A Direct Stream Digital ( DSD ) a hangjelek digitális adathordozókon történő tárolására szolgáló folyamat, amelyet különösen a Sony és a Philips 1999-ben indított Super Audio CD-lemezén használnak .
Közvetlenül versenyez a DVD-Audio-n található nagyfelbontású PCM-mel ( kompaktlemezekhez használt hangkódolás ) , amelyet nem sokkal a Super Audio CD után indítottak el kereskedelmi forgalomban.
Amikor a Sigma-Delta konverziós folyamat elsőként a CC Cutler leírás 2927962 1954 (de ez csak így nevezték a cikk H. Inose, Y. Yasuda és J. Murakami 1962-ben), és tizedelte nem létezik, és a a szándék a túlmintázott adatok átadása volt.
DJ Goodman 1969-ben „Az analóg-PCM kódolás delta modulációjának alkalmazása” című cikkében a hangtörténelem során először javasolta a túlmintavételezett Sigma-Delta adatok megsemmisítését, majd azok átalakítását. a kódolt impulzus moduláció (angol PCM , amely áll a pulse Code Modulation ).
Csak harminc évvel később, 1999-ben, a Sony és a Philips újrafelhasználta a „Delta-Sigma Direct” elvet a Direct Stream Digital névre keresztelt új típusú audiofájljaihoz , és összekapcsolta a Super Audio CD formátummal , amelynek célja a Compact Disc, és ha üzletileg sikeres, akkor kiszorítja.
A DSD egy módszer a Sigma-Delta jel tárolására egy decimátor alkalmazása előtt, amely átalakítja azt PCM-re .
Technológiája abból áll, hogy a hangot nagyon magas mintavételi frekvenciával kódolja , 64-szer nagyobb, mint a Compact Disc PCM mintavétele , azaz 64 fs (1 fs = 44100 Hz , tehát 44 100 Hz × 64 = 64 fs = 2,822 4 MHz ). Kvantálva van 1 egyetlen biten , lehetővé téve akár 80 kHz vagy akár 100 kHz sávszélességet és 120 dB dinamikus tartományt ; ezért sokkal magasabb, mint amit a Nyquist-Shannon mintavételének tétele ajánlott . Mivel ez a folyamat nem igényel decimátorként és az interpolációs szűrők , ez biztosítja a magas reprodukció hűség, az eredeti jel, valamint a jó fázis koherencia .
Az analóg-digitális átalakítás és a digitális-analóg átalakítás így egyszerűsödik, megnövelt jelátalakítási minőséget biztosítva alacsonyabb előállítási költségekkel. Ez az eddig használt sztereofónia mellett többcsatornás térbeliséget is lehetővé tesz .
A Super Audio CD felvételi kapacitásának növelése érdekében a digitális audiofolyam veszteségmentes tömörítésen megy keresztül, az úgynevezett DST ( (en) Direct Stream Transfer ) néven, lehetővé téve akár 80 perces kombinált sztereó és többcsatornás DSD műsorszámok rögzítését.
Az erre a célra alkalmazott technikák a zaj alakítását vagy a kvantálási zaj alakítását alkalmazzák, amellyel a zajt visszaszorítják a hasznos területen kívüli frekvenciatartományba . Ezek a frekvenciák nem hallhatók az emberi fül számára , de az olvasók gyakran egy magas vágású szűrő segítségével csillapítják őket, mert cserébe megsérülhetnek (néha végzetesen) magassugárzók, amelyek nem szupermagas magasságúak, vagyis nem ultrahang reprodukálására lettek tervezve .
Az 1 bites moduláció (minden vagy semmi) nem új keletű: hasonló az impulzusszélesség modulációhoz ( impulzusszélesség moduláció, amelyet inverterekben , D osztályú erősítőkben , könnyű szelepes eszközökben: mikro - DMD tükrök stb. ) Alkalmaznak, amelyeknél az üzemi ciklus változik az átírandó jel amplitúdója szerint (lásd összehasonlító ábrát a jobb oldalon). Az 1 bites digitális adatfolyamnak (DSD) azonban követnie kell egy meghatározott órajelet (amely megfelel a túlmintavételezett frekvenciának), ezt PDM-nek ( Pulse Density Modulation ) vagy impulzus-sűrűség-modulációnak hívják . Valamennyi CD-A és DVD-A pakli egy "egy bites" modulátorral rendelkezik, amely lehetővé teszi a PCM adatfolyamból (16, 20 vagy 24 bit) DSD típusú adatfolyam (1 bit) megtalálását, amelyet nagyon könnyű átalakítani analógra (alacsony sorrendű aluláteresztő szűrés). Ezért a Super Audio CD DSD-adatfolyamának lejátszásakor nem szükséges Sigma Delta átalakítót használni .
A CD-hez , amelynek mintavételi frekvenciája 44,1 kilohertz, nagyon közel a Hi-Fi frekvenciatartomány felső határához (20 kilohertz), a magas frekvenciákon ( 20 db / oktáv ) hirtelen kikapcsolási frekvenciával rendelkező szűrőre van szükség . Az ilyen szűrés megsemmisíti egyes felvételek gazdagságát és finomságait (nem csak a magas hangokban) : ezt a problémát már korán felismerték, és a CD-lejátszók első generációit interpolációs áramkörökkel látták el , hogy túlmintázzák a digitális jelet. , és így korlátozza a harmonikusok és a magas frekvenciák megsemmisülését .
Ennek a hiányosságnak a kiküszöbölése érdekében a DSD-t magas mintavételi sebességgel állították be (lásd fent), és modulációs elve lehetővé teszi, hogy egy egyszerű elsőrendű szűrővel ( 6 db / oktáv ) ne "zúzza" össze a harmonikusokat. Mintavételi frekvenciájára és működési módjára tekintettel a CD például nem képes megfelelően előállítani egy 10 kilohertzes (harmonikusokban gazdag) téglalap alakú jelet , az eredmény közelebb van egy szinuszoidhoz (a magasabb rendű harmonikusok 2-re megszűnnek) túlmintavétel. Az SA-CD-vel működtetett jel feldolgozása lehetővé teszi a felharmonikusok megőrzését és a forrás tiszteletben tartását, így a részletek nagyszerűségét.
A CD-hez eredetileg megtartott mintavétel technológiai kritériumokon alapult, a harmonikusok reprodukciójának minőségét nem tekintették elengedhetetlennek az akkori követelmények előtt. A 44,1 kHz-es mintavételi frekvenciát abból a módszerből örökölték, hogy az audiojelt digitálisan videofelvetté alakítsák át videoszalagként.
| CD | SACD | |
|---|---|---|
| Formátum | 16 bites PCM | 1 bites DSD |
| Mintavételi gyakoriság | 44 100 Hz | 2 822 400 Hz |
| Dinamikus hatókör | 96 dB | 120 dB a teljes frekvenciatartományban |
| Frekvenciatartomány | 20 Hz –20 kHz | 20 Hz -50 kHz tipikusan , 100 kHz-ig néhány játékos |
| Lemezkapacitás | 700 MB | 7,95 GB |
| Sztereó | Igen | Igen |
| Többcsatornás hang | Nem | Igen |
A szükséges tárhely és sávszélesség csökkentése érdekében veszteségmentes tömörítési módszert használunk, az úgynevezett Direct Stream Transfer (DST). A többcsatornás program esetében kötelező , de a sztereofon program esetében csak opcionális . A tömörítési tényező kettő és három között van, ami lehetővé teszi, ahogyan a fentiekből látható, ugyanannak a programnak a 80 percét sztereóban és többcsatornásan kombinálni .
A közvetlen adatfolyam-átvitel 2005-ben különösen az MPEG-4 Audio szabvány (más néven MP4) egyik technikai pontjává vált ( ISO / IEC 14496-3: 2001 / Amd 6: 2005 - A túlmintavétel nélküli hang veszteség nélküli kódolása). a DSD és a DST definíciói a Super Audio CD specifikációkban leírtak szerint .
Az MPEG-4 DST veszteségmentes kódolást biztosít a túlmintázott audio jelek számára. Az MPEG-4 DST referenciális megvalósítását ISO / IEC 14496-5: 2001 / Amd.10: 2007 néven tették közzé 2007-ben.
A DSD a Super Audio CD alkalmazásában számos adatvédelmi intézkedést tartalmaz, amelyek lehetetlenné teszik a közvetlen másolást, csakúgy, mint a hagyományos 700 megabájtos hibridlemezek CD-rétege . Ez magában foglalja a 80 bites hangadatok titkosítását a lemez egy speciális területén kódolt kulcs használatával, amelyet csak licencelt Super Audio CD-lejátszó olvashat. Az SA-CD nagyfelbontású rétege nem olvasható számítógépes CD / DVD-lejátszóval, ugyanúgy lehetetlen Super Audio CD-t létrehozni, mint két speciálisan jóváhagyott gyártási helyszínen, amelyek Shizuoka és Salzburg területén találhatók .
A fent említett Super Audio CD biztonsági intézkedések mellett főként a PSP-t vagy a Pit Signal Processing-et (a pit jelentése franciaként „pit” vagy „árok”, egy digitális lemez összefüggésében „bevágásnak” nevezzük), fizikai lábnyomot találunk. amely a lemez bevágásainak mélységének modulációjából áll (az adatokat a bemetszések hosszában tároljuk, mint egy kompakt lemezen ). Az optikai érzékelőnek speciális áramkörrel kell rendelkeznie annak észleléséhez és értelmezéséhez, majd az érvényességének biztosítása érdekében összehasonlítják a lemezen található információkkal (tehát kettős kulcsú titkosításról van szó ). Bár a DVD , DVD Audio és DVD-Rom lejátszók többsége elméletileg képes olvasni az adatokat egy Super Audio CD-ről (ugyanaz a lemez, ugyanaz a gravírozási sűrűség és az olvasólézer), nem tudja értelmezni őket, mivel nincsenek felszerelve a szükséges dekódoló áramkörrel, és ezért ne ismerje el őket.
Mert Hybrid Super Audio CD-k , Pit Signal Processing csak azokra a nagy sűrűségű SA-CD réteg, nem a CD-réteg.
Számos újabb Super Audio CD-lejátszó van IEEE 1394 (más néven FireWire vagy i.Link) vagy HDMI digitális kimenettel, amely DSD adatokat hordoz (amelyek részét képezik a Sony korai PS3-korszakának egyes modelljei), d 'ahol ez lenne a nyers DSD folyam megszerzése. Az alkalmazott védelmi mechanizmus a DTCP ( Digital Transmission Content Protection ), és „Egyszeri másolás” vagy „Soha nem másol” módban kérhető.
A cég székhelye Svájcban, DVD frissítések , javasolt a végén a 2000-es évek egy módosított kiadási nyomtatott áramkört, amely veszi a digitális jelet a adatfolyamot előtt a digitális / analóg átalakítás lépést , valamint egy S / port. PDIF használt gyűjtsük össze a korábban PCM-re átalakított DSD folyamot . Ez tette lehetővé, így nem DRM digitális jelet mind a Super Audio CD és DVD Audio .
Az érkezést követően a korai 2010-es évek letöltések DSD fájlok olvasható a számítógépek és a fertőző keresztül vagy S / PDIF Toslink kábel egy átalakító, megpróbálja megkerülni disk biztonsági használhatatlanná vált a szemében hackerek . Ezek a letöltések hatékonyan kínálják az egyszerű fájlmásolatok alternatíváját, amely megkerüli az SA-CD lemez összes védelmét.
A Super Audio CD nagyszabású kereskedelmi kudarca miatt , mivel alig több, mint audiofil célokra szerkesztve , de állandó ütemben, úgy tűnik, hogy a DSD nem ítélve arra, hogy a jövőben jelentős formátumgá váljon, különben továbbra is magas színvonalú maradjon hangos és a nagyközönség számára ismeretlen.
A Super Audio CD felépítési minősége felülmúlja az egyszerű CD-t (maga a fizikai hordozó is sűrűbb és kissé nehezebb, mint egy egyszerű CD).
Csak a Sony rendelkezik kompatibilis présgyárakkal, amelyek nagyon pontos gyártási eljárás szerint gyártják őket, beleértve az ausztriai székhelyű Sony DADC-t is.
A Sony 2014. január végén piacra dobta a DSM formátummal (2,8 MHz / 1 bit) kompatibilis zsebes digitális felvevőt, a PCM-D100-at.
2014 áprilisában az AudioFEEL bemutatott egy projektet, amelyben javasolta a DSD elvének társítását a szilárdtest típusú ( SD-kártya ) médiatámogatással . Az ötlet egy új „népszerű” formátum létrehozása, amely képes az öregedő optikai formátumok sikerére: CD, SA-CD, DVD, stb.
Tekintettel a túlságosan „exkluzív” DSD formátum által keltett érdeklődés hiányára, ezt a projektet végül DA [SD] névre keresztelik. Az első javasolt lejátszó (d-play) kompatibilis lesz a DSD64 (2,8 MHz), a DSD128 (5,6 MHz) és a PCM / Flac formátumokkal , 16 bit / 44,1 kHz- től 24 bitig / 192 kHz-ig .
A Korg MR-1000 egy felvevő digitális 1-bites kalibrált egy mintavételi a 5.644.800 bit másodpercenként (általánosan egyszerűsített 5,6 MHz ), vagy kétszer a mintavételi DSD jelenleg létező. DSD128-nak is hívják, mivel a normál sebesség 64 fs (1 fs = CD-mintavétel = 44,1 kHz), itt megduplázódik 128 fs-ra. A kettős kamatozású DSD-t várhatóan más márkák működtetik, és hamarosan alkalmazzák is, de kisebb mértékben, mint a hagyományos DSD-k (lásd az előző szakaszt).
2010 vége óta a felvételi stúdiókat egyre inkább átalakítókkal és MAO állomásokkal látták el, amelyek képesek kettős sebességű DSD-re, és a bravúr 2013 májusában sikeres volt, amikor 11 289 600 bit / másodperc (általában 11,2 MHz-re egyszerűsítve) szimfonikus felvételt értek el. vagy 256 fs).