Rentang dinamis semua format digital, termasuk DSD - mitos dan kenyataan

Pertimbangkan karakteristik seperti: rentang dinamis nyata untuk format DSD, noise fase dan kesalahan pengambilan sampel untuk semua format digital secara umum.

Karakteristik peralatan reproduksi suara sering kali mencakup karakteristik seperti:

• Rentang dinamis dan frekuensi
• Rasio sinyal terhadap noise
• Dll.

Tapi banyak yang terlewat.

• Apa itu diskritisasi;
• Format CD dan format terkaitnya Flac - rentang dinamis nyata;
• Hasil kemurnian rekaman dalam format CD;

• Diskretisasi dalam Flac;
• Format WAVE, dengan laju pengambilan sampel sangat tinggi;

• Diskretisasi format DSD;
• DSD dengan tingkat pengambilan sampel yang lebih tinggi;

• Ringkasan, 3 kesimpulan dan esensi penting dari artikel;

Apa itu diskritisasi?

Pengambilan sampel memisahkan sinyal dari waktu ke waktu (tidak seperti kuantisasi, yang memisahkan amplitudo sinyal). Semua orang tahu apa kedalaman bit audio dan DAC (ADC). Semakin tinggi kedalaman bit informasi audio dan DAC (ADC), semakin tinggi: kualitas, jangkauan dinamis yang lebih baik, dan rasio signal-to-noise.

• Wikipedia - diskritisasi;

Beberapa orang berpikir bahwa kuantisasi pada sumbu waktu, atau lebih tepatnya berbicara - diskritisasi, juga berkontribusi pada rentang dinamis dan membawa gangguan digital (sedikit yang ditulis tentang ini di jaringan).

Kesalahan pengambilan sampel dalam pengertian ini mirip dengan kesalahan kuantisasi - semakin tinggi frekuensi pengambilan sampel dan, dengan demikian, semakin banyak informasi untuk representasi digital dari sinyal, semakin baik kualitasnya. Paling sering, pecinta musik hanya terbatas pada informasi tentang rentang frekuensi (teoritis), tetapi sia-sia! =)

Format CD dan format Flac terkait - rentang dinamis

Pertama, mari kita lihat format CD favorit Anda dan format Flac yang terkait.. Rentang dinamis dihitung sangat sederhana - ini adalah 6dB per 1 bit informasi, dengan modulasi kode pulsa digunakan dalam format ini. Untuk compact disc, kisaran dinamisnya adalah 16bit x 6dB = 96dB. Dengan demikian, besarnya kesalahan kuantisasi sama dengan nilai bit paling signifikan, dan untuk rentang dinamis 16bit derau kuantisasi digital (teoritis) akan menjadi -96dB. Kami telah memeriksa kuantisasi amplitudo dan ini tidak semua karakteristik audio digital.

Dalam ulasan saya sebelumnya, saya sudah berbicara tentang masalah yang terkait dengan diskritisasi audio dalam CD dan rentang frekuensi sebenarnya. Biarkan saya mengingatkan Anda. Rentang CD (teoritis) adalah 20Hz-20.000Hz.

Dengan frekuensi yang lebih rendah, semuanya baik-baik saja. Masalah terjadi ketika digitalisasi frekuensi tinggi. Faktanya adalah bahwa periode maksimum (menurut teorema Kotelnikov-Shannon atau dikenal sebagai "frekuensi Nyquist") frekuensi 22050 Hz akan direkam hanya dalam dua digit. Ini adalah frekuensi pengambilan sampel yang sama dengan CD 44100Hz. Jika kita membandingkan jumlah informasi yang tersedia untuk merekam frekuensi maksimum 22050 Hz dan frekuensi minimum untuk CD 20 Hz, kesimpulan yang sangat penting dan sederhana terlintas dalam pikiran - frekuensi yang berbeda dicatat dengan kualitas yang berbeda.

Juga jelas bahwa jika frekuensi yang lebih rendah direkam dengan kualitas tinggi, maka frekuensi yang lebih tinggi, secara logis, akan direkam dengan kualitas yang buruk. Satu-satunya pertanyaan adalah seberapa buruk kualitas ini..

Untuk menghitung jumlah noise pengambilan sampel, rumus dari kuantisasi estimasi kebisingan sesuai. Pertama, Anda perlu mengetahui nilai periode (integer) dari frekuensi yang diinginkan dan menghitung jumlah bit yang diperlukan untuk meng-encode fase frekuensi. Tabel di bawah ini menunjukkan frekuensi dengan penurunan oktaf, ditambah frekuensi terendah (dikodekan, seperti yang kita ingat dengan kelebihan kualitas), kemudian nilai periode minimal 2p berikut, selanjutnya jumlah unit informasi yang mengkode satu periode frekuensi dan kedalaman bit yang diperlukan untuk menyandikan satu periode pada frekuensi pengambilan sampel ini (batasan jumlah bit per fase hanyalah frekuensi pengambilan sampel). Pada akhirnya, apa yang kita butuhkan diberikan - nilai (teoritis) dari noise fase (kesalahan pengambilan sampel) untuk frekuensi tertentu:

CD 44100 Hz 16bit

• 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

Jadi, nilai-nilai kebisingan pengambilan sampel mengecilkan hati =). Bukan tanpa alasan bahwa produsen perangkat keras tidak menunjukkan karakteristik ini sama sekali.

Total kebersihan CD

Hanya frekuensi rendah dengan rasio signal-to-noise di bawah sekitar -45dB yang direkam secara bersih dalam format CD. Rata-rata akan direkam sudah dengan tingkat kebisingan fase yang tinggi. Pada frekuensi tinggi, praktis tidak ada yang tersisa ... Biarkan saya mengingatkan Anda bahwa kebisingan kuantisasi hanya -96dB adalah apa yang ditunjukkan oleh produsen peralatan dalam deskripsi format.

Mari kita lihat apa yang kita miliki dengan format resolusi tinggi, mari kita mulai dengan Flac:

Flac 96000 Hz 24 bit

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

Flac 192000 Hz 24 bit

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

Dapat dilihat bahwa dengan meningkatnya frekuensi, kualitasnya menjadi lebih baik, tetapi tidak banyak.

Selain itu, pertimbangkan beberapa format WAVE dengan laju pengambilan sampel sangat tinggi

WAVE 384000 Hz 32 bit

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

WAVE 768000 Hz 32 bit

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

Hasilnya sudah jauh lebih baik, tetapi masih belum sempurna. =) Jelas bahwa format dengan frekuensi ultra-tinggi masih belum tersedia untuk hampir semua orang.

Format DSD

Sekarang mari kita perhatikan format DSD kualitas yang paling kontroversial dan digunakan di SACD. Pertama, bukan modulasi kode pulsa digunakan di sini, tetapi modulasi densitas-pulsa. Ini berarti bahwa seluruh sinyal baik dalam amplitudo dan waktu dikodekan oleh aliran nilai satu-bit..

Dari sini dapat disimpulkan bahwa kuantisasi simetris terhadap diskritisasi dan, oleh karena itu, noise kuantisasi akan sama dengan noise sampling. Baik itu maupun yang lain (dalam hal ini satu ukuran) menarik.

Jadi mari kita mulai ... DSD

DSD64

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

Hasil perhitungannya mengesankan - ini benar-benar format berkualitas tinggi! Ada tingkat kebisingan yang relatif rendah pada frekuensi tinggi, pada frekuensi menengah indikator ini bahkan lebih baik, dan pada frekuensi rendah kualitasnya biasanya tidak dapat dipuji. Pada frekuensi tinggi, format DSD awal menyisakan WAVE 768.000 Hz!.

Masih mempertimbangkan format DSD dengan laju pengambilan sampel yang lebih tinggi

DSD128

• 5.644.800 Hz 1 bit
• 22050 Hz 256p (8b) -48dB
• 11025 Hz 512p (9b) -54dB
• 5512 Hz 1024p (10b) -60dB
• 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) -60dB
• 5512 Hz 2048p (11b) -66dB
• 2756 Hz 4096p (12b) -72dB
• 20 Hz 564480 (20b) -120dB

DSD512

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

Tabel menunjukkan bahwa peningkatan frekuensi dalam format DSD masuk akal untuk kualitas frekuensi tinggi (yang lebih rendah dicatat dengan kelebihan kualitas).

Hasilnya:

• Produsen peralatan reproduksi suara menunjukkan rentang kuantisasi dinamis, rasio sinyal-terhadap-noise yang terkait dan tidak menunjukkan besarnya kebisingan fase (kesalahan pengambilan sampel).
• Kesimpulan kedua. Format kinerja tinggi lainnya, dengan modulasi kode pulsa adalah sebagian mitos.
• Dan yang terakhir - Format DSD benar-benar memiliki keunggulan dalam kualitas daripada format standar.

Di masa depan, mungkin dengan pengembangan elektronik digital lebih lanjut, format audio dengan laju pengambilan sampel yang sangat tinggi dan kebisingan fase rendah akan tersedia, tetapi untuk saat ini pilihannya tidak terlalu besar dan perhatian harus diberikan kepada DSD. Tentu saja, ini bukan iklan untuk DSD dan SACD =), tetapi pilihan ada di tangan Anda.