I. DSD là gì và những lợi thế và bất lợi của định dạng này

DSD là tên viết tắt của Direct Stream Digital và là nhãn hiệu đã đăng ký của Sony và Philips khi họ ra mắt SACD. Công nghệ mã hóa này lấy mẫu 2.8224 MHz tín hiệu âm thanh tương tự theo chuỗi 1 bit và tần số lấy mẫu gấp 64 lần so với thông số CD là 44.1kHz, có nghĩa là tín hiệu tương tự được lấy mẫu cứ sau 1/2.822.400 giây .

Sony đã giới thiệu SACD khi công bố định dạng này có hai ưu điểm chính so với CD, một là phần mở rộng tần số cao có thể tới 100kHz, và thứ hai là dải động có thể đạt tới 120dB . Nhưng trên thực tế, công nghệ mã hóa này dựa trên chuyển đổi Delta-sigma có hai nhược điểm. Một là lượng tử hóa chỉ là 1 bit, do đó động lực học là không đủ. Thứ hai là tiếng ồn lượng tử hóa sẽ tăng đáng kể ở vùng tần số cao. Lấy ví dụ về DSD64. Tín hiệu bắt đầu tăng mạnh ở 25kHz. Để giải quyết hai vấn đề này, chúng ta phải dựa vào công nghệ điện toán nhiễu định hình để cải thiện động lực học và di chuyển tiếng ồn tần số cao đến vùng tần số siêu cao mà tai người không phát hiện được.

Andreas Koch: Là nhân vật chính trong định dạng SACD, và là chủ tịch của thương hiệu Playback Design.

Vì vậy, chính xác để nói rằng điều chế mật độ xung phải được trang bị nhiễu hình, không thể được gọi là DSD . Mặc dù Andreas Koch tin rằng nhiễu tần số cao của DSD không liên quan đến tín hiệu âm nhạc và có thể dễ dàng lọc bằng tai người, nhưng hầu hết các nguồn SACD vẫn giới hạn phần mở rộng tần số cao đến 50kHz để tránh nhiễu tần số cực cao làm hỏng bộ khuếch đại và Dải động 120dB của Sony cũng bị giới hạn ở dải tần phát lại từ 0 đến 20kHz . Vấn đề nhiễu tần số cao trong DSD có thể được cải thiện đáng kể sau khi tần số lấy mẫu tăng gấp đôi (DSD128) hoặc thậm chí tăng gấp bốn lần (DSD256) . Nhiễu tần số cao của DSD128 chỉ bắt đầu xảy ra ở khoảng 40kHz và DSD256 gần 80kHz. Sẽ tạo ra tiếng ồn tần số cao, thực sự gần với thông số kỹ thuật lý tưởng được Sony công bố năm đó.

 Ed Meiter là nhân vật chính đằng sau 
SACD, thử nghiệm các bản ghi 1BIT vào đầu năm 1978
Ed Meiter là nhân vật chính đằng sau 
SACD, thử nghiệm các bản ghi 1BIT vào đầu năm 1978

Tuy nhiên, DSD256 khi tăng lấy mẫu tần số đến bốn lần của 11,2896 MHz , theo Ed Meitner nói, DSD có lợi thế thực sự, trên thực tế đó là việc chuyển đổi kỹ thuật số của tín hiệu analog mã hóa một cách vượt trội so với PCM. DSD là một mã và phương thức chuyển đổi của “thay đổi tương đối của tín hiệu được ghi”. Mỗi lần lấy mẫu được thay đổi dựa trên việc lấy mẫu trước đó. Ngược lại, đa-bit PCM, mỗi thời điểm lấy mẫu lại một lần nữa ở một giá trị tuyệt đối. Trên lý thuyết bit lượng tử hóa và tỷ lệ lấy mẫu càng cao càng có thế tái tạo lại tín hiệu gốc tốt hơn, vấn đề là các giá trị được lấy mẫu ‘không biết’ liệu chúng có liên quan với nhau hay không. Chúng ta phải dựa vào lọc kỹ thuật số để kết nối các giá trị tuyệt đối này và khôi phục chúng thành dạng sóng gần với tín hiệu tương tự ban đầu bằng “suy luận”. Dựa trên những khác biệt ở trên, Ed Meitner tin rằng DSD là một phương thức mã hóa và chuyển đổi gần với “analog” hơn PCM .

Về lý thuyết, DSD ​​chỉ cần một dòng bộ lọc gồm tụ điện và điện trở để chuyển đổi thành tín hiệu tương tự. Dòng giải mã đơn giản và chi phí thấp hơn này cũng là một lợi thế lớn của DSD so với PCM .

II. DSD  được sinh ra như thế nào ?

Sự ra mắt của SACD và DSD có những cân nhắc kinh doanh của nó. Vào thời điểm đó bằng sáng chế CD do Sony và Philips nắm giữ đã hết hạn. Để không làm gián đoạn doanh thu của tiền bản quyền CD siêu khổng lồ, Sony đã quyết định tung ra kỹ thuật SACD mới để thay thế CD với chất lượng âm thanh cao cấp để cố gắng tiếp tục thống trị thị trường nhà cung cấp âm nhạc chính thống. Vì lý do này Sony không chỉ đầu tư mạnh vào quy mô lớn tuyên truyền lợi thế của SACD, cũng thuê Ed Meiter ( chủ tịch EMM Labs ) và Andreas Koch (Chủ tịch Playback Design ) hai nhà thiết kế hàng đầu trong lĩnh vực âm thanh kỹ thuật số, tiến hành phát triển thiết bị ghi âm của định dạng DSD cho SACD. Hy vọng rằng ngành công nghiệp ghi âm chuyên nghiệp sẽ chấp nhận thông số kỹ thuật ghi âm kỹ thuật số này. Từ thông số kỹ thuật DSD và lý thuyết của quan điểm trên , DSD của semaphore và băng thông hiệu suất tốt hơn đáng kể hơn so với đĩa CD, nhưng trên thực tế xúc tiến SACD không tốt như mong đợi. Khi bắt đầu ra mắt, lần đầu tiên nó gặp phải thử thách ra mắt DVD-Audio từ PCM gốc. Mặc dù cuối cùng SACD đã giành chiến thắng, nhưng tốc độ phổ biến lại thua xa sự phát triển của CD vào những năm 1980 .

Một mặt, trong lĩnh vực ghi âm chuyên nghiệp, DSD 1 bit vốn đã khó thực hiện các thao tác kỹ thuật số như chỉnh sửa, trộn, cân bằng và sản xuất . Nó không có một thiết bị hộ trợ hậu kỳ như của PCM đang rất hoàn thiện trong phòng thu, gây khó khăn cho ngành thu âm.

Mặt khác, người tiêu dùng bình thường không thể nghe thấy sự khác biệt rõ ràng về chất lượng âm thanh giữa SACD và CD với hệ thống âm thanh giá cả phải chăng. Trong năm 2009, Các đĩa SACD không phong phú như các đĩa CD và người tiêu dùng thiếu quan tâm, các hãng thu âm lớn đã ngừng phân phối SACD . Tương đương với việc giấc mơ lấy SACD thay thế CD của Sony tan vỡ , từ đó cho đến nay chỉ có một vài nhà sản xuất cho ra mắt các đĩa SACD.

III. Vậy DSD có định dạng tốt hơn PCM không?

Kể từ khi công bố các thông số kỹ thuật của PCM và DSD trong những năm 1980 cho tới nay, cuộc tranh luận giữa người hâm mộ học thuật, công nghiệp và âm thanh chưa bao giờ dừng lại. Trên thực tế, việc so sánh giữa DSD và PCM liên quan đến các mức độ và biến số rất phức tạp và các quan điểm khác nhau dẫn đến các kết luận khác nhau.

Hãy bắt đầu với bản chất của DSD và PCM. Mặc dù DSD sẽ tạo ra nhiễu tần số rất cao, PCM cũng sẽ tạo ra méo tiếng trước do lọc kỹ thuật số . Nhà thiết kế kỹ thuật số Chord Rob Watts đưa ra quan điểm của mình từ góc độ của PCM. Ông tin rằng vấn đề của PCM có thể được giải quyết bằng cách lọc kỹ thuật số được thiết kế đúng, nhưng có nhiều vấn đề không thể vượt qua trong tiếng ồn định hình của DSD. Đây là một hệ thống phản hồi tiêu cực . Công nghệ này sẽ gây ra hai nhược điểm. Một là tất cả các tín hiệu nhỏ có mức nhiễu dưới mức định hình nhiễu sẽ bị mất, và thứ hai là biến dạng phi tuyến tính của pha thời gian. Loại thứ hai có tác động đặc biệt lớn đến hiệu suất âm nhạc tức thời, có thể phá vỡ sự tái cấu trúc của âm nhạc thực sự bằng cách nghe.

Rob Watts, một đại diện của PCM, chịu trách nhiệm phát triển kỹ thuật của CHORD.

Vì vậy, đối với Rob Watts, khiếm khuyết cố hữu của DSD nghiêm trọng hơn PCM . Tuy nhiên, Ed Meitner của DSD có ý kiến ​​khác. Ông chỉ ra rằng sự biến hoá mạnh yếu trong âm nhạc là nơi mà dạng sóng tương tự không giao nhau, là phần nhạy cảm nhất của thính giác con người nó chi phối việc tái tạo âm nhạc thực sự bằng cảm giác nghe. DSD duy trì độ phân giải cao nhất bất kể thay đổi cường độ của tín hiệu âm nhạc , nhưng độ phân giải của PCM ở mức giao nhau của tín hiệu âm nhạc là 0 bit . Nó không thể phản ánh những thay đổi âm thanh nhỏ trong khoảng này. Có thể thấy DSD có khả năng hơn PCM. Khôi phục trung thực định dạng của âm nhạc!

Vì vậy, định dạng nào tốt hơn? Chỉ có thể nói rằng PCM và DSD về cơ bản là một nửa của chiếc bánh, mỗi loại đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Từ góc độ sử dụng thực tế, như đã đề cập trước đó, mặc dù trong lý thuyết giải mã DSD đơn giản và gần gũi hơn với tương tự, trong lĩnh vực ghi âm, ghi DSD là không thực tế vì DSD không thể trộn lẫn, cân bằng và sản xuất. Do đó, trong giai đoạn xử lý ghi âm, trước tiên DSD phải được chuyển đổi sang định dạng PCD DXD2 và cuối cùng xuất ra định dạng DSD , tương đương với hai lần chuyển đổi giữa PCM và DSD, chắc chắn sẽ có tác động tiêu cực đến chất lượng âm thanh. PCM vẫn là chính, và ghi và giải mã DSD chỉ chiếm một phần rất nhỏ.

VI. Liệu Native DSD có thực sự tồn tại ?

Cái gọi là Native DSD đại diện cho tín hiệu DSD mà không có bất kỳ quá trình chuyển đổi PCM và DSD nào , nghĩa là DSD thuần túy và hoàn chỉnh nhất vẫn giữ được hình dạng ban đầu của tín hiệu . Nhìn bề ngoài, có vẻ như Native DSD không khó để làm được, nhưng thực sự nó nằm ngoài sức tưởng tượng. Chúng ta hãy nhìn vào mảng PCM như đã đề cập trước đó, từ cuối năm 1980 đến hiện nay, các con chip DAC thương mại đều sản xuất trên công nghệ chuyển đổi Delta-Sigma. Vì vậy tất cả các tín hiệu PCM qua chip DAC sẽ được giải mã sau khi chuyển đổi DSD, nhiễu tần số cao của DSD cũng bị chặn. Do đó, ngoại trừ rất ít nhà sản xuất, chẳng hạn như MSB phát triển các mạch chuyển đổi kỹ thuật số đa bit R2R của riêng họ, thì PCM gốc như không thể có.

Vì các chip DAC là tất cả các kiến ​​trúc DSD, nên Native DSD dễ dàng hơn nhiều? Thật không may không dễ như vậy. Vì hầu như không có chip DAC nào trên thị trường là giải mã 1 bit thực sự , mà là kiến trúc giải mã DSD đa bit. Cả Ed Meitner và Rob Watts đều tin rằng đây đã là kiến trúc PCM.

Vì vậy, nếu bạn nhìn vào các tiêu chuẩn nghiêm ngặt nhất, hầu hết các bản ghi kỹ thuật số DSD được thực hiện thông qua các chip ADC có bán trên thị trường sẽ không phải là DSD thuần túy. Phần lớn các nguồn âm thanh kỹ thuật số sử dụng chip DAC có sẵn trên thị trường , ngay cả khi họ tuyên bố hỗ trợ DSD gốc, thực tế không phải là chuyển đổi DSD thuần túy. Từ phía ghi âm, như đã đề cập trước đó, DSD không thể được trộn lẫn, cân bằng và tạo ra, do đó, gần như tất cả các bản ghi DSD phải được chuyển đổi sang PCM để xử lý tín hiệu. DSD đầu ra cuối cùng không thể được gọi là DSD gốc. Vì vậy Native DSD thực sự tồn tại? Nó chỉ có thể đạt được nó nếu đáp ứng các điều kiện sau đây.

Đầu tiên, tại nguồn của bản ghi, chỉ có hai điều kiện có thể được gọi là DSD gốc thực sự , một là ghi với DSD ADC 1 bit thực, và điều kiện còn lại là sao chép với DSD ADC 1 bit .

Thứ hai, bản ghi DSD không cần phải được chỉnh sửa, trộn, cân bằng và sản xuất, nghĩa là chúng có thể được phân phối trực tiếp dưới dạng bản ghi DSD mà không cần chuyển đổi sang PCM.

Thứ ba, người chơi dùng phải có bộ chuyển đổi kỹ thuật số sử dụng giải mã DSD 1- bit thực để chuyển đổi DSD thành tín hiệu tương tự.

Thứ tư, chơi một tập tin DSD từ một máy tính hoặc chuyển sang DAC, NAS không phải chịu bất kỳ chuyển đổi. Về lý thuyết, việc truyền DSD riêng từ giao diện USB của máy tính qua kênh ASI0 hoặc truyền gói DSD qua DoP được coi là truyền DSD gốc, nhưng DoP không thể được coi là Native DSD. ( Cái này hiện nay hầu như đã được giải quyết)

V. Chúng ta có thể thực sự nghe thấy sự khác biệt giữa DSD và PCM không?

Câu trả lời là không

Năm 2004, Đại học Âm nhạc Detmold ở Đức đã từng thực hiện một nghiên cứu. Trong những điều kiện nghiêm ngặt, sự khác biệt về thính giác giữa SACD và DVD-Audio được so sánh với cách thử giọng mù. Kết luận là người nghe không thể phân biệt giữa hai định dạng. Kết luận này cũng được phản ánh trong thái độ của các kỹ sư âm thanh chuyên nghiệp đối với DSD và PCM.


VI.DSD64 / DSD128 / DSD2.8MHz / SD5.6Mhz là gì? 

Như đã đề cập trước đó, tần số lấy mẫu 2.8224 MHz của SACD gấp 64 lần so với CD, do đó DSD được SACD sử dụng cũng được gọi là DSD64, cũng có thể được viết là DSD 2.8 MHz. Bằng cách tương tự, tốc độ lấy mẫu của DSD 128 được nhân đôi, do đó, nó còn được gọi là DSD 5.6Mhz hoặc DSD tốc độ kép. Bốn lần DSD được gọi là QuadDSD, DSD256 hoặc DSD 11.2MHz và tám lần DSD được gọi là Octuple-RateDSD, DSD512 hoặc DSD 22.4MHz.

Hiện tại, số lượng bản ghi bốn lần và tám lần DSD là rất nhỏ, và chất lượng của âm thanh được giải mã và chuyển đổi là không lý tưởng , và vẫn còn một chặng đường dài trước khi nó trở nên thiết thực.

VII. DSD cao có thực sự tốt không ?

Về lý thuyết, sau khi tăng tần số lấy mẫu DSD lên 22,5792 MHz, nhiễu tần số cao sẽ dịch chuyển đến gần 80kHz. Vấn đề nhiễu tần số cao của DSD giảm đi rất nhiều và nó cũng được mở rộng tần số rất cao. Tuy nhiên, sau khi tăng gấp bốn lần DSD, tiếng ồn và biến dạng của các thành phần điện tử và mạch sẽ làm hỏng chất lượng âm thanh, vì vậy Andreas Koch tin rằng DSD128 vẫn là định dạng DSD lý tưởng nhất.

Hiện tại, một số bộ chuyển đổi kỹ thuật số tuyên bố hỗ trợ nhiều định dang DSD và hầu hết trong số chúng đã trải qua quá trình chuyển đổi và xử lý PCM trước khi chuyển đổi thành tín hiệu tương tự để giải quyết các vấn đề về nhiễu và méo. Trong tương lai, trừ khi nhà sản xuất phát triển chip DSD 1 bit để khắc phục các khiếm khuyết của các thành phần và mạch điện tử, DSD cao không phải là định dạng DSD lý tưởng nhất.

VIII. Độ phân giải của DSD và PCM có thể được chuyển đổi không?

Do các phương thức mã hóa khác nhau, độ phân giải của DSD và PCM không thể được chuyển đổi trực tiếp. Nếu bạn thực sự muốn so sánh, bạn chỉ có thể ước tính độ phân giải của DSD64, xấp xỉ bằng 20bit/141.12KHz hoặc 24bit 117.6KHz ở định dạng PCM. Nếu so với định dạng PCM hiện có, độ phân giải của DSD64 xấp xỉ với PCM 24bit / 96kHz, thấp hơn 1/2 so với PCM 24bit/192kHz.

IX. Việc chuyển đổi định dạng Pcm sang dsd có thực sự làm giảm chất lượng âm thanh không?

Việc chuyển đổi giữa PCM và DSD có thể rất đơn giản, nó có thể được thực hiện với phần mềm Foobar miễn phí . Nhưng Andreas Koch đã chỉ ra rõ ràng trong bài báo của mình ” DSD-The New Addons” rằng không thể tránh được việc chuyển đổi giữa PCM và DSD. Nó sẽ phá hủy chất lượng âm thanh, vì vậy để thực hiện công việc này cần những thiết bị chuyên nghiệp đắt tiền để giảm thiểu tác động tiêu cực . Đó cũng là do việc chuyển đổi hai định dạng này sẽ phá hủy chất lượng âm thanh , do đó Native DSD sẽ trở thành trong tâm của người chơi.

X. mối quan hệ giữa dsf, dff và các định dạng tệp khác và DSD

dff: Định dạng tệp  DSD được Philips giới thiệu vào năm 2000 .

dsf: còn được gọi là dsdiff, là định dạng tệp DSD được Sony giới thiệu vào năm 2005. Nó rất gần với dff. Sự khác biệt là nó có thể mang thông tin theo dõi Meta Data và hiển thị hình ảnh trên màn hình máy tính hoặc DAP trong khi phát lại. DSf là định dạng tệp được sử dụng bởi Đĩa DSD gốc của Sony , có thể được phát trên Playstation hoặc máy tính của riêng họ và một số đĩa SACD. Sau khi DSD Disc không được phát hành chính thức, nhưng DSF đã trở thành định dạng tệp chính cho DSD vì nó có thể sử dụng Meta tag .

wsd: Được xuất bản bởi tổ chức 1-bit-Audio-Consortium năm 2002, tổ chức này chủ yếu bao gồm các nhà sản xuất âm thanh và video của Nhật Bản .

dst: Khác với ba định dạng tệp ở trên , dst là định dạng nén không mất dữ liệu cho DSD, tương tự như định dạng tệp FLAC của PCM và có thể được lưu trữ trong các tệp nhỏ hơn . Cần lưu ý rằng dst chủ yếu được sử dụng cho phiên bản đa kênh của SACD và hiện tại hầu hết người chơi không hỗ trợ định dạng tệp này.

iso: Đôi khi chúng ta sẽ thấy các tệp iso của DSD . Đây không phải là định dạng tệp DSD , mà là một số tệp hình ảnh DSD mà một số người dùng quản lý để sao chép từ SACD . Trong khi một số người chơi có thể chơi iso file, nhưng vì SACD hạn chế bản quyền, máy nghe nhạc hợp pháp không được phép chơi iso tập tin với nhà phải là một phần mềm cụ thể iso convert DSF file , có thể chơi.

DXD: Do những hạn chế vốn có của việc trộn định dạng DSD , ngành công nghiệp ghi âm chuyên nghiệp đã phát triển các định dạng tệp DSD-Wide, DSD Pure và DXD có thể thực hiện xử lý tín hiệu. Hai định dạng tệp đầu tiên duy trì mã hóa DSD64. Xử lý cơ bản như sửa đổi và ghép nối, nhưng tính thực tế vẫn còn hạn chế, vì vậy khi Merging Technologies ra mắt máy trạm Pyramix và bộ chuyển đổi Sphynx2 AD / DA vào năm 2004, nó đã phát triển định dạng DXD dành riêng cho sản xuất hỗn hợp . DXD là định dạng PCM được tối ưu hóa cho chuyển đổi DSD. Độ phân giải là 24/352.8 và độ phân giải chuyển đổi gấp khoảng ba lần so với DSD64. Ngay cả khi nó là đầu ra dưới dạng DSD128 sau khi sản xuất, nó vẫn đủ để giữ lại âm lượng tin nhắn DSD. Nhiều kỹ sư âm thanh chọn ghi âm ở định dạng DXD để sản xuất trộn trực tiếp và cuối cùng xuất ra định dạng DSD. Hiện tại, nhiều trang web tải nhạc cũng trực tiếp cung cấp tải xuống định dạng DXD là một trong những lựa chọn cho các tệp nhạc có độ phân giải cao .

Bài viết được lược dịch trên: “Diễn đàn âm thanh Đài Loan”

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here