Меню

SACD vs. DVD-Audio: практическое исследование форматов высокого разрешения

Windows 8

Описание формата SACD/DSD, сопутствующих ему форматов файлов. Инструкция по воспроизведению SACD в режиме DSD и PCM, а также конвертации SACD в другие форматы.

2017-09-18T13:16

2017-09-18T13:16

Audiophile"s Software

В качестве продолжения цикла статей об экзотических алгоритмах кодирования и носителях аудиоданных (уже можно почитать про DVD-Audio , HDCD и DTS/DTS-CD) хочу рассказать о таком интересном стандарте, как SACD.

1. SACD диски. Формат DSD

Super Audio Compact Disc - как и Audio CD - результат сотрудничества компаний Sony и Philips. Разработка стандарта была завершена в 1999 году - через 17 лет после выхода Red Book (CDDA).

SACD представляет собой оптический диск с высокой плотностью данных, по физическим размерам и объёму данных соответствующий диску DVD. Также у DVD и SACD совпадает длина волны считывающего лазера - 650 нм против 780 у CDDA (именно увеличение частоты позволило увеличить плотность питов и, как следствие, объём носителя). Одной из отличительных особенностей SACD является использование золота в качестве отражающего слоя (вместо алюминия). Это увеличивает отражающую способность, долговечность дисков, но также обуславливает их высокую стоимость.

Особый интерес представляет собой содержимое диска - данные в формате Direct Stream Digital. DSD - это однобитный поток с очень высокой частотой дискретизации: стандартные файлы DSD64 имеют частоту семлирования 2822,4 кГц (в 64 раза больше частоты для CDDA). По сути это тот самый поток, который получается на выходе сигма-дельта АЦП .

Особенностью сигма-дельта АЦП является кодирование не абсолютного значения уровня сигнала в конкретный момент времени, а его приращения.


Схема сигма-дельта АЦП

На выходе этого АЦП мы получаем нули и единицы, следующие с очень высокой частотой. Причем уровень сигнала пропорционален сумме закодированных за единицу времени приращений (1 означает «+1», а 0 - «-1»).

Подробнее об алгоритме работы данного АЦП можно почитать . Вкратце - такой способ квантования позволяет получить широкий динамический диапазон (около 120 дБ) и очень низкий уровень шумов в слышимом диапазоне частот - за счет формовки шума (noise shaping) они вытесняются в сверхзвуковую область и могут быть легко отфильтрованы. Также, благодаря многократному превышению частоты Найквиста, такой способ помогает избежать фазовых задержек в области верхней граничной частоты (однако степень влияния этого фактора на качество звучания точно не установлено) и уменьшить влияние джиттера.

Итак, главным преимуществом SACD является отсутствие необходимости в так называемой децимации - понижении частоты дискретизации - ведь в действительности это промежуточное преобразование происходит в случае со всеми остальными форматами аудио, использующими PCM (CDDA, DVD-A). Т. е. при оцифровке студийной записи на выходе АЦП мы фактически получаем DSD поток, затем его приходится преобразовывать в PCM с повышенной разрядностью, но более низкой частотой дискретизации, что уже представляет собой алгоритм с потерями. И - что самое интересное - при воспроизведении, непосредственно перед цифро-аналоговым преобразованием (а, как известно, в аудиотехнике используется именно дельта-сигма ЦАП), частоту дискретизации всё равно придется повышать, выполняя преобразование в тот самый 1-битный DSD формат, в котором данные были сняты с АЦП.

Таким образом SACD позволяет хранить аудио в «первозданном» виде, и в таком же виде подавать их при воспроизведении на ЦАП. Отсутствие промежуточной децимации упрощает схемотехнику устройств и позволяет добиться более высоких показателей качества.

Примечание: к сожалению, ко всему вышесказанному нужно добавить большую «ложку дёгтя»: во многих случаях на студиях звукозаписи для мастеринга записей всё же используется промежуточное преобразование в PCM. Несмотря на то, что в 2000 году был разработан формат DSDIFF (расширение файлов *.dff), предназначенный для записи, редактирования и мастеринга аудио непосредственно в DSD представлении, его возможности весьма ограничены, и на многих студиях для сведения и мастеринга используется формат Digital eXtreme Definition. DXD по сути представляет собой стандартизированный PCM аудио с очень высокой частотой - 352.8 или 384 кГц и разрядностью 24 или 32 бит. Этот формат был придуман и использовался для мастеринга записей с высоким разрешением на студиях звукозаписи Pyramix (Merging Technologies), производивших SACD. Таким образом, для большинства SACD и DSD дисков исходником является именно DXD.

Существуют различные вариации стандартов SACD/DSD - с разной степенью оверсемплинга. Они обозначаются цифрой, равной отношению частоты дискретизации DSD к частоте дискретизации CDDA (44.1 kHz). SACD использует формат DSD64 (2822.4 kHz/ 44.1 kHz = 64), также разработаны и новые спецификации DSD128, DSD256 и DSD512, дополнительно увеличивающие частоту в 2, 4 и 8 раз. Таким образом мы получаем максимальную частоту 22579,2 кГц для DSD512, однако найти такие записи очень сложно, и далеко не все DSD-ЦАП их поддерживают. Кроме того, есть разрешения DSD, базирующиеся на частоте 48 кГц: например, 48kHz based DSD128 будет иметь частоту не 2822.4, а 3072 кГц, и т. д.

SACD поддерживает конфигурацию каналов 2.0 и 5.1, причем на одном SACD могут содержаться две дорожки - стерео и многоканальная. Многоканальная дорожка обязательно представляется в сжатом виде (сжатие без потерь; для стерео - опционально), так называемом DST формате (Direct Stream Transfer), который обеспечивает сжатие в 2-3 раза.

Так же, как и DVD, SACD бывают одно- и двухслойные. На однослойных SACD может содержаться CDDA слой для обратной совместимости с проигрывателями без поддержки технологии SACD (такие диски называются гибридными).

2. Защита SACD от копирования. Распространение аудио в формате DSD

Все SACD диски обладают специальной защитой (на физическом уровне), которая позволяет считывать SACD слой только лицензированным производителем устройствам, которые оснащены специальным ключом. Тем не менее, в интернете можно найти раздачи SACD рипов. Снятие рипов выполняется с помощью PlayStation 3 (или подходящего проигрывателя со специальной прошивкой) и специальной программы SACD Ripper для ПК. Рип представляет собой так называемый SACD-R образ (как правило в формате ISO). Этот образ можно записать (тем же ImgBurn, например) на DVD диск и далее слушать на стационарном SACD проигрывателе.

Таким образом мы видим, что технология SACD не включает в себя ничего принципиально нового - по сути это поток данных с АЦП, записанный на носитель вроде DVD. Весомое различие между SACD и DVD диском (кроме защиты от копирования) заключается лишь в размере сектора - 2064 вместо 2048 байт. Похоже, что этот трюк был придуман в коммерческих целях, и во многом именно поэтому ни один оптический привод для ПК не читает SACD диски.

Кроме SACD дисков DSD аудио также может распространяться и в виде файлов, в том числе записанных на так называемый DSD disc . Спецификация была разработана Sony и представляет собой DVD или Blue-ray носитель с файлами формата DSF (DSD Storage Facility), содержащими стерео звук. Многоканальное аудио стандартном не поддерживается, хотя формат DSF открытый и вполне может содержать многоканальное аудио, которое будут читать программные плееры (например, foobar2000). Минусом Sony DSF, как контейнера для хранения DSD, является отсутствие поддержки DST сжатия. Для поддержки DST сжатия следует использовать более сложный контейнер Philips DSDIFF, о котором было сказано ранее.

3. Как воспроизвести SACD?

Воспроизвести SACD диск на приводе ПК, как я уже сказал, невозможно, поэтому далее я буду рассматривать исключительно воспроизведение образов (SACD-R, DSD-Disc).

3.1 Воспроизведение на устройствах с поддержкой DSD

Если Вы счастливый обладатель звуковой карты / ЦАП с поддержкой DSD, поздравляю - вы сможете успешно воспользоваться преимуществами Super Audio CD. Как настроить правильный вывод DSD - я расскажу ниже.

3.1.1 Native DSD и DoP

Существует два варианта доставки DSD потока на ЦАП: native («родной») DSD и DoP (DSD over PCM). В первом варианте поток поступает на карту именно в том виде, о котором шла речь выше - с очень высокой частотой дискретизации и разрядностью 1 бит. Второй же вариант был разработан для совместимости с существующими PCM-транспортами (чтобы не сочинять новые алгоритмы передачи, а использовать уже имеющиеся для PCM) и представляет собой простое мультиплексирование высокочастотного 1-битного потока в 24-битный PCM с более низкой частотой, в котором старшие 16 бит содержат фрагмент DSD потока, а младшие 8 - специальный DoP-маркер, служебную информацию, говорящую, что данные являются не обычным PCM, а упакованным DSD потоком. Так, для передачи стандартного DSD64 с частотой 2822.4 кГц используется PCM формата 24 бит 176.4 кГц, который легко можно передать по USB, S/P-DIF и другим привычным интерфейсам. С повышением частоты DSD, соответственно, повышается и частота PCM-носителя. Так как поддержка PCM с частотой 705,6 кГц весьма скудная, то проигрывание DSD256 через DoP уже, как правило, не представляется возможным. Также нужно отметить, что процесс мультиплексирования/демультиплексирования самый что ни на есть простой и не предполагает никаких потерь информации/качества. Приведу пример в десятичной системе: представьте, что у вас есть значения 2, 5, 3, 6, 9, 0 и т. д., и вы называете их своему товарищу по-очереди - это обычная передача. Теперь представьте, что Вы условились читать имеющиеся значения «пачками», трехзначными числами - 253, 690 и т. д. - а товарищ будет по-прежнему записывать цифры по отдельности - это и есть мультиплексирование/демультиплексирование. Более чем просто, не правда ли?

3.1.2 Настройка foobar2000

Если по какой-либо причине вы не сможете сами разобраться с настройкой вывода DSD - не проблема - я могу вам в этом помочь. Свяжитесь со мной , чтобы заказать индивидуальную настройку foobar2000/звуковой карты/компьютера.

Итак, приступим к настройке воспроизведения. Наш инструментарий для воспроизведения SACD образов (имеющих формат ISO) включает в себя последние версии foobar2000 с плагинами SACD Decoder, DSD Processor и ASIO-драйвером DSD Transcoder (скачать можно там же, одним архивом с foo_input_sacd), а также ASIO-драйвер , который может нам понадобиться вместо DSD Transcoder в некоторых случаях.

Теперь нужно определиться, что мы имеем в плане оборудования. В моём распоряжении на данный момент находится USB-ЦАП iFI nano iDSD . Итак, смотрим в спецификацию и видим, что наше устройство поддерживает PCM вплоть до 384 кГц и DSD вплоть до 12.4 МГц. Таким образом, это означает поддержку всех форматов PCM (в спецификации это не указано, но карта поддерживает разрядность до 32-бит), включая DXD, поддержку DSD64 и DSD128 через DoP или native DSD, а также, дополнительно, поддержку DSD256 - только через native DSD (в последней версии прошивки добавлена поддержка вывода DSD256 также и в режиме DoP).

Вот, как выглядят настройки SACD декодера в нашем случае:


Здесь мы включили декодирование в формате DSD и включили использование DSD Processor. Кстати, если вы хотите, чтоб в плеере работали визуализации, можете установить декодирование в формате DSD+PCM, однако помните, что это негативно отразится на производительности. Остальные настройки:

Editable tags - включает возможность редактирования тегов. При этом новые теги пишутся не в файл образа, а в XML файлы в папке foobar2000/sacd_metabase.

Store tags with ISO - если включено, XML файл со значениями тегов сохраняется в той же папке, что и ISO образ.

Linked 2CH/MCH Tags - создаёт связь между тегами стерео и многоканальной версий трека, так что изменения в одном варианте влекут изменения и для второго.

Edited Master Playback - включает воспроизведение оригинальной мастер-записи, включая участки, которые не были включены при разметке SACD-диска. При этом фактическое время звучания некоторых треков может быть на несколько секунд больше, что может привести к неверному отображению текущей позиции воспроизведения.


DSD процессор нам нужен для того, чтобы сконвертировать неподдерживаемые форматы DSD в максимальный поддерживаемый. Кстати говоря, с сожалением отмечу, что по данным разработчика для преобразования DSD->DSD используется промежуточное преобразование в PCM (хотя и весьма качественное). Для nano iDSD я включил конвертацию DSD512 в DSD256 с использованием SDM Type D - максимально качественный фильтр 5-го порядка, использующий расчеты в 64-битном формате с плавающей точкой. Для интересующихся различиями между разными типами сигма-дельта модуляторов - SDM Type A/B/C/D - привожу таблицу:

Sample&Hold выключено (эта опция включает упрощение алгоритма за счет использования интерполяции нулевого порядка, что помогает снизить нагрузку на процессор, но негативно отражается на качестве).

Далее поток следует на вывод (обратите внимание : если выбран вывод DSD: ... и на него следует DSD/DoP поток, DSP и регулировка громкости отключаются; для обычных PCM данных они по-прежнему будут работать). Я могу просто использовать вывод DSD: ASIO: iFi (by AMR) HD USB Audio , при этом данные будут выводиться в DoP (именно в таком виде поступают данные с SACD декодера). Однако это меня не устраивает, т. к. тогда я потеряю возможность воспроизводить DSD256 (и вообще, я предпочитаю использовать родной DSD формат), и поэтому я предварительно настрою вывод через драйвер DSD Transcoder. Для этого нужно перейти в Playback->Output->ASIO и дважды нажать в списке на DSD Transcoder (DoP/Native).

Тут я просто установил вывод всех форматов DSD в режиме native. Параметр Transition отвечает за добавление тишины в начало треков, его можно увеличить, если вы заметите, что треки начинают звучать не сразу. Параметр Sample position override необходим, если в плеере некорректно отображается позиция воспроизведения (прошедшее/оставшееся время).


Кстати говоря, выбранная разрядность здесь роли не играет, т. к. конвертер глубины бит при DSD выводе не используется.

3.1.3 Проверка работоспособности настроек

Для теста я использовал DSD256 семпл Britten: Frank Bridge Variations - Romance, TrondheimSolistene со страницы 2L High Resolution Music .


Как видите, семпл воспроизводится, а в панели iFi (панель устройства ASIO можно открыть двойным кликом по названию в списке устройств ASIO - см. выше) отображается частота нативного DSD256.

3.1.4 Настройка для нескольких DSD устройств

Это всё хорошо, но только если вы пользуетесь для воспроизведения DSD только одним устройством. А что делать, если устройств несколько, и у них разная поддержка DSD (например, один ЦАП поддерживает DSD256, а другой - нет) - ведь в таком случае нужно будет постоянно менять настройки DSD процессора? В этом случае на помощь приходит ASIO Proxy и Custom channel mappings в foobar2000. Установите драйвер ASIO Proxy и затем добавьте новый пресет для ASIO, перейдя в настройках в Playback->Output->ASIO и нажав Add new в разделе Custom channel mappings. В открывшемся окне выберите драйвер foo_dsd_asio и введите подходящее название:


После этого нажмите Configure - появится окно настройки ASIO Proxy.


Настройки ASIO Proxy для iFi nano iDSD

Как видите, ASIO Proxy совмещает в себе функционал DSD транскодера и DSD процессора, позволяя настроить все параметры индивидуально для каждого устройства. Для своего ЦАП я выбрал настройки аналогичные приведённым ранее.

Обратите внимание: в ASIO Proxy кроме стандартных режимов DSD и DoP есть еще специальные режимы DoP для ЦАП-ов dCS и exD.

После сохранения настроек осталось выбрать устройство вывода DSD: ASIO: iFi nano iDSD custom и убедиться, что воспроизведение работает. Так и есть, панель iFI по-прежнему отображает частоту 11289.6 кГц.

Теперь можно аналогично создать новые пресеты ASIO с установками для любого другого ЦАП - затем останется лишь переключать при необходимости устройства вывода.

Примечание: у ASIO Proxy есть один минус: он не читает DoP маркеры, и если на него подать PCM 176 кГц или больше, он воспримет его как DSD over PCM и будет конвертировать согласно установкам. Например, в моём случае 352.8 кГц будет конвертироваться в DSD128 (что особого смысла не имеет, ЦАП всё равно сконвертирует PCM в DSD). Поэтому если вы собрались воспроизводить PCM - лучше переключиться на обычный вывод ASIO: <ваша звуковая карта> .

3.1.5 Устранение проблем

Если вы настроили всё согласно моей инструкции и спецификации своего устройства, но DSD поток не воспроизводится или воспроизводится с искажениями/щелчками, то попробуйте следующее:


3.2 Настройка декодирования и вывода в PCM

Если пока Вы не располагаете DSD-совместимым устройством - что ж, не беда, можно просто преобразовать DSD в PCM с высоким разрешением. Также декодирование в PCM понадобится, если вам необходимо выполнять дополнительную обработку потока с помощьюб DSP (как я писал выше, при выводе DSD потока все обработчики отключаются).


Настройки SACD декодера для вывода PCM

В настройках декодера можно задать целевую частоту дискретизации и алгоритм преобразования DSD в PCM. Multistage является SSE-оптимизированным алгоритмом и использует плавающую точку с одинарной (32fp) или двойной (64fp) точностью. Direct метод является более медленным (примерно на 40% медленнее Multistage) и выполняет фильтрацию частот выше 30 кГц. Installable FIR режим позволяет загрузить одну из приложенных к плагину предустановок ФНЧ, давая таким образом возможность выбирать граничную частоту.


Также настройки позволяют установить увеличение уровня громкости. Как правило, SACD имеет пиковый уровень менее -6 dBFS (0.5 от максимума), потому его можно установить в +6 dBFS (при выводе в DSD такое повышение громкости выполняет ЦАП). Есть похожая настройка и для LFE (канала сабвуфера) - полезна для случаев, когда ваш ресивер изменяет уровень канала LFE. После настройки, чтобы убедиться в отсутствии клиппинга можно выполнить анализ результирующего пика с помощью ReplayGain сканера (в контекстном меню foobar2000). Если пик превысит 1.0, усиление следует занизить.


Воспроизведение SACD-R в foobar2000. В плейлист загружены сжатые в DST стерео и 5.1 дорожки (битрейт отображается для декодированного DSD). На ВЧ шум на спектрограмме отсутствует, т. к. использован 30 кГц ФНЧ

4. Конвертирование SACD

Конвертирование SACD и DSD ничем не отличается от преобразования того же Hi-Res рипа 24/192 или т.п., единственное что предварительно необходимо настроить декодер для вывода PCM (или DSD+PCM), причем достаточно переключить в одни из этих режимов, настроить необходимые параметры, после чего можно вернуть режим вывода DSD - во время конвертирования декодер будет работать в режиме PCM. Всё остальное уже описано в статье Преобразование аудио высокой разрядности в 16 бит/44.1 кГц стерео .

Полезные ссылки:

Информация от спонсора

APPLE-Support.kz: сервисный центр Apple в городе Алматы. Ищете, где произвести ремонт iPhone в Алматы ? В APPLE-Support вас быстро и качественно обслужат специалисты, имеющие богатый опыт работы с продукцией компании Apple.

  • Ответы на часто задаваемые вопросы
    Если Вы не знаете где прочитать или у Вас возникли вопросы, прочтите ликбез.

  • Спецификация и сравнение звуковых форматов
    Если хотите сравнить качество звуковых потоков или же не знаете какой формат качественнее посмотрите таблицу сравнения форматов

  • Железные плееры с поддержкой DVD-Audio
    На этой страничке представлена информация по "железных" плеерах которые поддерживают формат DVD-Audio.

  • Что такое многоканальная музыка?
    Многоканальная музыка это относительно новое направление в индустрии музыкальной звукозаписи! Это новый формат музыки записанный не в стерео (когда музыка звук слышен с правой и левой колонки).

  • Что такое DVD-Audio?
    DVD-Audio - цифровой формат DVD, созданный специально для высококачественного воспроизведения звуковой информации. Диск формата DVD-Audio позволяет записывать фонограммы с различным числом звуковых каналов (от моно до 5.1).

  • Что такое Watermarks?
    Водяные знаки (Watermarks) - это своеобразная защита от копирования DVD-Audio диска встроенная непосредственно в аудиосигнал.

  • Что такое DTS?
    DTS - формат хранения цифрового звука. Основным отличием DTS от CD является поддержка многоканальности.

  • Чем слушать DTS?
    Итак, музыку в DTS 5.1 мы уже скачали. Теперь в предвкушении заценить музыку запускаем его на компьютере а в ответ только шум как из унитаза. Вот так подогнали....чем же слушать этот DTS ?

  • Чем слушать DVD-Audio?
    Как Вы уже узнали DVD-Audio имеет высококачественный поток звука MLP или PPCM и перед тем как писать скачанный образ на болванку внимательно посмотрите поддерживает ли Ваш плеер DVD-Audio, MLP или PPCM. Чем слушать DVD-Audio?

  • Что такое DTS-CD?
    DTS CD - на обычный компакт-диск (CD) записан звук, закодированный в DTS. При этом для CD плееров диск выглядит абсолютно нормально, но при простом воспроизведении они будут выдавать вместо звука шум.

  • Что такое SACD?
    SACD - Сокращение от Super Audio Compact Disc - формат оптического диска для хранения музыки. Выглядит он как обычный компакт-диск, некоторые диски можно отличить на глаз - рабочая сторона у них желтого цвета.

  • Что такое Lossless?
    Lossless - от английского Lossless data compression сжатие цифровой информации без потерь качества.

  • Как записать DVD-Audio, DTS-CD диски?
    Как же записывать DVD-Audio, DTS-CD диски . Варианты записы на разные цифровые носители распространенных форматов и образов дисков.

  • Как записать DTS 48kHz/24Bit на CD диск?
    И так, как уже многие заметили на сайте присутствует множество релизов в качестве DTS 48kHz/24Bit и записать как DTS-CD не удается.

  • Как извлечь треки с DVD-Audio?
    И так, я хочу рассказать вам о том как быстро и без потери качества извлекать треки с DVD-Audio диска!
  • Общие сведения о формате

    Супер Аудио Компакт Диск (Super Audio CD или SACD) появился в сентябре 1999 года, как идеальный цифровой звукоовой формат для сохранения уникального звукового наследия человека. Из профессионального стандарта он постепенно превращается в общедоступный формат, открывающий нам все тонкости звука в его многоканальном выражении. В магазинах появляются диски и аппаратура для прослушивания SACD. Форма и размер SACD совпадает с обычным компакт диском (CD), цвет рабочей поверхности стал золотистым. Изобретателями SACD, как и CD стали фирмы SONY и PHILIPS , которые стремяться сделать из этого формата новый звуковой стандарт.

      SACD обеспечивает:
    1. Естественность завучания и высочайшее качество записи;
    2. Совместимость с предыдущим форматом СD;
    3. Полная защита авторских прав, цифровое копирование дисков невозможно;
    4. Cохранность архивных записей от старения магнитрых материалов;
    5. Многоканальное воспроизведение записи;
    6. Поддержку ведущих производителей техники и фирм звукозаписи.

    Коллекция SACD дисков постоянно расширяется, уже выпущено свыше 1000 наименований. Емкость SACD стала в 6 раз больше обычного CD, кроме звука на них можно записывать текст и изображения. Частота воспроизведения звука достигла 100 кГц, а четкость сигнала увеличилась в 64 раза. Преемственность сохраняется благодаря, так называемым, двуслойным или гибридным дискам, которые можно слушать и на старых CD проигрывателях. Все SACD проигрыватели воспроизводят обычные CD в стерео режиме. Сравнение форматов смотрите в таблице.

    Технология кодирования SACD

    Супер аудио система записи включает в себя несколько технических открытий, ключевая роль в разработке и внедрении которых принадлежит фирмам SONY и PHILIPS.

    Для записи дисков используется новейшая технология прямого цифрового потока DSD (Direct Stream Digital), которая позволяет воспроизвести натуральный и естественный звук, отражающий музыкальную атмосферу с превосходным реализмом.

    DSD позволяет увеличить разрешение звука за счет более точного отражения иссходной звуковой волны. Это достигнуто благодаря переводу звукового потока с оригинала в 1 разрядный вид (1 bit ) с использованием сверх высокой частоты в 2 822.4 KГц (в 64 раза больше, чем у CD). Чем выше частота, тем искажений. Прямая передача 1 разрядного сигнала в DSD также приводит к уменьшению искажений.

    Устройство, которое переводит аналоговый сигнал в DSD называется Сигма Дельта Модулятор (SDM ). Для кодирования уровня аналогового сигнала требуется передавать несколько битов, но если уровень сигнала изменяется плавно, как в звуке то получается избыточность
    передаваемой информации. Поэтому можно кодировать и передавать только единичное изменение уровня сигнала: 0 - уменьшение, 1 - увеличение уровня сигнала. А если дискретизировать с очень большой частотой, как в SACD, то качество модуляции будет очень высоким, так как при этом можно улавливать "тончайшие" изменения уровня сигнала.

    SDM отличается от формата Пульс Кодовой Модуляции (PCM ), который применяется для записи CD и DVD-Audio.

    Технология SACD приводит к записи звуковой копии с качеством не достижимым пока никакими другими цифровыми и аналоговым носителям.

    Сравнение аудио форматов можно посмотреть в таблице .

    В SACD проигрывателях нового поколения введена система ACP , которая улучшает форму цифровых импульсов и эффективно борется с помехой (иногда цифро-аналоговый преобразователь путает 0 и 1 сигнал Zero crossing) в однобитовых преобразователях.

    Для уменьшения информационного потока при DSM-модуляции применяют сжатие повторяющихся последовательностей битов. Специальная технология кодирования DST (Direct Stream Transfer) позволяет это делать практически в 2 раза и без потерь (по принципу компьютерного ZIP). Эта схема компрессии позволяет разместить многоканальный и стерео DSD данные на SACD диске объемом 4,7GB.

    Защита записи от копирования

    Пиратские копии SACD технологически невозможны. Для SACD была придумана оригинальная тройная защита (схема 3). В т.н. "водяном знаке", т.е. потайном секторе, спрятаны некоторые данные, которые должны быть считаны проигрывателем перед началом воспроизведения. При перезаписи SACD они не копируются, и такой неполноценный диск впоследствии проигрывателем не опознается. Кроме того, на любом диске есть метки PSP-PDM, которые могут быть скопированы только на лицензионном SACD-рекордере. И наконец, расшифровать содержание диска можно только с помощью ключа, спрятанного в PSP-PDM.

    Тройная система защиты записи от копирования привела к тому, что для того для того чтобы начать воспроизведение SACD-проигрыватель сначала считывает SACD метку в потайном секторе (содержащую данные о диске и его производителе). При перезаписи потайной сектор не копируется, поэтому "пиратский" диск становится неполноценным и не воспроизводится. Затем определяет физическую маркировку "водяной знак" (его рисунок может быть видим на поверхности диска). DSD - содержание зашифровано, а ключ к нему содержится в "водяном знаке" (PSP - Pit Signal Processing). PSP метки могут быть скопированы только на лицензионном записывающем устройстве SACD.

    Дополнительная защита от цифрового копирования (DTCP) устанавливается на цифровом SACD выходе (IEEE 1394 до 50 MB/c) в версии 1.2 SACD. Это единственный вариант цифрового выхода с некоторых SACD плееров (например Sony SCD-XA9000ES), цифровой COAXIAL не работает.

    Многоканальность звучания

    Многоканальные диски (Multi Channel или Surround) можно слушать уже только на многоканальных SACD проигрывателях. На SACD может быть записано 1, 2, 2.1, 3, 4 (3.1, 4.0), 5 или 6 (5.1) каналов (.1 - это низкочастотный динамик или субвуфер). Квадро, стерео и даже моно SACD выпускают только в виде переизданий старых исполнителей, новые записи стараются сделать многоканальными.

    Объемное звучание воссоздает пространственную акустику и воспроизводит тонкие звуковые эффекты каждого инструмента. Слушатель помещается в центр происходящего. Не случайно Peter Gabriel говорил о своем первом многоканальном диске (UP): "Добро пожаловать в мою музыку!". Человек, который слушает многоканальную музыкыку с закрытыми глазами теряет опору и ориентацию в пространстве.

    Многоканальное звучание создает дополнительный эффект реверберации, которая сопровождает любой звук, возникший в естественной акустической среде. Возникает она при отражении звуковой волны от каких-либо препятствий и ее возврата в точку прослушивания.

    Многоканальные диски обозначают словами MULTICHANNEL или Multi-ch (от английского прилагательного многоканальный) или SURROUND (от английского глагола окружать; обступать).

    Принцип размещения колонок не отличается от стандартной схемы 5.1. для DVD-Video. SACD 6+1 не существует. Да это и не нужно - для создания ревербераций, эффекта присутствия и звуковых эффектов на некоторых дисках вполне достаточно 2-х (а не 3, как в некоторых DVD-Video) тыловых колонок, ведь сцена всегда перед слушателем, в отличие от кино, где тыловой звук не менее важен, чем фронтальный.

    Рекомендуется использовать специальные усилители и колонки с улучшенными частотными характеристиками, которые способен воспроизводить SACD проигрыватель. Многие ведущие производители аппаратуры выпускают проигрыватели SACD. Проигрыватели бывают стерео и многоканальные. Последнее время производится много комбинированных DVDVideo+SACD или DVDVideo+ DVDAudio+SACD.

    Разметка поверхности диска

    На звуковом CD в центре размещено оглавление или TOC (Table of Contents), а за ним от центра к внешним краям расположены дорожки с записями.

    В SACD разметка усложняется. По внешнему краю добавлено поле для записи текстовой и графической информации, а рабочая поверхность, как правило, разбита на две зоны идентичные по содержанию, но записанные в стерео и многоканальном варианте. Это сделано для того, чтобы владельцы стерео SACD проигрывателей могли прослушать диск. Каждая зона содержит не менее 74 минут записи. Диск обозначается так:

    Реже существуют диски для воспроизведения только на многоканальных проигрывателях, в этом случае продолжительность звучания диска превышает 2 часа. Такие диски обычно выпускают с образцами записи SACD и тестовыми сигналами (Reference SACD).

    Гибридные SACD

    Большинство SACD являются гибридными (HYBRID ) или двуслойными дисками, которые можно слушать, как на CD проигрывателях (стерео), так и на SACD проигрывателях. На SACD проигрывателях по умолчанию включается многоканальный режим (Multi, Multi Channel или Surround), если на диске его нет, то двухканальный режим (Stereo). Принудительно диск можно переключить на CD формат, но при этом произойдет потеря в качестве звука. Однако, CD слой на гибридных SACD компакт дисках выполнен с лучшим качеством, чем обычный CD потому, что студийный источник был записан с применением DSD. Прямой перевод данных осуществляется по SBM технологии (Super Bit Mapping) в стандартный для CD 16 разрядный вид c частотой 44.1 KГц.

    Гибридный диск состоит из двух слоев толщиной по 0,6 mm. Нижний SACD слой прозрачен для CD проигрывателей, кроме того их лазерный луч сфокусирован дальше и имеет большую длинну волны (780 nm). Луч для считывания SACD отражается уже от нижнего слоя, его размер и длинна волны (650 nm ) меньше, что позволяет плотнее размещать информацию.

    Сейчас в мире насчитывается около 500 миллионов CD проигрывателей, поэтому выпуск гибридных SACD является залогом успешного распростанения этого формата.

    CD слой на гибридных SACD компакт дисках выполнен с лучшим качеством, чем обычный CD потому, что студийный источник был записан с применением DSD. Прямой перевод данных осуществляется по SBM технологии (Super Bit Mapping Direct - Direct SBM ) в стандартный для CD 16 разрядный вид c частотой 44.1 KГц. SACD запись - это идеальный материал для перехода на любой из других видов цифровых стандартов: например, для перехода от стандарта DSD к частоте CD (44,1кГц) нужно просто произвести деление Bitstream-потока на 64.

    Гибридные диски обычно обозначают соответствующими наклейками и надписями:

    Особенности кодирования

    При записи SACD-дисков используется однобитный цифровой формат записи Direct Stream Digital (CD, благодаря более высокой частоте сэмплирования (до 2,8224 kHz).

    Однобитный формат записи - это прямая запись однобитного выходного сигнала с АЦП типа дельта-сигма, причем этот сигнал имеет замечательные характеристики: динамический диапазон более 120 дБ, частотная характеристика от 0 до 100 кГц. При таком сочетании частотной характеристики и динамического диапазона формат DSD не имеет соперников среди других записывающих систем, цифровых или аналоговых.

    Запись напрямую такого однобитного сигнала является альтернативой существующим форматам мастер-записи. Подобная запись устраняет необходимость процессов децимации и интерполяции для аналогового ввода/вывода. При этом упрощается структура (блок-схема) записывающей системы, поскольку исчезают параллельные информационные связи многоразрядных цифровых слов и необходимость их синхронизации.

    Как и в обычных PCM-системах, аналоговый сигнал сначала конвертируется в цифровой с помощью дельта-сигма модуляции при частоте дискретизации в 64 раза большей, чем номинальная частота дискретизации. Но DSD записывает одноразрядные импульсы напрямую, тогда как обычные системы затем преобразуют одноразрядный сигнал в многоразрядный PCM-код. В результате DSD дает цифровое одноразрядное представление аудиосигнала.

    Сам по себе поток дельта-сигма импульсов является довольно "шумным". Сверхвысокое отношение сигнал/шум, которого требует DSD в звуковом диапазоне, достигается с помощью шумоподавляющих фильтров пятого порядка, что эффективно сдвигает шумы вверх по частоте за пределы звукового диапазона.

    DSD производит дискретизацию аналогового звука на частоте в 64 раза большей, чем, например, CD (44,1 кГц). Получается 2 822 400 Гц. CD использует 16 бит для каждого семпла, так что поток информации здесь составит 16х44100 Гц на канал или 705600 бит/с на канал. DSD использует 1 бит на отсчет, так что поток информации составит 2822400 бит/с на канал. Это в 4 раза больше, чем у CD.

    Шумоустойчивость

    Действительно, хотя повышение разрядности и частоты дискретизации PCM-систем реально улучшали качество звука, эти улучшения становились все менее значительными. Очевидна и причина этого - фильтрация. В PCM-системе на входе необходимы фильтры с очень крутой характеристикой, чтобы подавить частоты, равные половине частоты выборки или превышающие ее. При частоте выборки 44,1 кГц фильтры типа "кирпичная стена" должны пропускать частоту 20 кГц и при этом отсекать частоту 22,05 кГц - задача не самая легкая. Кроме того, при записи и воспроизведении неизменно добавляются шумы квантования. К тому же семплирование на частоте Найквиста приводит к значительному сдвигу между фазовой и частотной характеристиками фильтров в верхней четверти частотного диапазона. В однобитной системе, напротив, фазовая характеристика в верхней части звукового спектра не подвержена воздействию фильтра типа "кирпичная стена". Этот аспект особенно важен, когда система цифровой обработки является частью петли обратной связи, потому что в этом случае сдвиг фазы меньше, а стабильность системы и достоверность звучания выше.

    Другой особенностью этого формата является его поведение в условиях возможной перегрузки. Одноразрядные кодеры высокого порядка должны иметь возможность управления перегрузкой, чтобы не пострадала стабильность. Это обеспечивается с помощью выбора соответствующей передаточной характеристики. Одноразрядный формат не дает, в отличие от многоразрядного, эффектов aliasing и dipping при перегрузках.

    Устойчивость к ошибкам

    Поскольку любой бит одноразрядного формата несет одно и то же количество информации, эффект каждой ошибки не зависит от того, какой бит является ошибочным. В этом одноразрядный формат выгодно отличается от многоразрядного кодирования, в котором ошибка в старшем значащем бите (MSB) сказывается в 2L (L- длина слова) больше, чем ошибка в младшем значащем бите (LSB). Для 20-битной системы записи это означает, что ошибка в MSB скажется примерно в 1 млн. раз больше, чем в LSB.

    Системы опережающей коррекции ошибок (такие, как используются в формате CD) исходят из предположения, что все биты имеют одинаковый информационный вес, поэтому они одинаково защищают каждый бит. Для аудиосигнала, очевидно, это не подходит, и вследствие этого страдает эффективность таких систем - младшие значащие биты получают избыточную защиту, а старшие значащие биты не получают достаточной защиты. Более того, эффект от ошибок не является пропорциональным, так как зависит от того, в каком бите произошла ошибка. Это приводит к быстрой деградации сигнала при превышении определенного уровня плотности ошибок.

    Фактически, максимальный эффект от каждой отдельной ошибки - это функция частоты избыточной дискретизации. эффект от ошибки обратно пропорционален коэффициенту избыточной дискретизации. Например, если коэффициент 64, ошибка, вносимая одним битом, будет примерно 1/64 максимального уровня. То есть, ее уровень на 36 дБ меньше максимального уровня сигнала на выходе.

    Беспрецедентная широта частотного и динамического диапазонов означает, что DSD может сохранить малейший нюанс оригинала вплоть до уровня шума и ниже. DSD можно рассматривать как кульминацию в разработках систем цифровой записи. Рекомендуется в качестве формата для мастеринга.

    Еще более важно то, что такая система способна обеспечить стабильный, но расширяемый и совершенствуемый формат и в будущем.

    Особенности SACD-дисков

    Запись на SACD-диске может содержать от 1 до 6 звуковых каналов. Для воспроизведения SACD требуется специальный проигрыватель, совместимый с этим форматом. На диске может содержаться дополнительный CD-слой (только стерео) для совместимости с обычными проигрывателями. Такие диски называются гибридными (англ. Hybrid SACD ), их можно слушать на любых обычных проигрывателя CD-дисков. Примерно половина выпущенных SACD-дисков являются гибридными.

    Продолжительность звучания Super Audio CD может достигать 109 минут при условии, что он содержит две SACD-зоны с разными параметрами записи (например, 2.0 и 5.1). При использовании только одной SACD-зоны продолжительность звучания превышает 2 часа.

    Сравнение с другими форматами

    Ссылки

    • Direct Stream Digital: однобитный цифровой формат записи // Журнал "Звукорежиссер", 1999, №2

    Wikimedia Foundation . 2010 .

    Смотреть что такое "SACD" в других словарях:

      SACD - son las siglas de SUPER AUDIO CD, o sea, SUPER AUDIO COMPACT DISC El SACD es un tipo de disco óptico. El SACD fue desarrollado conjuntamente por Philips y Sony y … Enciclopedia Universal

      SACD - may stand for:*Super Audio CD, a form of digital audio storage*SACD (Société des Auteurs et Compositeurs Dramatiques), a French Society representing authors and their work* Storage Array Control Device, an HP term … Wikipedia

      SACD - noun super audio compact disk; a very high quality CD … Financial and business terms

      SACD - steht für: Super Audio Compact Disc, ein 1999 eingeführtes hochauflösendes Tonträger Format mit Mehrkanal Fähigkeit Subacute combined degeneration of the spinal cord, eine Erkrankung des Rückenmarks, siehe Funikuläre Myelose den französischen… … Deutsch Wikipedia

      SACD - SACD, Super Audio CD … Universal-Lexikon

      SACD - Cette page d’homonymie répertorie les différents sujets et articles partageant un même nom. Sigles d’une seule lettre Sigles de deux lettres Sigles de trois lettres > Sigles de quatre lettres … Wikipédia en Français

      SACD - ● en sg. m. CD Super Audio Compact Disc. Sorte de CD qui n en est pas un, surtout poussé sur le marché par Sony. D après les multinationales, c est génial. Vos oreilles n y verront que du feu. Votre porte monnaie, par contre... Les SACD… … Dictionnaire d"informatique francophone

      SACD - Société des Auteurs et Compositeurs Dramatiques. Origine symbolique: dîner offert, par Beaumarchais à dix sept de ses confrères auteurs dramatiques, en 1777. Constitution légale en 1837, dans le but de préserver les droits des auteurs et… … Sigles et Acronymes francais

      SACD - noun An optical disc, similar to a DVD, typically one holding a commercially recorded music album. See Also: CD … Wiktionary

      SACD - Super Audio Compact Disc (Community » Media) Super Audio Compact Disc (Computing » Hardware) * Super Audio Compact Disk (Community » Media) … Abbreviations dictionary

    DSD (Direct Stream Digital ) - это формат аудио записей высокого разрешения. Читайте о сравнении качества звука DSD и PCM, ЦАП/DAC проигрывателях конвертерах форматах файлов редактировании и других вопросах...


    1. Параметры DSD

    Direct Stream Digital является обним из аудиофильских форматов высокого разрешения (high resolution audio). Он был создан для улучшения динамического диапазона CD-аудио в слышимой частотной области звука.

    2. 1-бит и шум

    Как правило, этот формат имеет битовую глубину 1 бит. Поэтому уровнень шума значителен из-за ошибок квантования.

    Для снижения уровня шума в низкочастотной слышимой области используется нойз-шейпинг. Нойз-шейпинг (noice shaping, управление формой спектра шума) - это перенос энергии шума из слышимой частотной области в область ультразвука.

    Нойз-шейпинг (НШ) спектра 1-битного сигнала.
    Сигма-дельта модуляция

    В левой части изображения спектр шума имеет уровень соизмеримый с уровнем 1-битного музыкального сигнала. Устройство (или цифровая обработка), называемое сигма-дельта модулятор, "выдавливает" энергию шума из слышимой частотной области 0 ... 20 кГц в область ультразвука.

    Когда такая 1-битная запись проигрывается, низко-частотный фильтр вырезает "усиленный" высокочастотный шум.

    Таким образом, уровень шума 1-битного сигнала после нойз-шейпинга (сигма-дельта модуляции) становится сравнимым с уровнем шума мультибитного сигнала PCM (импульсно-кодовая модуляция).

    То есть 1-битная сигма-дельта модуляция может иметь разрешение аудио одинаковое с мультибитным сигналом. Читайте подробности и смотрите видео

    3. Частоты дискретизации

    5. DSD в цифрах

    Профессиональные аудио модуляторы имеют уровень шума в слышимом звуковом диапазоне для частот дискретизации:

    • DSD64 около -125 ... -145 дБ (сравнимо с PCM 24 бит)
    • DSD128 около -165 дБ (лучше, чем PCM 24 бит)
    • DSD256 и выше около -170 ... -200 дБ (сравнимо с PCM 32 бит)

    Уровень шума в слышимом диапазоне почти не зависит от демодулятора. Но уровень шума должен быть максимально подавлен вне этой полосы. Так как ультразвуковой шум может привести к интермодуляционным искажениям.

    6. DSD vs PCM

    Direct Stream Digital (сигма-дельта модуляция) очень похожа на импульсно-кодовую модуляцию (PCM), но форма спектра уровня шумов квантования изменена для уменьшения уровня шума в звуковом диапазоне.

    1-битные аудио файлы (DSF, DFF, SACD ISO) и диски могут быть сжаты по размеру с помощью метода DST (Direct Stream Transfer).

    DoP - это открытый протокол, который позволяет запаковывать 1-битное аудио в мультибитный формат для совместимости с программами и аппаратурой . DoP не может быть воспроизведен как обычный PCM.

    Также 1-битное аудио может вещаться через сеть.

    Несжатое DSD64 требует пропускную способность 2.7 Мбит/с = 44100 Гц * 64 / 1024 / 1024.

    Также связка индексного файла CUE и DSF/DFF аудио файла может содержать 1-битный альбом.

    8. DSD проигрыватели

    Для вопроизведения DSD на компьютере используются программные аудио плееры. Они могут проигрывать один или несколько 1-битных форматов файлов. Аппаратные DSD проигрыватели могут проигрывать как оптические SACD диски, так и файлы DSF, DFF .

    1-битные файлы могут быть воспроизведены непосредственно через DSD ЦАП/проигрыватель или конвертированы в PCM "на лету" для проигрывания с помощью PCM ЦАП. О конвертировании SACD читайте

    1-битное проигрывание может быть реализовано через специальный ASIO-драйвер (программные) под Windows, включая DoP (DSD over PCM) формат упаковки аудио (пример).

    Оптический SACD диск может быть проигран на аппаратном плеере. Автор не располагает информацией о доступных SACD-приводах для обычных компьютеров, чтобы воспроизводить SACD оптические диски.

    Стерео проигрыватель может на лету конвертировать (downmix) многоканальный звук в стерео. Как альтернатива, многоканальные файлы могут быть предварительно конвертированы в стерео . Это позволяет сэкономить ограниченное место на жестком диска портативного проигрывателя аудио (DAP). Даунмикс является обработкой с потерями. Его качество зависит от конкретной реализации.

    9. DSD конвертеры

    DSD конвертеры предназначены для:

    • преобразования DSD в PCM,
    • преобразования PCM в DSD,
    • конвертации SACD ISO в DSD,
    • преобразования SACD ISO в PCM,
    • ресемплинг 1-битного аудио,
    • изменение уровня громкости,