趣的大家可以去看相關(guān)方面的專業(yè)資料。接著聊聊DSD的播放。

   由于SONY對(duì)DSD格式傳輸上的保護(hù)措施，DSD直到現(xiàn)在也只是部分開放，而不是完全放開。SACD（DSD）的破解還要源于SONY自家PS3游戲機(jī)的的烏龍（不細(xì)說了，有興趣可自己搜索），不過，是真烏龍還是假烏龍就難說了，SONY在歷史上明修棧道暗渡陳倉(cāng)的事情也不是沒做過。
但DSD或者說SACD最近兩年的瘋狂蔓延及普及除了PS3的烏龍事件導(dǎo)致了SACD被RIP成功外，更重要的是像ES9018這樣新一代DAC芯片的出現(xiàn)。