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dsd解码是什么意思_DSD解码浅析

来源:科技论文 时间:2018-09-13 点击: 推荐访问:dsd解码问题

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  了解强大的DSD编码。
  绕不开的PCM
  在了解DSD之前,我们需要弄清楚现阶段使用广泛的PCM编码,常见的WAV音频格式以及aiff音频格式都是用于封装PCM音频的。PCM(Pulse-code modulation)脉冲编码调制,是一种音频模拟信号的数字化方法。
  音频信号其实是一种模拟信号,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。在实际应用中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地将其存储在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体积比较庞大,通常还会对PCM进行压缩,类似于ape、flac就是PCM经过无损编码压缩后的结果,而最普通的mp3、aac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还原成PCM才能通过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,目前较高规格的PCM可以达到32bit/192kHz,而大多数声卡当中DAC只支持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。
  
  DSD的优势
  现在来看看DSD(Direct Stream Digital),它是属于索尼和飞利浦的专利技术,DSD与最常见的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,但它又完全有别于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,因此通过PDM调制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使用得最多的场合是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。
  如果将SACD和CD的参数进行对比的话,可以看到SACD最大的优势是在于对6声道音频的支持以及拥有更高的响应频率,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。较大的比特率可以带来更加丰富的声音细节,这点对于发烧友和一般大众都是非常有用的。
  DSD为何只流传在小众人群

左:虽然我们不能通过现有购买音乐的习惯来获取DSD编码音频,但是丰富的电商平台是获得SACD不错的方式
右:支持硬件解码DSD的入门级设备价格不算昂贵

  从1996年推出至今已有20年的时间了,这种优于PCM的编码很少被大众所熟知,更别说普及了,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,在长时间内它只能作为音频发烧友的私有物。
  DSD音频在现阶段并不符合广大消费者购买音乐服务的习惯。想要获得DSD编码音频,目前只能购买SACD或者通过音频资源论坛下载SACD-R(破解后的SACD)。而更大的问题则是支持DSD解码的设备太少,大多数情况下只能先将DSD转换成PCM再进行播放,无法体验到DSD的优势,并且支持DSD的软件也相当稀少,强大的Foobar都需要安装插件,并且过程略微麻烦。
  相对于PCM来说DSD确实是能够记录更多的音频数据,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。因此建议不必购入原生支持DSD设备,因为它绝大部分时间都是在吃灰。通过插件实现PC播放SACD
  2011年10月,PS3黑客组织破解了SACD音乐光盘的加密方式,这样就可以从SACD光盘中读取相关的数据文件,并可以保存在电脑系统中,或者制作成ISO光盘映像文件。它可以通过Foobar2000配合SACD播放插件工作,甚至可以自己刻录光盘在SACD机上播放,这就是大家所说的SACD-R,就是SACD Rip。显然,这是一个盗版的行为,不过利用破解后的SACD-R,我们可以体验到高清音频格式带来更高品质的音乐(如果遇到自己喜欢的音乐,尽量支持正版)。   想要利用Foobar2000播放SACD-R,是DXD到DSD的一个逆过程。目前来看,虽然Foobar2000的插件已经支持DSD输出,但普通硬件是无法实现DSD模式下播放的。而我们播放SACD-R,是需要将它以24bit,44.1/88.2/176.4/352.8 kHz等四种采样率形式进行重采样播放还原的。
  首先需要下载Foobar2000的SACD播放插件,它与大多数Foobar2000的插件一样,只要把解压后的文件都放到Foobar2000安装目录下的components中即可。
左:使用Foobar 2000打开SACD-R光盘镜像文件,在其属性中可看到原始文件采样率为2.8224MHz
中:按下Ctrl+P组合按键进入参数选项,发现Foobar是以PCM的方式播放SACD-R
右:通过Foobar 2000可以将SACD-R转换为普通的WAV、FLAC等常见音频文件,但占用的数据空间将扩大数倍

  打开Foobar2000的设置菜单,看到SACD字样相关选项。其中可以看到44.1/88.2/176.4/352.8 kHz四种采样率的选择。菜单中还有关于双声道和多声道的选择,在使用两声道播放时,这里可以不做指定就可以正常播放。只要把下载好的SACD-R的ISO文件,直接用Foobar2000打开即可,不需要使用虚拟光驱软件加载这个ISO镜像。打开后,ISO文件内置自动分轨的管理,这样就可以进行播放了。从我们使用的这张专辑来看,一张108分钟左右的6声道SACD,文件数据大概在1.3GB。
  从图中我们看到,播放时可以以设置中对应采样率进行播放,哪怕你的声卡仅仅支持44.1kHz也可以完成播放,如果使用支持352.8kHz的声卡,就可以该规格实现模拟输出。我们不但可以用Foobar2000进行播放,还可以将它转换为普通的WAV格式文件,即24bit/352.8kHz的文件,但占用的数据空间将扩大数倍。一首4分钟不到的音乐,文件为450MB左右。
  SACD-R的破解给了我们体验SACD的机会,但目前虽然可以在电脑上播放,但大多数情况下仍然使用SRC的方式,虽然这种SRC的算法水平已经很高,实际听感上与APE、FLAC相比有较大提升,但仍然没有实现DSD播放。
  | Tips |
  题外话
  在发布SACD后,SONY和Philips对SACD进行了DXD(Digital eXtreme Definition)的扩充,它不再是DSD的1bit方式记录数据,而是传统的高采样精度+频率的方法,在5.1声道下每声道可达到24bit/352.8kHz的规格,即8倍于44.1kHz的采样率,这样就达到了8.4672Mbits的带宽,是DSD64 2.8224Mbits 3倍以上。在DXD规范中明确表示,DXD规格是优于DSD的。
  让便携式播放设备完美解码DSD
通过右键菜单中的EXTRACT选项就能实现SACD-R转换DSDIFF文件的批处理

  网络上的SACD-R文件以及安装插件的Foobar让我们体验到高清音频,但是这种模拟的播放方式并不是完美的。其实现在绝大多数的纯音播放器在更新固件后都支持DSDIFF文件的播放,但是我们如何将通过网络下载的SACD-R文件转换为DSDIFF文件呢?就连安装了插件的Foobar都只能将其转换为WAV。这时,我们就需要AudioMate这款专业的软件来提取DSDIFF文件。
左:利用AudioMate提取DSDIFF文件的可操作项并不多
右:在转换音频文件时,只需依次点击“Track\Divide Multi- Track”

  下载并解压AudioMate,双击运行SETUP.bat,然后按照提示选择语言种类以及安装目录,完成安装后,退出程序即可。这时我们找到下载的SACD-R文件,在右键菜单中依次点击“EXTRACT\DSDIFF”项,随后系统会弹出新菜单窗口,此时我们只需进入“Track”选项,选择“Divide Multi- Track”,再关闭这个菜单窗口,此时AudioMate便可执行SACD-R提取DSDIFF文件的操作了。

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