浅谈DSD音频是发展趋势还是厂商噱头

bisound · 发表于 2010-2-28

1,DSD和现行得PCM截然不同
　　随着索尼Hi-Res Audio概念的提出以及近期一些支持DSD解码设备的上市，DSD的曝光率似乎又高了起来，同时这也勾起了无数发烧友的好奇心，现今有很多厂商都以此作为宣传和卖点，声称DSD拥有更好音质。但DSD倒底是什么？它和传统的音频文件比起来优势究竟有多大？有没有必要购买支持硬解DSD的设备？使用软件解码可不可以？由于目前DSD音频资源以及支持的设备比较匮乏，因此DSD对于大多数网友是比较神秘的，而这些问题可以说是目前关注度最高的，也是有很多朋友或多或少拥有的疑惑，也将就这些疑问，结合自己的观点为大家谈谈关于DSD的一些事情。
想要了解DSD得先从PCM说起
　　说到DSD就不得不提到目前使用广泛的PCM，而我们电脑中常见WAV格式的音频文件其内部封装的正是PCM的音频，苹果的OS X系统下则是采用aiff格式来存储封装PCM的音频。PCM的全称是Pulse-code modulation。中文是脉冲编码调制，是一种音频模拟信号的数字化方法。PCM将信号的强度依照同样的间距分成数段，然后用独特的二进制来量化。将音频模拟信号转变成数字信号的过程是一种调制的过程，从数字信号回制成模拟信号的过程则是解调。
　　我们都知道音频信号是一种模拟信号，日常使用的PC则是数字化设备，内部采用存储的是数字信号，因此在PC这些数字设备当中播放音频就必须先将音频进行数字化的存储，PCM则可以看作是这样的一个解决方法，它可以将音频模拟信号转化成数字信号。上图的当中的红色曲线代表了一个正弦波，蓝色的点则是取样点，横坐标是采样频率，纵坐标是采样位深，这样我们就能从正弦波得到9、11、12、13、14等一组数据，而这些数据可以被数字化的设备轻松识别，这个过程可以看作是一个PCM编码的大致原理，同时也可以解释为何我们日常播放的音频当中会注明24bit或是48kHz这些参数。在实际应用当脉冲编码调制肯定不会是那么简单的，通常是由专门的芯片来完成的，这就是ADC（模数转换器）。
　　当然我们得到了这些数字化的音频信号后并不能简单的将其存储在CD或是硬盘当中，为了在播放时能够识别不同规格的PCM还需要为其添加一定的标识或是进行分割，因此我们就将PCM封装成了WAV或是aiff格式，当然直接用虚拟信号采样得到的PCM体积是比较庞大，通常还会对PCM进行压缩，类似于ape、flac、tta等就是PCM经过无损编码压缩后的结果，而我们常见MP3、aac等则是经过了有损压缩。
　　经过压缩后的PCM在体积上会有不少优势，但播放时需要先将压缩数据解压成还原成PCM才能过DAC芯片解码成模拟音频信号供信号放大器使用。压缩音频编码解码成PCM的过程中并不涉及数字和模拟信号的转换，一般通过CPU即可完成，而PCM还原成模拟信号则需要DAC才可完成，并不能通过CPU来进行，DAC并不是支持解调任何规格的PCM，目前较高规格的PCM可以达到32bit/192kHz，而大多数声卡当中DAC至支持24bit/192kHz的规格，因此播放时还需通过CPU对高规格的PCM进行向下采样。
　　说到这里大致可以了解凡事数字信号之间的转换可以通过CPU等数字化的可编程设备来进行，而数字模拟信号之间的转换必须通过专门设计的DAC、ADC进行。
2，DSD的编码原理以及优势
　　现在再回过头来看一下本次的主角DSD，Direct Stream Digital（DSD）是属于索尼和飞利浦的专利技术，这也难怪索尼的高端音频设备会支持。DSD和我们现用这些音频编码格式最大的区别就是它是基于PDM（pulse-density modulation）脉冲密度调制实现，完全有别于基于PCM的音频。PDM是通过密度来表示模拟音频信号的，PDM每次采样的精度都是1bit，从图中可以看出在正弦波波峰的位置几乎都是1，而波谷的位置则是0，因此通过PDM调至的音频信号并不能通过现有的基于PCM的DAC进行解调。
　　目前DSD拥有四种不同的采样率2.8224MHz(64Fs)、5.6448 MHz(128Fs)、 11.2MHz（256Fs）和22.5792MHz（512Fs）。DSD使用的最多的场合是Super Audio CD (SACD)，这也是目前绝大多数DSD音频的来源，在SACD当中采用的是采样率2.8224MHz的DSD，同时考虑到体积的需求大约在2005年的时候还推出了DSD的无损压缩格式DST（Direct Stream Transfer），DST同样是可以直接使用在SACD当中。
　　如果将SACD和CD的参数进行对比的话，可以看到SACD最大的优势是在于6声道音频的支持以及拥有更高的响应频率，但笔者认为SACD的响应频率意义并不大，因为人类听觉的极限频率在20Hz-20kHz，超出20kHz的部分人耳完全无法感知到。但就每秒的比特率来说，SACD当中的DSD达到了5645kbps，而普通的CD则是1411kbps，理论上来说DSD记录了比PCM更多的数据，解调成模拟音频信号时能够带来更小的失真。如果采用22.5792MHz的DSD的话每秒比特率则会翻倍至45160kbps，这数据量是PCM远不能达到的。
　　由于DSD采用了和PCM不同的原理进行调制，因此笔者认为DSD的大多数参数，例如位深、采样率等和PCM是没有可比性的，而笔者认为DSD优于PCM的方面主要是以下两点。DSD较大的比特率可以带来更加丰富的声音细节，这点对于发烧友还是一般大众都是非常有用的，而高达20Hz-50kHz的频率响应可能对普通用户来说意义不大。
　　1.DSD能够记录更加多的音频数据。
　　2.DSD拥有更宽的频率响应。
　　DSD既然优于PCM，那为何迟迟无法普及，虽然DSD知名度并不高但从1999年推出至今也有15年的历史了，笔者则认为主要是因为一下这四点，导致DSD普及受阻，就目前的情况来说DSD要想完全普及可能还有很长一段路要走，可能很长一段时间内DSD只是核心音频发烧友的玩物。
　　1.消费者缺乏获取渠道，目前只能购买SACD，无法通过时下流行的在线购买数字音乐方式获取。
　　2.原生支持DSD解码的设备太少，大多数情况下只能先将DSD转换成PCM在进行播放，无法体验到DSD的优势。
支持DSD解码的美国Cary Audio DMS-500播放器
　　3.支持DSD的软件也相当稀少，软件很少原生支持，需要安装插件，播放过程比较麻烦。
　　4.DSD属于私有专利，其他厂商跟进支持颇有难度。
　　相对于PCM来说DSD确实是能够记录更加多的音频数据，理论上在还原时也能做到更多的细节，但由于缺少硬件、软件的支持以及其他厂商的跟进，使得目前DSD无法被普及，即使你拥有了原生支持DSD的DAC，但因为SACD发行量很少，导致买不到你想要的音乐，更何况现在连原生支持的硬件也不多，DSD要走的路还很长，近几年之内可能并不会普及。因此建议各位烧友完全没有必要盲目的购入原生支持DSD的设备，可能大多数时间用不到其DSD解码功能，更多的还是会把这台设备当作传统设备来用，得不偿失。

aida64 · 发表于 2010-3-1

分享，谢谢楼主啊

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