直解DSD格式的致命缺點(diǎn)是什么?

本文已獲得作者授權(quán),文中言論不代表乙迷觀點(diǎn)。
作者:xs_horizon
目前來說,商業(yè)化的DSD只有SACD,也就是DSD64的格式,現(xiàn)在的正常銷售音源也基本是DSD64。但對(duì)于DSD解碼,不僅僅是標(biāo)準(zhǔn)方,音頻芯片方,還是整個(gè)行業(yè),仍然有其爭(zhēng)議性與妥協(xié)之處,這種妥協(xié)讓我想到了音頻發(fā)展的歷程,因?yàn)檫@就是一個(gè)優(yōu)化與妥協(xié)的發(fā)展史。
模擬音樂介質(zhì)因?yàn)椴灰妆4婊虺叽邕^大,同時(shí)所能達(dá)到的指標(biāo)很一般,相對(duì)現(xiàn)在數(shù)字音頻的指標(biāo)來說可能很差,所以音頻領(lǐng)域才有了數(shù)字,所以無損的CD格式才得以出現(xiàn):
1)CD能夠明顯更好的指標(biāo),耳聽范圍低失真,而且易于保存。如果形成文件,那理論上的壽命是無限的。
2)重放設(shè)備體積變小,方便,簡(jiǎn)單。
然而CD也存在很多的問題:
1)超過人耳聽音范圍的音域沒有信息。
2)因?yàn)槟?shù)轉(zhuǎn)換的原因,所以在模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)時(shí)會(huì)帶來一個(gè)采樣噪聲,在22khz左右,結(jié)果出現(xiàn)了各種DA方案,有西格馬 DA,有純string DA等。 String DA采用原生的阻容方案,實(shí)現(xiàn)DA過程,然后再用濾波器進(jìn)行濾波,而西格馬DA,則采用8x或更高的過采樣或異步重采樣進(jìn)行,但西格馬是不完美的(大家可以搜索相關(guān)的論文,有各種追求完美的方案,當(dāng)然沒有哪個(gè)西格馬是絕對(duì)完美的),會(huì)帶來一些聽感上的劣化,同樣string DA也是不完美的,比如我們熟悉的R-2R pcm 1702,前17位是完全原生,后面的則采用擬合方法,從而限制了其轉(zhuǎn)換精度,而后續(xù)的PCM1792 則在PCM1702上進(jìn)行了改進(jìn)(類似string DA與西格馬的混合體),但是我們燒友仍然更喜歡PCM1702的聽感。
因?yàn)?strong>CD格式的不完美,所以才有了SACD,它有更寬的音域,加上DSD采樣與原生重放那種特有的特點(diǎn)(聲音變化越劇烈,采樣的信息越多),從而DSD在采樣后以及原生重放過程當(dāng)中,對(duì)音樂變化的細(xì)節(jié)保留的更加充分,從而帶來聽感上的更加順滑,流暢,自然與模擬,不僅僅對(duì)于CD格式,對(duì)于PCM格式同信息量的176.4khz同樣有這方面的優(yōu)勢(shì),這在享聲A280 DSD播放器, 選擇采用DSD 直解還是DSD轉(zhuǎn)PCM,存在一耳朵的區(qū)別。

SACD的出現(xiàn),我一直有一種這樣的感覺,因?yàn)槟M的不完美,所以人們想到了數(shù)字,因?yàn)閿?shù)字的不完美,所以我們又想起了模擬, SACD的感覺就是很像模擬聲。
我最近跟幾位錄音老師(張春一老師等)以及專業(yè)錄音室產(chǎn)品設(shè)計(jì)師聊天,也都提到了SACD 唱片的制作,傳統(tǒng)的SACD唱片制作一般是源于PCM母帶,進(jìn)行母帶處理后轉(zhuǎn)化成SACD,因?yàn)镾ACD本身采樣的特點(diǎn)以及原生重放與PCM完全不同,所以除了給音樂用戶帶來遠(yuǎn)超CD的信息量的同時(shí),也帶有了DSD格式本身的那種自然、模擬的特征。這是我認(rèn)為SACD對(duì)于中文音樂用戶的意義! 但是真正高品質(zhì)把處理好的PCM母帶高保真的轉(zhuǎn)成DSD文件,需要極強(qiáng)的處理能力,據(jù)我所知,一張SACD專輯這個(gè)轉(zhuǎn)換過程是接近按天為單位計(jì)算的,根本不是幾分鐘或個(gè)把小時(shí)就能完成的任務(wù),而且都是配備服務(wù)器或者特別極強(qiáng)性能的DSP板卡,因?yàn)閷?shí)時(shí)很難高品質(zhì)的處理, 同時(shí),他們要再處理這個(gè)DSD文件,又要花較長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)回到PCM,并進(jìn)行處理,再轉(zhuǎn)回DSD。
因?yàn)镃D不完美,所以有了SACD,但SACD也不是完全的完美,當(dāng)然,這不僅僅是SACD,包括現(xiàn)在的PCM,仍然有不完美的,比如一般要用到西格馬流程并且盡量升頻,特別是96khz以下。SACD也有同樣問題,只不過SACD跟PCM有一個(gè)不同就是DSD信號(hào)是不能處理的,如果需要處理必需要重采樣成PCM,再處理。
但是SACD轉(zhuǎn)PCM是需要極強(qiáng)的處理能力的,因?yàn)镾ACD最大頻寬達(dá)到了100khz,而且動(dòng)態(tài)比達(dá)到了120db, 超過了24bit,96khz的信息量,如果要把SACD的全部信息采樣下來并且保存,一般采樣都是要>200khz, 24bit, 更重要的是需要極強(qiáng)的濾波器功能,這對(duì)于實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換來說難度極大,為此現(xiàn)在DA芯片 在DSD轉(zhuǎn)PCM時(shí)幾乎放棄50khz及以上的信息量, 部分可能放棄更多。這也是為何錄音室在處理高質(zhì)量的DSD與PCM之間相互轉(zhuǎn)換時(shí),有更為強(qiáng)大的服務(wù)器,都很難實(shí)時(shí)處理,需要異步等待轉(zhuǎn)換的重要原因。

中為本人,右為peter (因?yàn)槁犃烁呔蕊w秒版本的m1pro與m1的巨大區(qū)別,而拍照合影)
去年,在2015年廣州,我跟ESS幾位研發(fā)相關(guān)的負(fù)責(zé)人(預(yù)研的VP,CTO ,ChiefArchitect)都有深入聊過DSD DA的問題,ESS的 CTO peter(原Wolfson 公司的CTO, 因?yàn)閣olfson被收購,于是加入ESS)雖然主要是聊了有關(guān)我公司的架構(gòu)與時(shí)鐘對(duì)DA的影響,可以作為DA性能發(fā)揮的一個(gè)案例而寫入ESS調(diào)研的備忘當(dāng)中,因?yàn)槁犃藘H僅因?yàn)闀r(shí)鐘區(qū)別而帶來巨大區(qū)別的一款產(chǎn)品(M1與飛秒時(shí)鐘的M1PRO)。然而作為DSD,一直是跟ESS架構(gòu)師及負(fù)責(zé)研發(fā)的VP有深入的溝通各種重放的優(yōu)缺點(diǎn),為此稍作整理分享如下。
1、EMM等極個(gè)別少數(shù)方案:

優(yōu)點(diǎn):指標(biāo)相對(duì)較好。
缺點(diǎn):實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換DSD與PCM無法保留所有信息,經(jīng)歷了DSD轉(zhuǎn)PCM后而且破壞了DSD格式特有的聲音特點(diǎn)。
個(gè)人觀點(diǎn):認(rèn)為即然已經(jīng)轉(zhuǎn)換到了PCM并升頻,就使用PCM原生重放即可,又轉(zhuǎn)換DSD重放有點(diǎn)讓人費(fèi)解,難道是想再保留一些DSD格式的那種音色特點(diǎn)?
2、DSD轉(zhuǎn)PCM方案(相當(dāng)多的DSD播放器或者解碼器,部分SACD采用)
這個(gè)方案是所有支持DSD接口的DA芯片自帶的功能,大家簡(jiǎn)單查看CS4398的DSD轉(zhuǎn)PCM流程即可,其他芯片也是大同小異。

優(yōu)點(diǎn):指標(biāo)相對(duì)較好, 而且可以像PCM一樣進(jìn)行各種靜音,淡化處理,程序統(tǒng)一化,簡(jiǎn)單。
缺點(diǎn):聲音變成了PCM的風(fēng)格,變得動(dòng)態(tài)更大,更直接,沒有DSD原生的那種順滑感,模擬感,后續(xù)的解碼也是完全PCM的解碼過程,完全沒有了DSD格式特有的風(fēng)格,變成了與高碼的PCM沒有區(qū)別,同時(shí)實(shí)時(shí)DSD轉(zhuǎn)PCM也是有損的。
個(gè)人觀點(diǎn):我個(gè)人認(rèn)為,如果DSD轉(zhuǎn)PCM過程性能出眾,并且PCM DA原生DA性能出眾,其實(shí)是沒有必要做成方案1一樣,更簡(jiǎn)單更容易好聲。
3、Pure DSD (Direct DSD) , 也就是翻譯的直解方案 (相當(dāng)部分的SACD,專業(yè)的DSD解碼器,播放器均有采用此模式)。
如果說DSD轉(zhuǎn)PCM方案是所有支持DSD解碼的芯片均支持的話,那Pure DSD (Direct DSD) 在目前頂級(jí) DA芯片當(dāng)中至少有80%以上是作為重點(diǎn)功能推介的。包括有稍早的CS4398,WM8741,PCM1792,也包括了最新的AKM系列,雖然ESS有點(diǎn)特殊,其實(shí)通過內(nèi)部深度修改,也能夠設(shè)置出類似模式。

這個(gè)模式雖然相對(duì)于轉(zhuǎn)PCM來說,指標(biāo)要差一些,比如,我們?cè)贏280 采用原生DSD模式下實(shí)測(cè)THD+N 在0.00096%,(部分指標(biāo)下降也有因?yàn)闇y(cè)試文件是從PCM 快速轉(zhuǎn)換成DSD所造成的損失)但相對(duì)于原始的PCM 24bit 測(cè)試THD +N則為 0.0006x%。

主要原因是因?yàn)镈SD64格式的自在在采樣時(shí)的噪聲,在25khz時(shí)從-130db 開始有噪聲 (上圖到24khz一直是-135db底噪),到33khz時(shí)達(dá)到接近-100底噪,之后就被 Direct DSD 的Filter開始?jí)褐?,并逐漸趨于平緩后并開始下降。雖然說25khz以后是非耳聞區(qū)域,但是DSD 的優(yōu)勢(shì)除了信息量上,還有一個(gè)頻寬,但SACD 在紅皮書中也主要保證50khz內(nèi)效果即可,所以在 Direct DSD 通道下,DA內(nèi)部會(huì)有一個(gè)模擬的濾波功能,比如從某芯片內(nèi)部架構(gòu)圖得知(有NDA原因),就有一個(gè)8階的GIC濾波進(jìn)行對(duì)30khz以上的SACD噪聲進(jìn)行壓制,從而使得Direct DSD(pure DSD) 在擁有真正原生聽感的同時(shí),也能照顧在音域外的信噪比,同時(shí)因?yàn)閮?nèi)置濾波器的壓制,從而也能保證整個(gè)重放系統(tǒng)的可靠性。
優(yōu)點(diǎn):音域內(nèi)聲音最好,最原始的DSD重放效果(直接阻容網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行DA)。
缺點(diǎn):指標(biāo)相對(duì)于DSD轉(zhuǎn)PCM略差一些,同時(shí) Direct DSD在重放過程當(dāng)中無法對(duì)其任何控制。
個(gè)人觀點(diǎn):DSD原生重放猶如string DA的過程(比如R-2R PCM1702),很難完美,但無法阻止燒友對(duì)其聲音的喜愛,以及這個(gè)通道所擁有的獨(dú)一無二的重放效果. 這也是為何最新的四大主流頂級(jí)DA廠商,AKM,TI,ESS,CSS重點(diǎn)推出此通道的原因。
對(duì)于這三個(gè)解決方案,EMM的方案最后并沒有被最新的AKM,ESS,TI等DA芯片所采納,也并不是PCM轉(zhuǎn)DSD困難(TI早就有PCM轉(zhuǎn)DSD的芯片),而是EMM最后一步PCM又轉(zhuǎn)成DSD重放在設(shè)計(jì)上顯得有點(diǎn)冗余,所以最后現(xiàn)在的DSD DA芯片也主要集中在方案2以及方案3,也是現(xiàn)在主流頂級(jí)DA芯片所重點(diǎn)推廣介紹的功能。
發(fā)燒就是追求一個(gè)極致完美的過程,追求耳朵的享受,因?yàn)槟M不完美,所以有了數(shù)字,因?yàn)閿?shù)字標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)不完美,所以享聲才投入精力去優(yōu)化改進(jìn)數(shù)字協(xié)議的質(zhì)量,因?yàn)镻CM不完美,所以就有了DSD,當(dāng)然DSD也有不太完美的地方,但是不可否認(rèn)其優(yōu)勢(shì)。所以享聲一直在追求盡可能的完美!
作者:xs_horizon
