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

Сегодня широкое распространение получили акустические системы 5.1 и 7.1, в основном рост их популярности связан с появлением на отечественном рынке систем домашних кинотеатров укомплектованных данными системы акустики. Хотя более 90% этой акустики, мягко говоря, слабо подходит для воспроизведения звука в высоком качестве, но есть и часть людей купивших акустику Hi —Fi и High —End классов. Также большая часть меломанов ещё не имеют и только раздумывают о приобретении подобной звуковоспроизводящей аппаратуры и АС. Для этих категорий людей будет полезна наша статья.

CD-Audio

Самый первый музыкальный формат, изменивший этот мир навсегда, давший музыкальной индустрии невероятный прорыв. С ним началась эпоха проникновения цифрового формата в быт обычного человека.

CD-Audio — это тот же музыкальный компакт диск . Его изобретением и воплощением в жизнь мы обязаны компаниям Sony и Philips. Сам формат был стандартизирован и введён в массовое производство в 80-х гг. Основные характеристики, касающиеся цифрового звука, выявляются в 16-битной разрядности сигнала и частоте дискретизации, которая составляет 44,1 кГц. Если говорить о частоте, то выбор её не случайный, даже был необходим. Случилось это из-за того, что необходимо было совместить изобретение с уже существовавшими аудиосистемами, источником для которых были видеокассеты.

Самым главным качеством новинки, в то время, была немыслимая долговечность . Если брать по показателям, то не один носитель информации того времени не имел таких характеристик, как физических, так и качественных (пластинки, магнитофонные ленты). Использовать компакт-диск можно годами. Объясняется это отсутствием физического контакта между считывающим устройством и диском. Износ предыдущих носителей информации выражался в повышении уровня шумов и дефектов. Здесь же, появление царапин не влияло на качество воспроизведения. Несомненным плюсом была и эргономика носителя информации, упрощающая его использование. Новый стандарт, практически сразу, нашёл себя в автомобильной индустрии, где с 50-х гг. пытались установить музыкальные устройства, но всё заканчивалось крахом. Пластинки быстро выходили из строя, хотя и были сделаны специальные автомобильные, а большие бобинные ленты занимали много пространства и были неудобными в эксплуатации.

Приход Audio CD и его прогрессивное качество звучания ознаменовал крах виниловой пластинки . Поводом была заявленная величина динамического диапазона, при этом отношение сигнал/шум составляло более 90 дБ, а искажение — 0, 01%.

Но всё же, немного позже, был замечен основной недостаток компакт-диска . Верхняя частота диапазона Audio CD, при воспроизведении, ровнялась половине частоты его дискретизации (22,05 кГц ). Этот показатель у конкурентных носителей был намного выше. Даже не смотря на то, что частоты 19-20 кГц относятся к ультразвуку, то есть практически не слышны человеком, — сбрасывать со счетов их было нельзя. В большинстве акустических инструментов обертональные составляющие лежат именно в этой области и оказывают огромное влияние на восприятие услышанного. При их отсутствии, звук кажется не настоящим. Исходя из этого, стало ясно — эпоха звука только на заре своего развития, грядут появления новых цифровых стандартов и форматов. Самое интересное ещё впереди.

DVD-Audio

DVD-Audio — следующий этап развития носителей аудио информации . Появление технологии и носителя, где можно записать больше информации, отобразилось на создании нового формата аудио. Сам принцип кодирования исходно сигнала остался практически тот же, что и предыдущий, но на этот раз увеличилась частота дискретизации и разрядность цифровых данных. Теперь оцифрованный звук намного ближе, по звучанию, к оригиналу. Используется сжатие информации, но без потерь качества, что приводит к увеличению времени записи. Так, на DVD-A можно записать 74 минуты аудио. С появлением такого носителя информации, стала возможность активно использовать каналы звука, которые могли доходить до 6. Теперь уже производители электроники начали подстраивается под данный формат, чувствуя там новую нишу; появляется сигнал объёмного звука — форматы Dolby Digital и DTS .

Тех. сведения о DVD audio

Записывается аудиосигнал методом импульсно-кодовой модуляции — формат PCM (pulse code modulation). Частота дискретизации находится в пределах 44-96 кГц, а для стерео — доходит до 192 кГц. Разрядность данных имеет от 16 до 24 бит. Частотный диапазон воспроизведения составляет 5 — 48 000 Гц, для стереосигнала доходит до 96 000 Гц. Динамический диапазон равен 144 дБ. Максимальное число данных — 4,7 Гб на одном слое диска. Для сжатия звука без потерь качества используется алгоритм Meridian Lossless Packing (MLP) . При его использовании стало возможным сжимать звук почти в два раза.

DVD-audio: основные преимущества стандарта

1. 1. Качество звука очень высокое
2. 2. Огромный динамический диапазон
3. 3. Число каналов доходит до шести
4. 4. Большой выбор аппаратуры для эксплуатации
5. 5. Самый распространённый формат кодирования на студиях звукозаписи — PCM

SACD: Сведения о формате

Super Audio Compact Disk (SACD) — цифровой формат записи аудиозвука, также разработанный гигантами аудиоиндустрии Sony и Philips. Официальное появление нового стандарта было обнародовано в 1999 году. Размер диска остался прежним, но только рабочий слой теперь золотистый, всего слоёв два. Увеличена и длительность звучания, сравнительно с CD-диском, — 74 и 109 минут. Обычно, на одном слое гибридного диска, записано аудио в формате SACD, на другом слое — в формате Audio-CD.

Диски можно слушать даже на обычных Audio-CD проигрывателях, но на проигрывателях SACD используется Multi Channel звучание (многоканальное) , оно же Surround. Иногда записывается стереозвук, но очень редко, так же, как и моно. Запись в моно- и стерео-режимах применяется в основном для переиздания старых альбомов и записей.

SACD: Преимущества стандарта

1. 1. Естественное звучание
2. 2. Защита от копирования
3. 3. Многоканальный звук (до шести каналов)

SACD: тех. сведения о стандарте

Возможность записать диск большей длительности реализовалась за счёт кардинально новой технологии сжатия и кодирования аудиосигнала, а также за счёт физического уменьшения питов (размеров ячеек) на рабочей поверхности диска. Применяется новая технология прямого цифрового потока Direct Stream Digital (DSD) для оцифровки звукового сигнала, который переводится в цифровой вид, используя сверхвысокую частоту дискретизации (2822 кГц). Если сравнить с обычным CD-диском, то качество преобразования намного выше и очень близкое к аналоговому оригиналу. Достигается это за счёт большой частоты считывания данных. В данном формате используется алгоритм Direct Stream Transfer (компрессия без потерь). Объём цифрового потока уменьшается почти в два раза.

Звуковой сигнал SACD имеет полосу частот, достигающую 96 кГц, против 20 кГц на обычном CD, динамический диапазон равен 144 дБ, против 96 дБ на CD. Частота дискретизации (семплирования) ровна 2822,4 кГц.

Защита копирования

Для стандарта SACD предусмотрена уникальная защита от копирования . На диске есть специальные потайные секторы, на которых указана информация про диск, изготовителя, а также содержит кодовый ключ. Последний считывается проигрывателем перед началом воспроизведения. Если диск перезаписать, то на нем будут отсутствовать потайные секторы, и он не будет воспроизводиться. Данные диска также зашифрованы с помощью ключа. PSP метки могут быть скопированы только лицензионным записывающим устройством SACD. Также, на всех устройствах SACD для воспроизведение, используются «заглушка» на цифровой выход для пересечения возможности захвата сигнала извне.

С 2010 года в сети Internet стали появляться DSD аудиофайлы с расширением DSF или DSDIFF. С использованием цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) и специального ПО данные файлы могут воспроизводиться на ПК, также их можно преобразовать в файлы форматов: WAV, WMA, MP3, OGG, APE, FLAC .

DSD-диск — это (DVD-R, DVD+RW, DVD+R, DVD-RW) оптический диск с файлами DSD имеющими расширение DSF, который может воспроизводиться на ПК и других устройствах, имеющих поддержку данного формата. Качественные характеристики аудиозаписи на данном диске идентичны SACD, но на DSD-диск нельзя записать многоканальный сигнал.

Подведём итоги

Для большей наглядности соберём все наши технические характеристики, которые упоминались в данной статье. Также для наглядности в табличку добавлена минимальная стоимость проигрывателей способных использовать большинство возможностей соответствующего формата.

Звуковые форматы DVD-Audio, SACD, CD-Audio изменили этот мир, что будет дальше – покажет время!

В прошлых статьях мною были продемонстрированы некоторые секреты содержимого SACD. Кто-то не поверил, что в треках SACD можно вот так спокойно копаться, смотреть частотку и степень сжатия динамического диапазона. Кому-то еще кажется, что этот формат по-прежнему нельзя скопировать? Нам поможет инструмент глобального порабощения мира - Sony Playstation.

Как известно, с самого начала SACD было бесполезно копировать через компьютерный привод. Уж насчет этого правообладатели постарались едва ли не первым делом. Разве что CD-слой на гибридных дисках, который никому был не нужен. Кто-то пытался оцифровывать сигнал с аналоговых выходов SACD-проигрывателей по аналогии с виниловыми вертушками. Это было не то пальто. И, главное, совершенно не отвечало исходным данным на носителе. Решение пришло из игромира.

Пытливые умы обнаружили, что на одной из версий Sony Playstation 3 можно не только воспроизвести SACD, но и сохранить его полный ISO-образ на внешнем носителе. Электронным гигантом в следующей прошивке эта досадная прореха было успешно заштопана, но джина выпустили из бутылки. Итак, что для этого нужно?

Перво-наперво убедиться, что ваша «плойка» умеет воспроизводить диски SACD. Напомню, что этой возможностью одарены только серии CECHB * , СЕСНА * , СЕСНС * и СЕСНЕ * . Остальные могут только воспроизводить DSD-файлы. Второе, для SACD-риппинга прошивка должна быть не выше 3.55. Или, увы, ждите, пока ее сломают добрые люди. Обратный откат на более низкую прошивку невозможен. Так что пока Game Over.

Те, кто остался, гуглят по словам sacd-ripper. pkg, kmeaw или rebug и несложно ставят с помощью флешки кастомные патчи, ключи и собственно риппер. Подобно расписывать дальнейшее конфигурирование Sony Playstation 3 здесь не получится, но кто ищет, тот всегда найдет. В том числе и подробную пошаговую инструкцию - куда и что прописать.

Программа SACD Ripper и утилита SACD Extract может скопировать данные с SACD двумя способами. Первый - это полный iso-образ, который, к слову, потом можно спокойно записать программой ImgBurn на DVD-болванку в формате SACD-R. Такие свежеиспеченные диски сумеют прочитать многие SACD-проигрыватели, хотя и не все. Второй способ сохраняет треки по отдельности - в виде файлов DSDIFF или DSF. Программные средства воспроизведения и конвертации данных SACD постоянно совершенствуются, так что лучше всего хранить на жестком диске исходный iso-образ. А далее уже экспериментально выбрать наиболее подходящий алгоритм его подготовки для воспроизведения.

Самый простой - делать это на лету. Вопрос - кто будет ловить подачу. Если у вас имеется SACD-плеер, то скормите ему болванку. С ней будет так же просто, как и с обычными официальными изданиями. Вы слушаете плеер через его аналоговые выходы либо отправляете по HDMI цифровой поток на AV-ресивер. Для тех ресиверов, которые не умеют декодировать DSD, на плеере активируется предварительная конвертация в классический РСМ. Аналогично на лету можно воспроизводить образ SACD и с компьютера. Не всеми аудиопрограммами, но, например, Foobar с соответствующим плагином умеет.

[01 ] - Чтобы скопировать SACD, понадобится
игровая приставка Sony PlayStation 3 с прошивкой
не выше 3.55. и ряд специальных патчей,
которые несложно найти в интернете.

[02 ] - Звуковая программа Weiss Saracon умеет
работать с РСМ-сигналом с дискретизацией до 384 кГц.
Также она управляется и с контентом под SACD:
DXD и DSD-потоком с частотой 2,8224 и 5,6448 МГц.

Пытливые умы обнаружили,
что с помощью одной из версий
Sony Playstation 3 можно
не только воспроизвести SACD,
но и сохранить его полный ISO-образ .

Внешних ЦАПов, которые по USB поддерживают DSD-поток, пока немного. А те, что умеют, пока не работают с многоканальным DSD. Поэтому Foobar умеет преобразовать DSD в 24-битовый РСМ, который потом спокойно себе направляется на любой ЦАПик.

Не все считают обработку и воспроизведение такого массива данных идеальными. Не всем нравятся алгоритмы и звучание Foobar. Поэтому цифровые данные SACD можно сконвертировать в РСМ (и далее упаковать во FLAC) более солидным специализированным софтом. Например, Weiss Saracon. В настройках желательно установить частоту дискретизации кратную 44,1 кГц компакт-диска - т.е. 88,2 или 176,4 кГц. В принципе, хватит и 88 кГц, поскольку лучшие результаты получаются с включенным ВЧ-фильтром обрезающим все помехи свыше 30 кГц. Между прочим, задавать эти параметры придется и в Foobar. И даже в нем можно обнаружить известную гибкость настроек - пять способов обработки и фильтрации потока, а также управление уровнем. Выберете наиболее приемлемый вариант на слух. А если очень интересно, то полученный результат конвертации в WAV или FLAC после сохранения можно открыть и попытать в бесплатном аудиоредакторе Audicity. Вот и увидите наглядно, что происходит с частотным диапазоном, насколько сильно компрессировали амплитуду сигнала при мастеринге, много ли оказалось точек клиппинга. Удачных опытов! И имейте в виду, что здесь не пострадает ни один подопытный.

По материалам издания Stereo & Video
Автор Ярослав Годына

Сравнение SACD и PCM

Одному вполне хватает кассетного магнитофона, другой недоволен качеством звучания стереосистемы за $60 тыс. Но все согласятся с тем, что звук должен быть как можно ближе к реальности. К сожалению, даже самые совершенные акустические системы все равно будут играть музыку немного не так, как она звучит на концерте или в студии. По крайней мере, так было до недавнего времени…

Крестики-нолики

Эпоха цифрового звука началась с появления музыкальных компакт-дисков. Идея записывать звук в виде нолей и единиц вызвала восторг у многих меломанов; впрочем, у части из них он быстро сменился разочарованием. Начали говорить о том, что звук на CD «металлический», «бездушный», «плоский» и т. д. Причина этого в том, что формат CD воспроизводит звук неточно. Информация на компакт-диск записывается при помощи углублений (питов) на слое пластмассы, покрытом отражающим веществом (алюминий, серебро, золото). Минимальной единицей информации является один бит — число в двоичной системе исчисления. Его значение может равняться 0 или 1. Считывание информации производится лучом лазера, разный характер отражения которого и определяет значение одного бита записи. Если лазер натыкается на углубление — система засчитывает единицу, если поверхность остается ровной — ноль. Для того, чтобы перевести музыку в цифровой формат, ее разбивают на огромное количество очень коротких отрезков, которые называются сэмплами. Для каждого из этих отрезков вычисляется значение, определяющее уровень звукового сигнала. Этот показатель также разбит на много «ступенек».

Таким образом, когда мы слушаем музыку с обычного компакт-диска, на самом деле ее график будет выглядеть как лестница. На протяжении определенных отрезков уровень сигнала вообще не меняется, причем сам уровень звука также отражается приблизительно (см. графики на следующей странице).

Возможности формата CD не позволяют воспроизводить музыку с такой точностью, чтобы обман не был заметен для человеческого уха. Примерно это выглядит как в кино: если увеличить интервал между кадрами, мы сможем различить, что все на экране двигается рывками. В формате CD значение уровня звукового сигнала определяется 44 100 раз за 1 секунду и кривая, отражающая значение звука, имеет около 60 тыс. «ступенек». На определение параметров звука на одном отрезке времени отводится 16 бит информации. Это неплохой показатель, позволяющий воспроизводить музыку достаточно близко к действительности. Однако многим этого не хватает.

Лучше меньше, да лучше

Новым словом в технологии цифрового звука стало появление формата DVD. По технологии записи и воспроизведения звука DVD принципиально ничем не отличается от CD, но на DVDдиске меньший размер углублений, за счет чего на поверхности такой же площади удается разместить в несколько раз больше информации. На односторонний DVD записывается около 4 ГБ данных, что в 8 раз больше, чем на обычном CD. Изготовители аудиотехники не использовали оказавшееся в их распоряжении дополнительное пространство для того, чтобы сделать запись длиннее по времени. Зато им удалось повысить ее качество. На DVD-диске может храниться около 70 минут музыки, которая по качеству значительно превосходит звук в формате

CD Audio. Значение звукового сигнала определяется для формата DVD уже 96 тыс. раз в секунду, а на определение параметров звука выделено уже 24 бита информации, поэтому «лестница» для DVD может иметь уже 16 млн «ступенек». При воспроизведении фрагмента музыки, записанного в формате DVD, даже простой человек, без каких-то исключительных музыкальных способностей, может заметить, что качество звука стало существенно ближе к реальному звучанию по сравнению

с обычным компакт-диском.

Далее повышать качество звука можно за счет создания дисков еще большего объема и прибавления дополнительных «ступенек» к звуковой «лестнице», но производители оборудования решили обратить внимание на сам способ записи сигнала. По мнению многих, этот способ был несовершенен. В 1997 году фирмы Philips и Sony совместно разработали принципиально новую технологию кодирования звукового сигнала Bitstream (буквально — «поток битов»), или Direct-Stream-Digital («прямой цифровой поток»). Диски, использующие для хранения информации стандарт Bitstream, получили название Super Audio CD. SACD-диски аналогичны DVD по плотности записи, размеру питов и емкости. Но для записи звука используется другой принцип: теперь нет необходимости на каждом отрезке времени определять амплитуду звукового сигнала. Вместо этого вычисляется разница параметров звука по сравнению с предыдущим значением. Если амплитуда сигнала увеличилась — записывается 1, если уменьшилась — 0. Это позволило уменьшить объемы информации, используемой для записи звука,

и повысить частоту «замеров» до действительно потрясающих показателей. На SACD-диск музыка записывается с частотой до 2 822 00 сэмплов в секунду, это в 64 раза больше, чем на компакт-диске. Здесь очень логично задаться вопросом: получим ли мы на самом деле звук в 64 раза лучше? Очень многие люди, слушавшие музыку на DVD и Super Audio CD, утверждают, что отличить друг от друга эти два формата практически невозможно. У них нет проблем со слухом: как утверждает ряд экспертов, реально заметить разницу между двумя форматами можно только в специальной лаборатории…

За пределами восприятия

Предел восприятия человеческого уха, после которого разница в качестве уже не чувствуется, находится на уровне 64 тыс. сэмплов в секунду. DVD превосходит этот предел на 32 тыс. сэмплов в секунду. SACD — на 2,7 млн сэмплов в секунду. Но при этом для человеческого уха нет разницы, насколько именно превышен предел восприятия. Поэтому споры о возможном преимуществе одного формата над другим ведутся до сих пор.

Динамический диапазон (отрезок между самым тихим и самым громким звучанием) также исчерпал свои возможности по улучшению качества записи.

В DVD-Audio при 24битном кодировании обеспечивается динамический диапазон до 144 Дб.

В настоящий момент не существует аудиоаппаратуры, способной воспроизвести такой сигнал. Кроме того, вряд ли кому-то это вообще придет в голову: примерно на уровне 120 Дб находится звук двигателя реактивного самолета с расстояния 5 м.

Как всегда, когда в качестве козыря нельзя использовать какие-то реальные преимущества, в дело вступают рекламщики и маркетологи. Именно им предстоит объяснить покупателям, почему «кристально-чистое» звучание DVD лучше, чем «абсолютно идеальный» звук, записанный в формате Super Audio CD.

Пока компании, продвигающие на рынке два конкурирующих формата, только готовятся к главной битве за симпатии меломанов во всем мире, но эксперты считают, что лидер среди форматов определится в ближайший год или полгода.

Статистика пока что не очень благоприятна для новых форматов высокого разрешения. (Recording Industry Association of America) в 2003 году продано 0,4 млн. копий DVD-Audio, 1,3 млн. SACD, 1,5 млн. LP и 745,9 млн. CD. Продажи CD достигли пика в 2000 году и в настоящее время испытывают сильный спад. Возможно, интерес к CD ослабел благодаря феноменальному устойчивому росту формата DVD-Video - 369,6 млн., включая музыкальные DVD в 2003 году.

Даже в наши дни часто случаются курьезы: в 2004 году продавцы в специализированном магазине электроники спрашивают, а имеется ли у клиента в наличии специальный плеер для проигрывания только что купленного SACD диска (это при том, что на обложке диска написано Hybrid, то есть диск содержит и стандартную запись в формате CD-DA).

Каждому понятно, что возможностей для передачи качественного сигнала у форматов высокого разрешения больше. Вопрос лишь в том - насколько больше возможностей и где взять этот качественный сигнал? Всегда ли он присутствует на дисках с красивыми лейблами SACD или DVD-A? Немало споров о качестве форматов лежит именно в этой плоскости.

Рождение форматов

Производители настолько спешили представить потребителям новые форматы, что совершили очень много ошибок на этапе их внедрения, создав тем самым определенную позицию неприятия новых носителей. А именно:

1. Первые SACD были , наиболее распространенного аппаратно-программного профессионального комплекса, работающего в PCM формате. Для обработки DSD потока на этапе мастеринга нужно было обязательно сконвертировать его в PCM, сделать изменения и снова сконвертировать в DSD. Если при должном качественном пересчёте DSD в PCM запись и не сильно страдает, то по крайней мере все рекламируемые теоретические преимущества Direct Stream Digital (т. е. прямой путь сигнала от микрофона в студии до колонок слушателя) явно ставятся под сомнения. К тому же, комплекс ProTools в те годы базировался главным образом на аппаратной обработке, с алгоритмами, рассчитанными по качеству на выходной формат CD-DA. Если же как мастер-фонограммы использовались 16 битные 44100 кГц PCM исходники, качество звучания такого SACD диска могло быть хуже подобной же записи на CD.
2. Первые DVD-A также не могли продемонстрировать чудес качества. Несмотря на то, что большинство из них создавались в разрешении 24 бит 48 кГц, часть была и в 20 бит 48 кГц. Но формат развивался, появились сначала 24 бит 96 кГц стерео дорожки на DVD-A, а потом и мультиканальные дорожки 24 бит 96 кГц.

   Интересное практическое исследование качества DSD SACD и PCM DVD-A . Несмотря на то, что он пришел к выводу о преимуществе PCM 24/192 по точности представления сигнала, на осциллограмме меандра 10 кГц можно видеть идентичность результатов для форматов PCM и DSD. Размытие формы сигнала DSD объясняется наличием ультразвуковых шумов, осреднение картинки по времени произошло благодаря латентности пикселей экрана осциллографа.

   Трудности обработки

   Нужно учесть, что формат DSD более сложен для обработок в отношении управления басом (bass management) и регулировки задержки по фазе для выравнивания звучания в точке расположения слушателя, а также для акустической калибровки системы акустика-помещение для прослушивания. Все ждали DSP процессора для DSD стрима в бытовой технике, SONY анонсировала некоторые новые чипы (CXD9776Q и CXD9722Q), использующие алгоритмы DSD процессинга в своей брошюре в отношении STR-DA9000ES, но… в итоге согласно сервис мануалу все эти регулировки проводятся в PCM (в 9000 модели). Как известно, данная топовая модель не имеет калибровки акустической реакции помещения, хотя вполне могла бы, учитывая обработку в PCM и наличие подобных функций у ближайших конкурентов Pioneer, Yamaha и Denon (подобная регулировка присутствует в 3805 модели, и уже известна новая топовая модель 5805 с подобной регулировкой).

   Таким образом, на данный момент формат DSD с точки зрения наличия необходимых современных решений для производителей аппаратуры менее интересен, и даже сама Сони пока не готова представить рынку полный комплекс обработки DSD сигнала в своей оригинальной форме на уровне потребительских товаров непрофессионального назначения.

   Аналог vs. Цифра

   Винил в качестве источника информации на этапе внедрения CD-DA был сознательно дискредитирован, как качественный источник информации, произошло массовое промывание мозгов за счет маркетинговых средств компаний, заинтересованных в продвижении формата CD-DA. Даже сегодня при правильном воспроизведении формат LP (винил) не просто готов конкурировать с точки зрения качества звука с CD-DA, а, по мнению многих, зачастую превосходит цифру. В чем же причина?

   Еще один важный момент - нельзя забывать, что аналоговые оригиналы для последующей записи на LP обрабатывались, как правило, на аналоговом оборудовании, практически достигшем пика своего развития. Цифровое оборудование для CD-DA было очень несовершенным - низкое разрешение DSP для обработки (часто только 24 бита для 16-битного сигнала CD-DA, что давало округление выходного 32-битного числа при операциях умножения, и, как следствие, цифровые артефакты в выходном сигнале), низкие частоты сэмплирования, отсутствие диттеринга и noise-shaping, лишь позднее добавленных в арсенал CD-DA, высокий уровень джиттера в цифровых аудио-магнитофонах. На аудиофильских студиях было даже принято решение вернуться к аналоговым системам мастеринга.

   Все проблемы подобного типа остались записанными на CD, потому их качество от экземпляра к экземпляру так отличается, хотя вроде бы «цифра есть цифра». Впрочем, такие же или близкие по сути недостатки связаны и с ранними DVD-A и SACD, как известно.

   Зачем нам частоты выше 20 кГц?

   Мы подошли к важному этапу. На разных форумах в спорах о форматах и их качестве, задавался один и тот же вопрос: если человек не способен слышать частоты выше 20-21 кГц то, имея частоту дискретизации 44.1 кГц для CD-DA в соответствие с теорией проблем быть не должно. Зачем нам нужны 50 кГц, 70 кГц и даже 96 кГц, если мы все равно их не услышим? И второе. Если наши колонки по паспорту имеют полосу пропускания 20 Гц - 20 кГц на уровне –3 дБ, то зачем нам DVD-A или SACD? Динамики колонок не смогут воспроизвести необходимый спектр, и, мало того, интермодуляционные составляющие ультразвуковых частот могут попасть в звуковую область и исказить исходный сигнал. Не лучше ли просто не иметь этих ультразвуковых составляющих?

   Вот что говорит об ультразвуковых компонентах спектра уважаемый член сообщества аудиофилов, талантливый инженер Нельсон Пасс:

   «Хотя возможности человеческого слуха крайне низки на частотах выше 20 килогерц, спад ультразвукового спектра создает фазовые и амплитудные эффекты в слышимом диапазоне, например, простой спад (6 децибел на октаву) на частоте 30 килогерц дает фазовый лаг порядка 9% и спад амплитуды сигнала на 0.5 дБ на частоте 10 кГц. Эффекты могут быть не такими значительными, но их заметность на слух нежелательна в оборудовании, качество работы которого оценивается по нейтральности звучания» (). Таким образом, зная о , можно предположить значительное снижение уровня таких искажений в системах с более широким спектром воспроизводимого сигнала (в том числе и при качественном воспроизведении LP).

   Второй момент - если, пытаясь записать (trumpet), в оригинальном сигнале ограничить анти-алиазинг фильтром для спектра CD сигнала в сравнении с таким же фильтром для DVD-A 24 бит 96 кГц сигнала, то разница в фазовых искажениях оригинала по сравнению с записью будет существенной еще до подачи его на колонки. Колонки (правильно спроектированные) имеют достаточно пологую характеристику спада сигнала на ВЧ, зависящую, в основном, от конструкции твитера, а потому вносят менее существенные фазовые искажения, чем фильтр с резким спадом АЧХ, каковым, в частности, является формат CD-DA для сигналов с широкополосным спектром.

   Всё это ставит под сомнение обоснованность выбора частоты дискретизации 44.1 кГц для точной передачи сигнала в полосе 20 кГц. В то же время повышение частоты дискретизации до 96 или 192 кГц и сохранение бОльшей полосы спектра для последующей плавной аналоговой фильтрации является примером хорошего инженерного решения и, к счастью, не являются хоть сколько-нибудь сложной задачей, так как современные преобразователи в большинстве случаев работают в режиме оверсемплинга. Кстати, в том числе эта идея очень активно использовалась компанией SONY при раскрутке формата SACD.

   Попытки анализа спектра DVD-A и SACD

   А что же говорит наука о разнице в звучании DVD-A и SACD по сравнению с CD-DA и причинах наличия или отсутствия такой разницы? Обратимся к , наряду с Jim Fosgate одного из главных «моторов» в теории многоканального звука, человека, подарившего миру Лексиконовскую систему Logic7.

   Уважаемый профессор провел серьезные исследования и обнаружил, что зачастую на дисках DVD-A и SACD не присутствуют те самые широко разрекламированные ультразвуковые образы. Он предположил, что мы слышим разницу за счет интермодуляционных составляющих в ВЧ динамиках, попадающих в звуковую область. Профессор ссылается на работу Karou and Shogo «Detection of Threshold for tones above 22kHz». Да, действительно, мы не слышим ультразвуки выше 20кГц. Но вышеупомянутая работа была проведена в отношении сигналов с четными гармониками, и произведенными за счет нелинейности передачи в устройстве слышимыми нечетными гармониками. При ликвидации нелинейности и, соответственно, нечетных гармоник (а в реальности нечетные гармоники говорили лишь о появлении продуктов интермодуляции за счет данной нелинейности в звуковой области) ультразвуковые образы переставали быть слышными (то есть пропадали не только нечетные гармоники, но и интермодуляционные составляющие). Так и должно было быть, поскольку мы не слышим ультразвуковые сигналы синусоидальной формы.

   Профессор в презентации описывает свои мучения с аудиокартой для экспериментов, которая в итоге все равно оказалась не совсем пригодной, если взглянуть на уровень шумов в измерениях. Жаль, с хорошей специализированой картой результат по-видимому, был бы иным, позволив сделать и другие предположения.

   Сигналы уровнем –3 дБ и частотой 20 кГц и 25 кГц были поданы на колонки. Не ожидать на таких уровнях интермодуляции и в некоторых случаях клиппинга - это просто чудо, нужно устройство профессионального уровня (даже моя старая Audigy на уровнях –6 дБ и таких частотах дает клиппинг). Обратите внимание на видимый на спектрограммах шумовой порог (noise floor) в ВЧ-области. У связки плеер+аудиокарта профессора он достигает на спектре –90 дБ! Итог: вывод о слышимых продуктах интермодуляционных искажений от усилителя (не от колонок).

   Далее исследования профессора показали, что на взятых взаймы SACD и DVD-A дисках, в частности Diana Krall и Steely Dan, НЕТ ультразвуковых образов выше 23 кГц, причем что интересно, пороговый уровень шума в FFT анализе на DVD-A Steely Dan достигает -72 дБ (странный DVD-A, у которого шумы на несколько десятков децибел хуже ограничения для CD-DA), а для SACD уровень шумов чуть лучше, то все равно достигает -78 дБ! Как-то непонятно, мы то ведь СЛЫШИМ качественное звучание этих дисков. Работа уважаемого профессора натолкнула на идею проделать повторные измерения, взяв те же самые имеющиеся в наличии диски SACD и DVD-A, добавив к ним другие.

   Повторяем измерения

   Автором данной статьи были проведены качественные измерения профессиональной звуковой картой высшей категории Lynx L22 (двухканальный вариант звуковой карты ) как нельзя лучше подходящей для таких измерений (назначение «measurement» в частности ). Полученые результаты несколько отличаются от представленных в презентации доктора Гриесингера. Можно сделать некоторые предположения, в чем же причина отличий.

   В повторных измерениях для тех же самых DVD-A и SACD были получены не обнаруженые ультразвуковые образы в диапазоне от 25 кГц до >35 кГц и на уровнях до -50 дБ:
   

   
   Спектрограмма фрагмента DVD-A Steely Dan «two Against Nature»,
   голубым цветом - многоканальный режим, желтым - стерео

   
   
   Статистика DVD-A Steely Dan «two Against Nature»,
   слева - многоканальный режим, справа - стерео

   
   Спектрограмма и спектрограмма фрагмента SACD Diana Krall,
   На спектрограмме: синим - многоканальный режим, желтым - стерео
   На сонограмме: справа - многоканальный режим, слева - стерео

   Причем видимая на спектрограммах нижняя граница шума порядка -132 дБ для мультиканальной дорожки. Предположение о причине столь существенных отличий заключается не только в качестве аудиокарты, но и в фильтрации DVD-A/SACD плеером выходного сигнала, а также в разнице записанных сигналов на мультиканальных и стерео дорожках.

   Косвенным подтверждением данного утверждения являются измерения, в лаборатории журнала Stereophile и выявившие относительное сходство CD сигнала на гибридной дорожке и SACD стерео сигнала для известного мультиканального SACD «The Dark Side of The Moon». Видно, что они фактически идентичны, а вот мультиканальная дорожка уже ощутимо отличается от стерео (две картинки, иллюстрирующие сказанное):

   
   Спектрограмма фрагмента SACD «Dark Side of the Moon»:
   красным - многоканальный режим, желтым - стерео
   справа - многоканальный режим, слева - стерео

   
   На сонограмме: справа - многоканальный режим, слева - стерео
   На спектрограмме: красным - многоканальный режим, желтым - стерео

   Замеры были сделаны настолько возможно точно - сэмплы по соответственным пикам сигналов и уровням согласованы (то есть, усилен один из сигналов в Adobe Audition, с обработкой его с разрешением 32 bit floating point 96kHz) и затем сделано сравнение.

   Аналогичная ситуация для другого мультиканального SACD James Taylor «Hourglass» 1997, песня «Line ‘Em Up» и для всех других. На картинке видно, насколько разные сигналы на дорожках - начало того же самого фрагмента в канале соответствующего уровня:

   
   
   сравнение сигнала с линейных выходов плеера и ресивера,
   в многоканальном и стерео-режимах

   Поскольку трудно даже предположить, что THX-обработка добавляет какие-либо несуществующие ультразвуковые сигналы к реальным мультиканальным дорожкам, судя по всему, они все-таки присутствуют на дисках, протестированных дважды. Мы подходим к важному утверждению - проблема не в форматах, а в правильном их воспроизведении! Этот момент доказывают проведенные измерения.

   Большое спасибо профессору Гриесингеру за его труд, без которого не было бы и данной статьи. можно прочитать очень много полезного о теории мультиканального звука.

   Зависимость качества от способа воспроизведения

   И действительно, до сих пор бытовало мнение, усиленно поддерживаемое маркетинговыми людьми из лагеря SACD, что сигналы DSD наиболее корректно воспроизводятся через простой аналоговый фильтр (это позволяет избавиться от «ненужных» дополнительных преобразований из цифры в аналог), или с использованием дельта-сигма цифро-аналоговых преобразователей. Результат подобного качества воспроизведения, с использованием аналоговых фильтров в относительно высококачественных ЦАП PCM1738, виден на картинке:

   
   Фрагмент SACD James Taylor «Hourglass»,
   желтым и слева - сигнал в DSD формате напрямую на ЦАП плеера PCM1738,
   синим и справа - передача по i-Link и далее PCM и ЦАП ресивера PCM1704

   Высокочастотные шумы дают интермодуляционные помехи в звуковом диапазоне, плюс фазовые искажения за счет резкого среза спектра на 22 кГц позволяют при двойном слепом тестировании угадать разницу 19/19, то есть со 100% вероятностью. Заметим, что сигналы были совмещены по уровню и на частотах до 18 кГц визуально практически идентичны (на картинке показан тот же самый сэмпл).

   Таким образом, мы все-таки слышим ультразвуковые образы, и уровень шумов, который принято считать неслышимым для SACD-сигналов, играет свою роль, поскольку данные шумы высокого уровня, давая продукты от интермодуляции составляющих в звуковой диапазон (того же случайного порядка, как и сами шумы), могут влиять на прозрачность звучания и на восприятие сигналов отражения низкого уровня.

   Как правильно воспроизводить SACD?

   Как же правильно воспроизводить SACD? Можно согласиться с Дмитрием Андронниковым, высказавшим гипотезу о преобразовании DSD-сигнала в PCM и дальнейшем воспроизведении такого сигнала через мультибитные ЦАП. Именно такой подход реализован в ресивере AX10 (49TX) и в дальнейшем используется во всех топовых ресиверах Pioneer. В чем же дело, почему при, казалось бы, лишних «дополнительных преобразованиях» мы получаем лучшее качество? В снижении искажений (как ни парадоксально это звучит) за счет таких дополнительных преобразований. Реально суть в DSD->PCM конверторах (обычно для этой цели применяют SM5816 или в новых устройствах SM5819A), которые фактически представляют собой качественные цифровые фильтры и, работая на частотах 2Fs и 4Fs в известных нам устройствах, фильтруют все ВЧ-шумы SACD на уровне –130 дБ, не позволяя данным шумам создавать продукты интермодуляции в звуковом диапазоне а также «перегружать» ВЧ составляющими операционный усилитель в I/V цифро-аналогового преобразователя. Применяя до ЦАП цифровой фильтр, работающий в режиме оверсэмплинга, мы фильтруем остатки ВЧ помех от DSD потока, добиваясь для воспроизводимых SACD сигналов такого же качества, как и для DVD-A высокого разрешения. В качестве ЦАП в топовых Пионерах применяют мультибитные PCM1704, в топовом ресивере Yamaha Z9 новый мультибитный дельта-сигма ЦАП PCM1792, позволяющий сравнить режимы воспроизведения через DSD->PCM преобразование или через аналоговый фильтр, как это было сделано для PCM1738, но результат после проделанных измерений уже предсказуем.

   Подтверждением гипотезы Дмитрия является тот факт, что в новом цифровом топ-ресивере Сони STR-DA9000ES вся обработка сигнала идет в формате PCM, цепи DSD после преобразования DSD->PCM просто не используются и соответствующие ножки микросхем запаяны на землю (преобразованием DSD в PCM занимается конвертор SM5819A, перемаркированный Сони в ).

   Обратите внимание на разницу в уровнях шумов и спектрах при воспроизведении мультиканальных дорожек с тех же самых дисков и со стерео дорожек. Видно, что обычно стерео дорожки сделаны со стерео источников, зачастую с ограничением полосы пропускания на уровне 22 кГц и ощутимо более высоким уровнем шумов. Мультиканальные дорожки, обычно оригинальных мастер лент, отличаются совершенно другим уровнем качества сигнала. В свое время для многих было открытием существенная разница в качестве воспроизведения SACD multi-channel Dark Side of The Moon с использованием мультиканальных и стерео дорожек (SACD в обоих случаях), но после проведения измерений мы уже знаем, в чем дело.

   Таким образом, использование мультиканальных систем и конфигурации колонок по типу трифоника становится значительно более интересным мероприятием, чем считалось раньше, но об этом в другой раз.

   Прослушивание

   Сравнительное прослушивание широкого спектра записей DVD-A и SACD на комплексе оборудования достаточно высокого класса* не позволяют отдать предпочтение какому-либо из форматов, разница значительно зависит от качества мастеринга, и, фактически, не зависит от формата как такового. С учётом проведённого выше анализа и имеющегося у DVD-A теоретического запаса по динамическому диапазону, можно сделать предположение, что формат DVD-A еще не реализовал все свои возможности в современном оборудовании, в то время как SACD уже близок к максимуму своих способностей. И, тем не менее, на сегодняшний день эти возможности позволяют получить качество звука, вполне достаточное для удовлетвория запросов аудиофилов при корректном подходе.

   * Передача сигналов DVD-A и SACD по i-Link в полном разрешении, дальнейшее и далее (DSD сигнал преобразуется в PCM в SM5816 конверторах) через High-End цифровые фильтры DF1706 в режиме оверсэмплинга x8 (или х4 для 192 кГц сигнала) на мультибитные ЦАП PCM1704 с использованием высококачественных операционных усилителей OPA627 в преобразователе ток-напряжение и затем через усилитель мощности Pioneer AX10i (49TXi) на колонки M&K 150THX с сабвуфером M&K MX-350MkII.

   Перспективы форматов

   Итоги мы уже подвели, осталось сказать несколько слов о новых системах мастеринга, позволяющих добиться значительно более высокого качества как для SACD (DSD) так и для DVD-A. После выпуска системы , основанной на идее , весь мастеринг DSD стрима возможен без перевода в PCM, таким образом, исчезла проблема снижения качества дисков. Мы имеем крайне скудную информацию о данном чипе, но тем не менее общие принципы уже ясны. Для DVD-A авторинга используется, как правило, поддерживающий максимальное разрешение 24 бит 192 кГц и MLP-компрессию при наличии соответствующей программы (пока известна ), начальные музыкальные файлы могут быть подготовлены в любом профессиональном мультиканальном звуковом редакторе, таком, как , Steinberg Nuendo и других.

   С выходом относительно доступных DiskWelder Bronze и Steinberg Wavelab 5.0 формат DVD-A становится доступен значительно большему количеству пользователей, а, учитывая новые разработки в DSD (), работающие пока только на Macintosh платформе, скоро и SACD будет более или менее доступным форматом.

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. Положительное изменение амплитуды будет представлено всеми «1». Отрицательное - всеми «0». Нулевая точка будет представлена сменой двоичного числа. Поскольку значение амплитуды аналогового сигнала в каждый момент представлено в виде плотности импульсов, этот метод иногда называют Pulse Density Modulation (PDM).

Полученный таким образом поток импульсов имеет примечательные свойства. Как и PCM, DSD по своей природе устойчив к искажениям, шуму и детонации записывающей аппаратуры и передающих каналов. Но, в отличие от PCM, DSD, как принцип преобразования, гораздо ближе к аналоговой передаче сигнала. Цифро-аналоговое преобразование может быть легко получено с помощью аналогового низкочастотного фильтра.

Поток дельта-сигма импульсов является достаточно «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.

Взято из википедии https://ru.wikipedia.org/wiki/... , а то, что при описании SACD Вы оперируете битами и килогерцами свидетельствует о том, что Ваша аппаратура(ну или софтовый плеер) не играет ДСД нативно, а переконвертирует его в ПСМ.

Да и с PS3 Вы не правы.Используют не прошитую плойку,а наоборот, самую старую с родной прошивкой "из коробки". Да и программ, которые делают "видимым" САСД для компьютера уже не мало. Правда играют они его опять же ДСДтуПСМ.