EducationBot: Новая страница: «{{Русская Википедия/Панель перехода}} Импульсно-кодовой модуляцией (PCM).]] '''DSD''' ({{lang-en|Direct Stream Digital}}) — однобитный аудиоформат, разработанный компаниями [...»

2023-07-14T01:52:17Z

Новая страница: «{{Русская Википедия/Панель перехода}} thumb|Сравнение с [[Импульсно-кодовая модуляция|Импульсно-кодовой модуляцией (PCM).]] '''DSD''' ({{lang-en|Direct Stream Digital}}) — однобитный аудиоформат, разработанный компаниями [...»

Новая страница

{{Русская Википедия/Панель перехода}}
[[Файл:PCM-vs-DSD.svg|thumb|Сравнение с [[Импульсно-кодовая модуляция|Импульсно-кодовой модуляцией (PCM)]].]]

'''DSD''' ({{lang-en|Direct Stream Digital}}) — [[Разрядность|однобитный]] [[Цифровые аудиоформаты|аудиоформат]], разработанный компаниями [[Sony]] и [[Philips]], в котором используется кодирование ''плотностно-импульсной модуляцией'' ({{lang-en|Pulse Density Modulation}} (PDM), разновидность [[Сигма-дельта-модуляция|сигма-дельта-модуляции]]) и применяется для хранения звукозаписей на оптическом носителе [[Super Audio CD|SACD]]. Изначально предполагался как архивный формат звукозаписывающей компании [[Sony Music Entertainment|Sony Music]] для перевода музыкального архива в цифровой формат.

== Одноразрядное квантование ==
Аналоговый звуковой сигнал конвертируется в цифровой с помощью [[Сигма-дельта-модуляция|дельта-сигма модуляции]] при частоте дискретизации 2,8224 МГц (в 64 раза больше, чем у [[Звуковой компакт-диск|CD Audio]]), с разрешением 1 бит и 4 раза большим [[битрейт]]ом [[данные|данных]], в отличие от используемых в формате [[Компакт-диск|CD]] 16 бит при частоте 44,1 кГц. Преобразование, при котором отсчёты аналогового сигнала берутся с частотой, многократно превышающей верхнюю граничную частоту сигнала, называется передискретизацией ({{lang-en|oversampling}}).

Избыточность дискретизации способствует уменьшению шума квантования, являющегося продуктом процесса квантования аналогового сигнала по времени. При равномерном законе распределения спектра [[Шум квантования|шума квантования]] его модуль спектральной плотности мощности уменьшается благодаря увеличению [[Частота Найквиста|частоты Найквиста (Котельникова)]] при передискретизации, то есть шум распределяется на более широкую полосу частот.<ref>[http://mwpt.kai.ru/files/2014/12/%D0%9F%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0-%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5-4.pdf Материалы кафедры радиофотоники и микроволновых технологий] {{Wayback|url=http://mwpt.kai.ru/files/2014/12/%D0%9F%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0-%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5-4.pdf |date=20161124160021 }}, [[Казанский национальный исследовательский технический университет имени А. Н. Туполева]]</ref> При этом мощность шума в частотном диапазоне, занимаемом полезным сигналом, уменьшается пропорционально повышению частоты дискретизации. Таким образом, отношение сигнал/шум увеличивается, когда частота дискретизации становится больше. Передискретизация позволяет избежать необходимости предварительного фильтрования и сохраняет гармоники в их первоначальном состоянии (хотя они могут оказаться задавленными шумом квантования, особенно на высоких частотах). Фазовая характеристика становится более схожей с высокочастотной характеристикой аналоговых систем.

[[File:DeltaSigmaNoise.svg|thumb|320px|right|[[Спектр сигнала|Спектр]] шума квантования сигма-дельта модулятора первого порядка (линия 1), второго порядка (2) и третьего порядка (3). Область частот полезного сигнала закрашена жёлтым и зелёным.]]
Чтобы иметь ещё меньший уровень шумов в пределах частотного диапазона полезного сигнала, дельта-сигма модуляция применяет технологию формирования шума ({{lang-en|noise shaping}}), которая перемещает большую часть шумов за пределы слышимого диапазона. ''Формирование шума'' является основой уменьшения шума квантования сигнала в области полезных частот. Без неё избыточность дискретизации не давала бы значительного прикладного эффекта. Полученные одноразрядные синхронные<ref>[[Тактовый сигнал|тактированные]] фиксированной частотой, заданной в стандарте</ref> импульсы записываются напрямую на носитель.

Значение амплитуды аналогового сигнала в каждый момент представляется в виде плотности импульсов, из-за чего этот метод иногда называют плотностно-импульсной модуляцией {{нп3|Pulse-density modulation|||Pulse-density modulation}} (PDM).

[[Цифро-аналоговый преобразователь|Цифро-аналоговое преобразование]] состоит в фильтрации одноразрядного представления для удаления ультразвуковых шумов.

== Преимущества формата ==
* превосходные частотные и фазовые характеристики;
* более простая коммутация;
* снижение влияния ошибок;
* возможность усовершенствования без ущерба для совместимости носителей.
* однобитный формат DSD не нуждается в кадровой структуре и не требует многоразрядных шин, что даёт несколько важных технических преимуществ:
** соединение осуществляется одной парой проводников (как в аналоговой технике);
** нет необходимости создания буфера для хранения многоразрядного слова. Поскольку система одноразрядная, нет также необходимости усложнять её синхронизацией;
** эффекты задержек отсчётов (джиттер) незначительны, поскольку задержка нескольких отсчётов при передискретизации оказывает на аудиосигнал минимальное влияние, так как даже при самой высокой частоте сигнала составляет малую часть периода; в многоразрядных системах задержка на один отсчёт будет равняться уже половине периода высокочастотных компонентов сигнала.
** блоки обработки и микросхемы имеют меньше соединений и могут использовать последовательный интерфейс.
* DSD способен обеспечить динамический диапазон 120 дБ от 20 Гц до 20 кГц. Значительное повышение уровня шума происходит за границей слышимого диапазона свыше 20 кГц<ref>{{Cite web |url=http://www.ixbt.com/proaudio/korg-mr1000.shtml |title=DSD-рекордер KORG MR-1000 с поддержкой DSD 2.8/5.6 МГц и PCM 24/192 |access-date=2011-11-14 |archive-date=2011-11-16 |archive-url=https://web.archive.org/web/20111116230119/http://www.ixbt.com/proaudio/korg-mr1000.shtml |deadlink=no }}</ref>.

== Форматы ==
Для возможности записи, минуя преобразования в [[Импульсно-кодовая модуляция|ИКМ]], в [[2000 год]]у был разработан файловый формат '''DSDIFF''' ({{lang-en|Direct Stream Digital Interchange File Format}})<ref>{{Cite web |url=http://www.sonicstudio.com/pdf/dsd/DSDIFF_1.5_Spec.pdf |title=Direct Stream Digital Interchange File Format |access-date=2011-08-04 |archive-date=2011-11-19 |archive-url=https://web.archive.org/web/20111119133228/http://www.sonicstudio.com/pdf/dsd/DSDIFF_1.5_Spec.pdf |deadlink=no }}</ref>

Для снижения занимаемого дискового пространства и для уменьшения полосы передачи, необходимых для DSD, применяется [[сжатие звука без потерь]] '''DST''' ({{lang-en|Direct Stream Transfer }}). В [[2005 год]]у DST стандартизован как MPEG-4 Аудио стандарт (ISO/IEC 14496-3:2001/Amd 6:2005 — Кодирование без потерь звука с передискретизацией)<ref>{{Cite web |url=http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=41811 |title=ISO/IEC 14496-3:2001/Amd 6:2005 — Lossless coding of oversampled audio |access-date=2011-08-04 |archive-date=2016-06-24 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160624011233/http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=41811 |deadlink=no }}</ref>. В [[2007 год]]у была опубликована эталонная реализация MPEG-4 DST как ISO/IEC 14496-5:2001/Amd.10:2007<ref>{{Cite web |url=http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=43465 |title=ISO/IEC 14496-5:2001/Amd.10:2007 — SSC, DST, ALS and SLS reference software |access-date=2011-08-04 |archive-date=2016-06-24 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160624011205/http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=43465 |deadlink=no }}</ref>.

Некоторые профессиональные звукозаписывающие системы могут производить запись непосредственно в DSD. Для высококачественной записи выпускаются модели со 128-кратной передискретизацией, так что частота дискретизации получается равной 5,6 МГц, как, например, Korg MR-1000. Разработаны и более продвинутые форматы DSD - DSD128, DSD256, DSD512 со 128-, 256- и 512-кратным превосходством в частоте семплирования, соответственно, в сравнении с CD (44,1 кГц) вплоть до 22 579,2 кГц, что в 8 раз выше классического DSD (2 822,4 кГц).

Из-за невозможности обработки сигнала формата DSD без преобразования в другой формат в [[2004 год]]у компанией Digital Audio Denmark был разработан [[Импульсно-кодовая модуляция|ИКМ]]-формат для записи и обработки звука [[DXD]] с разрядностью квантования 24 или 32 бита и частотой дискретизации 352,8 кГц<ref>{{Cite web |url=http://www.merging.com/uploads/assets//Merging_pdfs/dxd_Resolution_v3.5.pdf |title=White paper: The advantages of DXD for SACD |access-date=2011-08-04 |archive-date=2011-07-19 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110719123947/http://www.merging.com/uploads/assets//Merging_pdfs/dxd_Resolution_v3.5.pdf |deadlink=no }}</ref>.

== Распространение ==
* Используется в носителях [[Super Audio CD|SACD]]
* '''DSD-диск''' — [[оптический диск]] (DVD-R, DVD+R, DVD-RW или DVD+RW), содержащий файлы DSD с [[Расширение имени файла|расширением]] *.DSF, который может проигрываться на [[компьютер]]е или другом оборудовании, поддерживающем воспроизведение этих файлов. Содержит аудиофайлы высокого разрешения с частотой дискретизации 2822,4 кГц. Качество аудиозаписи на DSD-диске такое же, как на SACD. Фирмой Sony разработана спецификация под названием DSD Disc Format, которой пользуются некоторые звукозаписывающие фирмы для выпуска DSD-дисков. Этот формат является открытым, и при наличии специального ПО такой диск может быть подготовлен в бытовых условиях и содержать файлы DSD, полученные, например, через [[Интернет]].
** С 2011 года в Интернете стали распространяться аудиофайлы DSD, имеющие [[Расширение имени файла|расширение]] DSDIFF или DSF. С помощью специального ПО и ЦАПа они могут воспроизводиться на компьютере либо могут быть преобразованы в ИКМ-файлы для последующего прослушивания<ref>[http://pcaudiophile.ru/index.php?id=30 Аудиоформаты высокого разрешения] {{Wayback|url=http://pcaudiophile.ru/index.php?id=30 |date=20120601171140 }} // pcaudiophile.ru</ref>.

== Будущее формата ==
В начале [[2014]] года AudioFEEL предлагает проект, комбинирующий качества DSD формата и [[Secure Digital|SD]]-медианосителя. По замыслу, будет создан новый «популярный» медиаформат, превосходящий оптические форматы прошлого ([[DVD]], [[CD]], [[SACD]] и т. д.)<ref>{{Cite web |url=http://www.audio-feel.com/concept.html |title=AudioFEEL — "FEEL the Music!" |accessdate=2015-02-06 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20150204023454/http://audio-feel.com/concept.html |archivedate=2015-02-04 |deadlink=yes }}</ref>.<br />
Из-за недостатка интереса к формату DSD проект будет переименован в DA[SD]. Первый плеер, совместимый с данным форматом — d-play, будет поддерживать DSD64 и DSD128, также PCM/[[Flac]] от 16/44.1 до 24 бит/192 кГц.

== См. также ==
* [[DXD]]
* [[Сравнение цифровых аудиоформатов]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{статья
|автор = Юрий Шитов
|заглавие = Direct Stream Digital: однобитный цифровой формат записи
|ссылка = http://rus.625-net.ru/audioproducer/1999/02/c5.htm
|издание = «Звукорежиссёр»
|тип = журнал
|год = 1999
|номер = 2
|archiveurl = https://archive.today/20130416124057/http://rus.625-net.ru/audioproducer/1999/02/c5.htm
|archivedate = 2013-04-16
}}

== Ссылки ==
* [http://wikihardware.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=230:_otsifrovka_zvukovih_signalov&catid=14:_audiosistema_pk&Itemid=15 Оцифровка звуковых сигналов]{{Недоступная ссылка|date=Август 2018 |bot=InternetArchiveBot }}
* [https://web.archive.org/web/20110925004028/http://m-music.ru/index.php?showtopic=26 Что такое SACD]
* [https://web.archive.org/web/20121120100613/http://cdfind.narod.ru/articles/sacd.htm SACD — идеальный формат звука]

[[Категория:Цифровой звук]]
{{Навигационная таблица/Портал/Русская Википедия}}
[[Категория:Русская Википедия]]
[[Категория:Википедия]]
[[Категория:Статья из Википедии]]
[[Категория:Статья из Русской Википедии]]

Русская Википедия:DSD - История изменений