DSD - nowy stary standard

DSD, czyli Direct Stream Digital, to standard kodowania cyfrowego dźwięku. Został opracowany przez Sony i Philipsa. Rozwiązanie to było wykorzystywane na płytach SACD (Super Audio Compact Disc) już w latach 90. ubiegłego wieku.

Nieustanne dążenie do zapewnienia jak najlepszej jakości dźwięku w systemach stereo i kina domowego sprawiło, że obecnie na rynku mamy dostępnych kilka cyfrowych formatów umożliwiających bezstratne przetwarzanie sygnału audio. Jednym z nich jest właśnie DSD, którego początki sięgają jeszcze lat 90. Ubiegłego wieku. Opracowanie standardu DSD nie miało jednak na celu poprawy jakości dźwięku w porównaniu z płytą CD, a zwiększenie wygody zgrywania nagrań analogowych do postaci cyfrowej. W DSD stosuje się bowiem kodowanie 1-bitowe i tzw. modulację gęstości impulsów – PDM (Pulse-Density Modulation). Jest to tzw. modulator Delta-Sigma, w którym strumień bitów ma częstotliwość 2,8224 MHz. W tego typu układach zastosowanie dużej częstotliwości impulsów jest konieczne, aby wiernie odzwierciedlić przebieg sygnału audio. W praktyce przekłada się to na stosunkowo duży rozmiar pliku cyfrowego. W odróżnieniu od modulacji PCM, stosowanej na płytach CD, amplitudę sygnału w DSD reprezentuje gęstość impulsów cyfrowego sygnału składającego się z zer i jedynek (gdzie 1 to pojawiający się impuls, a 0 to jego brak), a nie wartości sygnału zapamiętywane w poszczególnych próbkach. Dla przykładu maksymalna dodatnia wartość zmodulowanego sygnału sinusoidalnego w PDM będzie ciągiem jedynek (11111111), a minimalna wartość ujemna będzie ciągiem zer (00000000). W procesie odwrotnym, czyli demodulacji, w PDM-ie wykorzystuje się filtr dolnoprzepustowy.

Różne odmiany standardu DSD

Podstawowy standard DSD, w którym częstotliwość strumienia bitów wynosi w przybliżeniu 2,8 MHz, określany jest jako DSD64, ponieważ częstotliwość ta jest 64-krotnie większa niż w wypadku płyty CD (64 × 44,1 kHz). Istnieje jeszcze kilka odmian standardu DSD o zwiększonej częstotliwości strumienia impulsów: z podwojoną częstotliwością – DSD128 (5,6 MHz), poczwórną – DSD256 (11,2 MHz), a nawet ośmiokrotnie większą niż w wersji podstawowej – DSD512 (22,5 MHz). Ponadto opracowano również warianty, w których wykorzystywana jest wielokrotność częstotliwości 48 kHz zamiast 44,1 kHz.

Odtwarzacze sieciowe coraz częściej pozwalają na odtwarzanie plików audio w standardzie DSD. Przykładem takiego urządzenia jest model Nova z serii Uniti firmy Naim.

DSD także mobilnie

Na rynku pojawia się coraz więcej nowych urządzeń obsługujących odtwarzanie audio w standardzie DSD. Najpopularniejszymi urządzeniami, jakie to umożliwiają, są odtwarzacze sieciowe oraz odtwarzacze CD/SACD. Obsługę standardu DSD oferuje jednak nie tylko sprzęt stacjonarny, ale również urządzenia mobilne – przenośne odtwarzacze audio. Tego typu modele mają w ofercie m.in. tacy producenci jak Pioneer (odtwarzacze XDP-100R i XDP-300R) czy HiFiMan (odtwarzacz SuperMini).

Mobilne odtwarzanie plików w standardzie DSD umożliwiają hi-endowe odtwarzacze audio. Przykładem kompaktowego modelu jest SuperMini – jedno z najmniejszych tego typu urządzeń dostępnych na rynku.

DSD czy PCM?

Ze względu na odmienne sposoby modulacji sygnału trudno jest porównać ze sobą standardy kodowania DSD (modulacja PDM) i PCM (stosowany na płycie CD), a tym samym jednoznacznie stwierdzić, który z nich jest lepszy. Opinie na temat jakości dźwięku tych dwóch różnych standardów są podzielone. Wiele zależy też od tego, jaka odmiana formatu DSD jest stosowana. Standard podstawowy, czyli DSD64 (o częstotliwości strumienia bitów 2,8 MHz) jest porównywalny pod względem parametrów przetwarzania z kodowaniem PCM o rozdzielczości 20 bitów i częstotliwości próbkowania 141 kHz (20 × 141 kHz = 2,82 MHz) lub kodowaniem o rozdzielczości 24 bity i częstotliwości próbkowania 117 kHz (24 × 117 kHz = 2,808 MHz). W przybliżeniu jest to więc jakość studyjnego pliku PCM o parametrach 24 bity/96 kHz.

Czy DSD to faktycznie DSD?

O ile płyty w formacie SACD nie przyjęły się powszechnie na rynku, o tyle standard DSD, dzięki coraz większej dostępności do szybkiego internetu, znalazł zastosowanie w streamingu audio. DSD bywa też stosowany w studiach nagrań, gdzie pliki zapisywane są w cyfrowych formatach w postaci plików DSF czy DFF, aby można je było później odtwarzać na urządzeniach obsługujących tego typu kodowanie. Pliki w formacie DSF są lepsze z punktu widzenia użytkownika pod tym względem, że pozwalają na przechowywanie tzw. metadanych o utworach, co ułatwia przeszukiwanie cyfrowej biblioteki muzycznej. Pliki z rozszerzeniem .dsf obsługują takie aplikacje komputerowe jak Audirvana, Amarra, JRiver oraz Foobar2000 (z zainstalowaną dodatkową wtyczką DSDIFF Decoder do obsługi kodowania DSD).

Czy jednak w praktyce mamy do czynienia z prawdziwymi plikami DSD? Najczęściej okazuje się, że nie! Często pliki DSD są generowane z plików… PCM. Z reguły proces tworzenia takiego pliku przebiega następująco: pliki nagrywane są w 1-bitowym standardzie DSD, a następnie konwertowane do PCM w jakości studyjnej (24 bity/96 kHz) i podlegają rozmaitej edycji (w tzw. procesie postprodukcji). Dopiero po tym fakcie są z powrotem przetwarzane do pliku finalnego zgodnego z 1-bitowym kodowaniem DSD.

Dążenie do doskonałości

DSD, jak każdy cyfrowy standard zapisu (także i PCM), nie jest idealnym odzwierciedleniem sygnału analogowego. Zawsze jest to jakaś próba kwantyzacji wzorcowego przebiegu analogowego, która wiąże się z możliwością wystąpienia błędów podczas cyfryzacji sygnału audio, a błędy, jakie się pojawią, trzeba następnie skorygować. Niemniej jednak zmiany i wprowadzane podczas konwersji zniekształcenia są na tyle „kosmetyczne”, że dla statystycznego „Kowalskiego” różnice w jakości dźwięku między płytą CD (z kodowaniem PCM) i plikiem zakodowanym w DSD będą praktycznie nie do zauważenia, zwłaszcza jeśli do tego wszystkiego dołożymy akustykę pomieszczenia odsłuchowego, która w domowych warunkach często pozostawia wiele do życzenia.