本帖最后由 soundaware 于 2016-4-27 17:46 编辑
高产来了！来自享声xs_horizon 的第八篇分享，继续上次DSD的问题进行探讨，本次讨论内容主要关于DSD DA的几种解码过程的优缺点。 . 一知半解？担心被忽悠？想了解xs_horizon全系列科普文章？立即关注我们的微信订阅号：享声HIFI、微博@享声音响 . 或者扫扫下方二维码，阅读xs_horizon全八篇科普分享！ .
—————————————————————————————————————————————————————————
■ 目前来说，商业化的DSD只有SACD，也就是DSD64的格式，现在的正常销售音源也基本是DSD64。但对于DSD解码，不仅仅是标准方，音频芯片方，还是整个行业，仍然有其争议性与妥协之处，这种妥协让我想来了音频发展的历程，因为这就是一个优化与妥协的发展史。
模拟音频因为不易保存，所能达到的指标很一般，相对现在数字来说可能很差，保存时长差等重大缺点。所以音频领域才有了数字，所以无损的CD格式才得以出现：
1）CD能够明显更好的指标，耳听范围低失真，而且易于保存。如果形成文件，那理论上的寿命是无限的。
2）重放设备体积变小，方便，简单。
然而CD也存在很多的问题：
1）超过人耳听音范围的音域没有信息。
2）因为模数转换的原因，所以在模拟信号变成数字信号时会带来一个采样噪声，在22khz左右，结果出现了各种DA方案，有有西格马 DA，有纯string DA等。 String DA采用原生的阻容方案，实现DA过程，然后再用滤波器进行滤波，而西格马DA，则采用8x或更高的过采样或异步重采样进行，但西格马是不完美的（大家可以搜索相关的论文，有各种追求完美的方案，当然没有哪个西格马是绝对完美的），会带来一些听感上的劣化，同样string DA也是不完美的，比如我们熟悉的R-2R pcm 1702，前17位是完全原生，后面的则采用拟合方法，从而限制了其转换精度，而后续的PCM1792 则在PCM1702上进行了改进（类似string DA与西格马的混合体），但是我们烧友仍然更喜欢PCM1702的听感。
因为CD格式的不完美，所以才有了SACD，它有更宽的音域，加上DSD采样与原生重放那种特有的特点（声音变化越剧烈，采样的信息越多），从而DSD在采样后以及原生重放过程当中，对音乐变化的细节保留的更加充分，从而带来听感上的更加顺滑，流畅，自然与模拟， 不仅仅对于CD格式，对于PCM格式同信息量的176.4khz同样有这方面的优势， 这在享声A280 DSD播放器， 选择采用DSD 直解还是DSD转PCM，存在一耳朵的区别。
SACD的出现，我一直有一种这样的感觉，因为模拟的不完美，所以人们想到了数字，因为数字的不完美，所以我们又想起了模拟, SACD的感觉就是很像模拟声。
我最近跟几位录音老师(张春一老师等）以及专业录音室产品设计师聊天，也都提到了SACD 唱片的制作，传统的SACD唱片制作一般是源于PCM母带，进行母带处理后转化成SACD，因为SACD本身采样的特点以及原生重放与PCM完全不同，所以除了给音乐用户带来远超CD的信息量的同时，也带有了DSD格式本身的那种自然，模拟的特征。这是我认为SACD对于中文音乐用户的意义！ 但是真正高品质把处理好的PCM母带高保真的转成DSD文件，需要极强的处理能力，据我所知，一张SACD专辑这个转换过程是接近按天为单位计算的，根本不是几分钟或个把小时就能完成的任务，而且都是配备服务器或者特别极强性能的DSP板卡，因为实时很难高品质的处理, 同时，他们要再处理这个DSD文件，又要花较长时间转回到PCM，并进行处理，再转回DSD。
因为CD不完美，所以有了SACD，但SACD也不是完全的完美，当然，这不仅仅是SACD，包括现在的PCM，仍然有不完美的，比如一般要用到西格马流程并且尽量升频，特别是96khz以下。SACD也有同样问题，只不过SACD跟PCM有一个不同就是DSD信号是不能处理的，如果需要处理必需要重采样成PCM，再处理。
但是SACD转PCM是需要极强的处理能力的，因为SACD最大频宽达到了100khz，而且动态比达到了120db, 超过了24bit,96khz的信息量，如果要把SACD的全部信息采样下来并且保存，一般采样都是要>200khz, 24bit, 更重要的是需要极强的滤波器功能，这对于实时转换来说难度极大，为此现在DA芯片 在DSD转PCM时几乎放弃50khz及以上的信息量, 部分可能放弃更多。这也是为何录音室在处理高质量的DSD与PCM之间相互转换时，有更为强大的服务器，都很难实时处理，需要异步等待转换的重要原因。
◎中为本人，右为peter (因为听了高精度飞秒版本的m1pro与m1的巨大区别，而拍照合影）
去年，在2015年广州，我跟ESS 几位研发相关的负责人（预研的VP，CTO ，ChiefArchitect）都有深入聊过DSD DA的问题，ESS的 CTO peter（原Wolfson 公司的CTO， 因为wolfson被收购，于是加入ESS）虽然主要是聊了有关我公司的架构与时钟对DA的影响，可以作为DA性能发挥的一个案例而写入ESS调研的备忘当中，因为听了仅仅因为时钟区别而带来巨大区别的一款产品（M1与飞秒时钟的M1PRO）。然而作为DSD，一直是跟ESS架构师及负责研发的VP有深入的沟通各种重放的优缺点，为此稍作整理分享如下。
1、EMM等极个别少数方案：
优点：指标相对较好。
缺点：实时转换DSD与PCM无法保留所有信息，经历了DSD转PCM后而且破坏了DSD格式特有的声音特点。
个人观点：认为即然已经转换到了PCM并升频，就使用PCM原生重放即可，又转换DSD重放有点让人费解，难道是想再保留一些DSD格式的那种音色特点？
2、DSD转PCM方案（相当多的DSD播放器或者解码器，部分SACD采用）
这个方案是所有支持DSD接口的DA芯片自带的功能，大家简单查看CS4398的DSD转PCM流程即可，其他芯片也是大同小异。
优点：指标相对较好, 而且可以像PCM一样进行各种静音，淡化处理，程序统一化，简单。
缺点：声音变成了PCM的风格，变得动态更大，更直接，没有DSD原生的那种顺滑感，模拟感，后续的解码也是完全PCM的解码过程，完全没有了DSD格式特有的风格，变成了与高码的PCM没有区别，同时实时DSD转PCM也是有损的。
个人观点：我个人认为，如果DSD转PCM过程性能出众，并且PCM DA原生DA性能出众，其实是没有必要做成方案1一样，更简单更容易好声。
3、Pure DSD (Direct DSD) , 也就是翻译的直解方案 （相当部分的SACD，专业的DSD解码器，播放器均有采用此模式）。
如果说DSD转PCM方案是所有支持DSD解码的芯片均支持的话，那Pure DSD (Direct DSD) 在目前顶级 DA芯片当中至少有80%以上是作为重点功能推介的。包括有稍早的CS4398，WM8741，PCM1792，也包括了最新的AKM系列，虽然ESS有点特殊，其实通过内部深度修改，也能够设置出类似模式。
这个模式虽然相对于转PCM来说，指标要差一些，比如，我们在A280 采用原生DSD模式下实测THD+N 在0.00096%，（部分指标下降也有因为测试文件是从PCM 快速转换成DSD所造成的损失）但相对于原始的PCM 24bit 测试THD +N则为 0.0006x%。
主要原因是因为DSD64格式的自在在采样时的噪声，在25khz时从-130db 开始有噪声 (上图到24khz一直是-135db底噪），到33khz时达到接近-100底噪，之后就被 Direct DSD 的Filter开始压制，并逐渐趋于平缓后并开始下降。虽然说25khz以后是非耳闻区域，但是DSD 的优势除了信息量上，还有一个频宽，但SACD 在红皮书中也主要保证50khz内，所以在 Direct DSD 通道下，DA内部会有一个模拟的滤波功能，比如从某芯片内部架构图得知（有NDA原因），就有一个8阶的GIC滤波进行对30khz以上的SACD噪声进行压制，从而使得Direct DSD（pure DSD) 在拥有真正原生听感的同时，也能照顾在音域外的信噪比，同时因为内置滤波器的压制，从而也能保证整个重放系统的可靠性。
优点：音域内声音最好，最原始的DSD重放效果(直接阻容网络进行DA）。
缺点：指标相对于DSD转PCM略差一些，同时 Direct DSD在重放过程当中无法对其任何控制。
个人观点：DSD原生重放犹如string DA的过程（比如R-2R PCM1702），很难完美，但无法阻止烧友对其声音的喜爱,以及这个通道所拥有的独一无二的重放效果. 这也是为何最新的四大主流顶级DA厂商，AKM，TI，ESS，CSS重点推出此通道的原因。 对于这三个解决方案，EMM的方案最后并没有被最新的AKM，ESS，TI等DA芯片所采纳，也并不是PCM转DSD困难（TI早就有PCM转DSD的芯片)，而是EMM最后一步PCM又转成DSD重放在设计上显得有点冗余，所以最后现在的DSD DA芯片也主要集中在方案2以及方案3，也是现在主流顶级DA芯片所重点推广介绍的功能。
发烧就是追求一个极致完美的过程，追求耳朵的享受，因为模拟不完美，所以有了数字，因为数字标准设计不完美，所以享声才投入精力去优化改进数字协议的质量，因为PCM不完美，所以就有了DSD， 当然DSD也有不太完美的地方，但是不可否认其优势。所以享声一直在追求尽可能的完美！
| 
发表于 2016-4-27 17:14:35
楼主
发表于 2016-6-1 11:07:38
