Az összes digitális formátum, beleértve a DSD-mítoszokat és a valóságot is, dinamikus tartománya

Vegye figyelembe az alábbi jellemzőket: a DSD formátumok valódi dinamikus tartománya, fáziszaj és mintavételi hibák általában az összes digitális formátumra.

A hangvisszaadó berendezések jellemzői gyakran tartalmazzák a következő jellemzőket:

• Dinamikus és frekvenciatartomány
• Jel-zaj arány
• stb..

De sok hiányzik.

• Mi a diszkretizálás;
• CD formátum és a hozzá kapcsolódó formátumok Flac - valódi dinamikus tartomány;
• A CD formátumú felvétel tisztaságának eredménye;

• Diszkretizálás Flac-ban;
• WAVE formátumok, rendkívül magas mintavételi sebességgel;

• A DSD formátum diszkretizálása;
• DSD magasabb mintavételi gyakorisággal;

• Összegzés, 3 fontos következtetés és a cikk lényege;

Mi a diszkretizálás?

A mintavétel az idővel diszkrét jelzést ad (ellentétben a kvantálással, amely a jelek amplitúdóját különbözteti meg). Mindenki tudja, mi az audio és a DAC (ADC) kis mélysége. Minél nagyobb az audio információ bitmélysége és a DAC (ADC), annál jobb: minőség, jobb dinamikus tartomány és jel-zaj arány.

• Wikipedia - diszkretizálás;

Kevés ember gondolja, hogy az időtengelyen lévő kvantálás, vagy helyesebben szólva - a diszkretizálás szintén hozzájárul a dinamikus tartományhoz és digitális zajt hoz (a hálózatban erről keveset írnak).

A mintavételi hiba ebben az értelemben hasonló a kvantálási hibához - minél magasabb a mintavételi frekvencia, és minél több információ van a jel digitális ábrázolására, annál jobb a minőség. A zene szerelmeseinek leggyakrabban csak az (elméleti) frekvenciatartományra vonatkozó információk vannak korlátozva, de hiába! =)

CD formátum és a kapcsolódó Flac formátumok - dinamikus tartomány

Először vessünk egy pillantást a kedvenc CD-formátumra és a kapcsolódó Flac-formátumokra.. A dinamikus tartományt nagyon egyszerűen számítják - 6dB / 1 bit információ, ezekben a formátumokban impulzuskód-modulációt alkalmaznak. Egy kompakt lemezen a dinamikus tartomány tehát 16 bites x 6 dB = 96 dB. Ennek megfelelően a kvantálási hiba nagysága megegyezik a legkevésbé szignifikáns bit értékével, és a 16 bites dinamikus tartományban a digitális (elméleti) kvantálási zaj -96dB lesz. Megvizsgáltuk az amplitúdó kvantálását, és ez nem minden jellemzője a digitális hangnak.

Korábbi áttekintéseimben már beszéltünk a CD-lemez audio diszkretizálásával és annak valós frekvenciatartományával kapcsolatos problémákról. Hadd emlékeztessem önöket. A CD tartománya (elméleti) 20Hz – 20 000Hz.

Az alacsonyabb frekvenciákkal minden rendben van. Problémák merülnek fel a magas frekvenciák digitalizálásakor. A helyzet az, hogy a maximális (a Kotelnikov-Shannon tétel szerint vagy a "Nyquist frekvencia" néven ismert) 22050 Hz frekvencia periódusát két számjeggyel kell rögzíteni. Ez a mintavételi frekvencia megegyezik a 44100Hz CD-vel. Ha összehasonlítjuk a maximális 22050 Hz frekvencia rögzítéséhez rendelkezésre álló információ mennyiségét és a 20 Hz-es CD-lemez minimális frekvenciájának rögzítéséhez, akkor egy nagyon fontos és egyszerű következtetés jut eszembe. - a különböző frekvenciákat különböző minőséggel rögzítik.

Az is egyértelmű, hogy ha az alacsonyabb frekvenciát magas minõséggel rögzítik, akkor a magasabb frekvenciákat, logikus értelemben véve, gyenge minõségû rögzítjük. Az egyetlen kérdés az, mennyire rossz ez a minőség..

A mintavételi zaj mennyiségének kiszámításához megfelelő a kvantitatív zajbecslés képlete. Először ismernie kell a kívánt frekvencia periódusértékét (egészét) és kiszámítania kell a frekvencia fázisát kódoló bitszámot. Az alábbi táblázat a frekvenciákat egy oktávcsökkenéssel és a legalacsonyabb frekvenciával mutatja (kódolt, ahogyan a minőségi többlettel emlékeztetünk), majd legalább 2p periódusérték következik, a továbbiakban egy frekvencia-periódust kódoló információegységek száma és a szükséges bitmélység egy periódust ezen a mintavételi frekvencián kódolni (a fázisonkénti bitszám korlátozása csak a mintavételi frekvencia). Végül megkapjuk azt, amire szükségünk van - a fáziszaj (mintavételi hiba) értékét (elméleti) egy bizonyos frekvencián:

CD 44100 Hz 16 bites

• 22050 Hz 2p (1b) -6dB
• 11025 Hz 4p (2b) -12dB
• 5512 Hz 8p (3b) -18dB
• 2756 Hz 16p (4b) -24dB
• 20 Hz 2205p (11b) -66dB

Tehát, a mintavételi zaj értékeit őszintén elriasztja =). Ezeket a jellemzőket nem ok nélkül, a berendezés gyártói egyáltalán nem jelezték..

Teljes CD-tisztaság

Csak az alacsony frekvenciákat, amelyeknek a jel-zaj aránya körülbelül -45 dB alatti, tiszta módon rögzítik CD formátumban. Az átlagokat már magas fáziszajjal rögzítik. Magas frekvenciákon gyakorlatilag nincs semmi ... Emlékeztessem önöket arra, hogy csak a -96dB kvantálási zaj az, amit a berendezések gyártói jeleznek a formátumok leírásában.

Nézzük meg, mi van a nagy felbontású formátumokkal, kezdjük a Flac-kal:

Flac 96000 Hz 24 bit

• 24000 Hz 4p (2b) -12dB
• 12000 Hz 8p (3b) -18dB
• 6000 Hz 16p (4b) -24 dB
• 3000 Hz 32p (5b) -30 dB
• 20 Hz 4800p (13b) -78dB

Flac 192000 Hz 24 bit

• 24000 Hz 8p (3b) -18dB
• 12000 Hz 16p (4b) -24dB
• 6000 Hz 32p (5b) -30 dB
• 3000 Hz 64p (6b) -36 dB
• 20 Hz 9600p (14b) -84dB

Látható, hogy a gyakoriság növekedésével a minőség javul, de nem sokat.

Ezenkívül vegyünk figyelembe néhány rendkívül magas mintavételi gyakoriságú WAVE formátumot

WAVE 384000 Hz 32 bit

• 24000 Hz 16p (4b) -24dB
• 12000 Hz 32p (5b) -30 dB
• 6000 Hz 64p (6b) -36 dB
• 3000 Hz 128p (7b) -42dB
• 20 Hz 19200p (15b) -90dB

WAVE 768000 Hz 32 bit

• 24000 Hz 32p (5b) -30 dB
• 12000 Hz 64p (6b) -36 dB
• 6000 Hz 128p (7b) -42dB
• 3000 Hz 256p (8b) -48dB
• 20 Hz 38400p (16b) -96dB

Az eredmények már sokkal jobbak, de még mindig nem tökéletesek. =) Nyilvánvaló, hogy az ultramagas frekvenciájú formátumok szinte senkinek nem állnak rendelkezésre.

DSD formátum

Most figyeljünk a legvitatottabb és a SACD-ben használt minőségi DSD formátumra. Először itt nem impulzuskód-modulációt alkalmazunk, hanem sűrűség-impulzus-modulációt. Ez azt jelenti, hogy a teljes jelet mind az amplitúdóban, mind az időben egybites értékek áramlása kódolja..

Ebből következik, hogy a kvantálás szimmetrikus a diszkretizációval, ezért a kvantálási zaj megegyezik a mintavételi zajjal. Mind ez, mind a másik (ebben az esetben egy méret) érdekes.

Tehát kezdjük el ... DSD

DSD64

• 2.822.400 Hz 1 bit
• 22050 Hz 128p (7b) -42dB
• 11025 Hz 256p (8b) -48 dB
• 5512 Hz 512p (9b) -54dB
• 2756 Hz 1024p (10b) -60 dB
• 20 Hz 141120p (18b) -108dB

A számítási eredmények lenyűgözőek - ez valóban kiváló minőségű formátum! Magas frekvenciák esetén viszonylag alacsony a zajszint, közepes frekvenciákon ez a mutató még jobb, alacsony frekvenciákon a minőség általában meghaladja a dicséretet. Magas frekvenciákon a kezdeti DSD formátum még a WAVE 768 000 Hz-et is hátrahagyja!.

Fenn kell tartani a magasabb mintavételi gyakoriságú DSD formátumot

DSD128

• 5.644.800 Hz 1 bit
• 22050 Hz 256p (8b) -48 dB
• 11025 Hz 512p (9b) -54dB
• 5512 Hz 1024p (10b) -60 dB
• 2756 Hz 2048p (11b) -66dB
• 20 Hz 282240p (19b) -114dB

DSD256

• 11,289,600 Hz 1 bit
• 22050 Hz 512p (9b) -54dB
• 11025 Hz 1024p (10b) -60 dB
• 5512 Hz 2048p (11b) -66dB
• 2756 Hz 4096p (12b) -72dB
• 20 Hz 564480 (20b) -120 dB

DSD512

• 22.579.200 Hz 1 bit
• 22050 Hz 1024p (10b) -60 dB
• 11025 Hz 2048p (11b) -66dB
• 5512 Hz 4096p (12b) -72dB
• 2756 Hz 8192p (13b) -78dB
• 20 Hz 1128960p (21b) -126 dB

A táblázatból kiderül, hogy a frekvencia növelése a DSD formátumban ésszerű a magas frekvenciák minőségére (az alacsonyabbokat a minőség túllépésével rögzítik).

Az eredmény:

• A hangvisszaadó berendezések gyártói meghatározzák a dinamikus kvantálási tartományt, a kapcsolódó jel-zaj arányt, és nem jelzik a fáziszaj nagyságát (mintavételi hiba).
• Második következtetés. Az állítólagos nagyteljesítményű formátumok, az impulzuskód modulációval, részben mítosz.
• És utoljára - A DSD formátumok valóban előnyei vannak a minőségnek a szabványos formátumokhoz képest.

A jövőben valószínűleg a digitális elektronika továbbfejlesztésével elérhetőek lesznek nagyon magas mintavételi gyakoriságú és alacsony fázisú zajú audio formátumok, de egyelőre a választás nem túl nagy, és figyelmet kell fordítani a DSD-re. Természetesen ez nem a DSD és a SACD =) hirdetése, de a választás a tiéd.