Разбираемся с нюансами формата DSD аудио высокого разрешения

Что такое DoP и чем он отличается от DSD?

Разбираемся с нюансами формата DSD аудио высокого разрешения

То, что аудио высокого разрешения кодируется в форматах PCM и DSD, известно многим. При этом, смысл сопутствующих аббревиатур, таких как DXD, DFF, DSF, D2P и других зачастую оказывается не столь очевидным. В этой статье мы постараемся разобраться что такое DoP и для решения каких задач используется эта технология.

Но сначала вспомним общие принципы кодирования аудиоинформации – форматы PCM и DSD, их принципиальные отличия и особенности. Аналоговый сигнал звуковой частоты описывается непрерывной периодической зависимостью амплитуды от времени. И ключевым словом для определения аналогового сигнала здесь является «непрерывной». При оцифровке такого сигнала всегда привносится дискретность – но делается это по-разному и с разным результатом.

PCM – классика жанра

При оцифровке аналогового сигнала по технологии PCM (Pulse Code Modulation – импульсно-кодовая модуляция) производится фиксация амплитуды сигнала через равные промежутки времени. Полученный результат измерений переводится в цифровую форму с использованием определенного количества бит. К примеру, для компакт-диска спецификация CD-DA определяет частоту дискретизации (количество измерений в единицу времени) в 44,1 кГц (44 100 раз в секунду), а для кодировки результата измерений выделяется 16 бит, что позволяет использовать шкалу с 65 536 уровнями. Цифровое аудио с такими параметрами называют аудио стандартного разрешения. Если увеличивать либо разрядность кодировки до 24 или 32 бит, либо частоту дискретизации до 96, 192 или 384 кГц, то такой материал называется аудио высокого разрешения. Чем выше разрядность и частота дискретизации, тем более точно можно описать исходную непрерывную зависимость (уменьшить дискретность оцифровки).

DSD – альтернативный подход

При разработке аудиодисков высокого разрешения SACD, которые по замыслу авторов должны были заменить компакт-диски, компании Sony и Philips предложили новый формат цифрового аудио DSD (Direct Stream Digital), который, в отличие от PCM, использует плотностно-импульсную модуляцию (Pulse Density Modulation – PDM, одна из разновидностей сигма-дельта-модуляции). Это однобитный формат кодировки – разрядность уменьшается до одного бита, при этом, существенно увеличивается частота дискретизации. Фактически каждый бит потока DSD описывает вектор изменения амплитуды сигнала в бинарном виде – растет амплитуда или снижается. При этом, в базовом варианте стандарта частота дискретизации составляет 2,8224 МГц, что в 64 раза превышает этот параметр для PCM-кодирования стандартного разрешения. Поэтому базовый вариант стандарта DSD назвали DSD64. В дальнейшем стандарт развили, добавив варианты с более высокими частотами дискретизации – DSD128 (5.6 МГц), DSD256 (11.3 МГц) и DSD512 (22.6 МГц). Считается, что формат DSD ближе по своей сути к аналоговому сигналу, потому воспринимается на слух лучше. Кроме того, преобразование в аналоговую форму в случае потока DSD гораздо проще – фактически достаточно пропустить поток через фильтр LPF (Low Pass Filter), который выделит сигнал звукового диапазона, отрезав высокочастотные шумы. Главным недостатком формата DSD стало то, что подавляющее большинство аппаратуры для записи и подготовки фонограмм в цифровом виде работают с форматом PCM. До недавнего времени редактировать DSD-записи было просто не на чем.

DoP – для чего?

Дело в том, что не только парк цифровой аудиотехники в основном ориентирован на формат PCM, но и используемые в бытовых устройствах цифровые интерфейсы транслируют аудио в этом формате. Фактически чистый DSD может быть передан через достаточно экзотический интерфейс I2S, в том числе реализованный через HDMI, либо по USB. Ни самый распространенный интерфейс SPDIF в любом виде, ни балансный AES/EBU для этого не подойдут, и это порой становится проблемой. Для её решения известный британский производитель техники High End, компания dCS, предложила технологию DoP (DSD over PCM), позволяющую для трансляции потока DSD использовать формат PCM в качестве транспорта.

DoP – конвертация или нечто иное?

Важно понимать, что DoP это не конвертация данных DSD в PCM. Это именно передача потока DSD в формате PCM без преобразований. Происходит это следующим образом – формат PCM подразумевает передачу так называемых кадров (s), в каждом из которых отдельно закодирован уровень левого и правого каналов плюс некоторая служебная информация. Реализованная в DoP идея состоит в том, чтобы непрерывный поток DSD «нарезать» на такие же кадры – выделяя отдельные 16-битные блоки для левого и правого каналов, к которым добавляются ещё по 8 бит служебных данных, позволяющих идентифицировать этот поток как DoP. Внешне данные в таком формате выглядят как PCM, хотя понятно, что если игнорировать служебную информацию и попытаться декодировать такой сигнал как PCM, то на выходе ничего связного не получится. Но таким способом удалось добиться главного – такой поток сможет попасть в ЦАП хоть через USB, хоть через коаксиальный SPDIF, оптический Toslink или балансный AES/EBU цифровые входы. Если ЦАП поддерживает DoP, то приняв такой поток он просто соединяет цепочки битов из пакетов, восстанавливая оригинальный поток DSD. Обратите внимание, никакой обработки самих данных при этом не производится.

Редакция Hi-Fi.ru