HI-Res audio - format definisi tinggi DSD dan DXD (mitos)

Hi-Res Audio (disingkat HRA) - file musik yang memberikan kualitas suara digital terbaik. Membandingkan format yang terkait dengan audio HI-Res dengan mp3, Anda dapat melihat perbedaan mencolok dalam kualitas suara. Hi-Res Audio adalah potongan di atas kualitas suara compact disc (CD, DVD) dan bahkan banyak format digital terkompresi berkualitas tinggi. Hi-Res Audio dianggap sebagai standar kualitas dalam audio digital.

Perbandingan format perkiraan:

Mari kita bahas proses yang terjadi saat memutar media dan format resolusi tinggi - HI-Res: SACD (SuperAudioCD), format DVD-Audio, DSD dan DXD.

Dalam artikel HI-FI sebelumnya, kami telah membahas mitos yang terkait dengan kualitas suara dari tape recorder, vinyl, tube amp, dan format CD. Saatnya untuk memperhatikan format suara HI-FI modern tanpa kompromi. Saya akan segera meyakinkan pembaca bahwa akan ada lebih sedikit kritik dari pada artikel sebelumnya dan itu tidak berhubungan dengan kualitas suara, tetapi lebih ke masalah teknis.

Saya memperingatkan Anda bahwa artikel ini ditulis untuk pembaca yang paling ingin tahu, untuk pembaca yang tidak siap (tetapi ingin tahu) saya sarankan merujuk ke Wikipedia sebagaimana diperlukan. Untuk pembaca yang kurang ingin tahu, saya sarankan hanya membaca "mitos" dan kesimpulan..

1. Format resolusi tinggi pertama (HI-Res) adalah media SACD;
2. Apa perbedaan antara Modulasi Kode Kepadatan PCM (PDM) dan Modulasi Kode PCM (PCM)?
3. Mitos nomor 1 - Serial DAC (ADC) lebih baik daripada paralel;
4. Dari digital ke analog;
5. Kesimpulan 1. Plus utama dari ADC "paralel" (DAC);
6. Logika dari "serial" ADC (DAC);
7. Kesimpulan 2. Nilai tambah utama dari "serial" ADC (DAC);
8. Mitos nomor 2 - DAC (ADCs) menggunakan konverter paralel atau serial murni;
9. Mitos nomor 3 - 32-bit DAC (ADCs) lebih unggul dalam kualitas daripada yang 24-bit;
10. Mitos nomor 4. Pemain saya memiliki jitter rendah (tinggi);

Lihat juga:

• Rentang dinamis semua format digital, termasuk DSD - mitos dan kenyataan
• Suara Hi-Fi, mitos dan kenyataan - evolusi dan pengembangan suara
• Perbedaan kualitas antara mp3 dan FLAC adalah 192Kbps atau 320Kbps?

1. Format resolusi tinggi pertama (HI-Res) adalah media SACD

Mari kita mulai dengan yang pertama dari format resolusi tinggi (HI-Res) - media SACD. Media itu sendiri tidak menarik bagi kami, ini mirip dengan DVD dalam hal kapasitas dan struktur fisik, format penyimpanan informasi audio DSD menarik..

Informasi dalam format ini berbeda dari semua format lain oleh metode pengkodean dan menggunakan "Pulse Density Modulation" (PDM) sebagai lawan dari PCM (Pulse Coding Modulation) yang biasanya digunakan dalam pengkodean audio.

1.1 Apa arti semua transformasi ini??

Untuk mewakili suara digital, modulasi kode berdenyut paling sering digunakan, di mana sinyal analog asli dikonversi oleh ADC (Analog to Digital Converter) atau ADC (Analog to Digital Converter) ke aliran serial digit. Dia melakukan ini secara ketat sesuai dengan frekuensi kuantisasi yang diberikan (untuk CD, frekuensi kuantisasi adalah 44100 Hz) - dengan frekuensi inilah ADC mengukur amplitudo (intensitas) gelombang suara dan mengkodekan hasil pengukuran dengan digit.

Ini terjadi sesuai dengan kapasitas ADC (indikator penting kedua kualitas ADC), dalam kisaran 0 hingga 65535 untuk ADC 16-bit, dalam kisaran 0 hingga 16,7 juta untuk 24-bit dan dari 0 hingga 4 miliar untuk 32-bit ADC.

Jelas di sini bahwa bahkan sedikit peningkatan kedalaman bit (bitness) dari ADC mengarah pada peningkatan tajam (eksponensial) dalam kualitas dan akurasi pengkodean audio.

Proses konversi terbalik terjadi menggunakan DAC (Digital ke Analog Converter) atau DAC (Digital ke Analog Converter) - aliran sekuensial digit dengan frekuensi kuantisasi yang diberikan dikonversi ke nilai tekanan suara. Secara alami, semakin tinggi kedalaman bit audio digital, dengan adanya konversi yang sesuai, semakin akurat sinyal analog dipulihkan dan kualitas suara lebih tinggi.

2. Apa perbedaan antara Modulasi Kode Kepadatan PCM (PDM) dan Modulasi Kode PCM (PCM)?

Kami meninjau PCM Pulse Code Modulation (PCM). Ini mengubah audio ke CD, DVD-audio, DXD. Apa perbedaan antara PCM Density Code Modulation (PDM)? dari Pulse Code Modulation PCM (PCM)?.

Perbedaan dalam metode konversi sinyal analog dan sebaliknya digital ke analog, dalam metode digital menyimpan informasi.

Penyimpanan informasi untuk suara tidak masalah. Kami hanya mencatat bahwa untuk menyimpan audio dalam SACD (DSD), bit stream digunakan, bukan multi-bit digit, dalam rentang dari 0 hingga 1, yaitu sinyal biner. Yang penting adalah bagaimana analog dikonversi menjadi digital dan sebaliknya..

Mulai saat ini, kebingungan dan mitos dimulai 🙂 Faktanya adalah ada konverter analog-ke-digital (digital-ke-analog) “seri” dan “paralel”.

3. Mitos No. 1 - Serial DAC (ADC) lebih baik daripada paralel

Mitos # 1 - Kualitas penyandian frekuensi tinggi satu bit lebih baik daripada kualitas penyandian multi-bit...

Untuk memahami hal tersebut di atas, kami mempertimbangkan logika konverter "paralel" dan "seri". Mari kita mulai dengan mendigitalkan sinyal analog - logika ADC.

Jadi, ADC paralel “mengukur” sinyal analog dan mengubahnya menjadi digital.

3.1 Bagaimana konversi analog-ke-digital terjadi?

Pada input ADC, ada sirkuit "pembanding", artinya adalah sebagai berikut - untuk membandingkan sinyal referensi (misalnya, 1 volt, tetapi tegangan awal biasanya diambil sama dengan setengah dari nilai maksimum dari sinyal yang diukur) dengan yang masuk diukur.

Jika sinyal yang diukur kurang dari sirkuit referensi, itu menghasilkan sinyal logis "minus" (logis 0), dan jika lebih dari "plus" (logis 1). Sesuai dengan sinyal logis ini, nilai perubahan tegangan referensi - itu menggandakan atau menggandakan dari nilai sebelumnya, tergantung pada apakah sinyal yang diukur lebih besar atau lebih kecil dari referensi. Pada saat yang sama, angka disimpan dalam register digital (awalnya sama dengan setengah dari rentang pengukuran) dan dibagi atau dikalikan dengan 2, berdasarkan perbandingan sinyal referensi dengan sinyal yang diukur oleh komparator..

Kemudian pengukuran terjadi lagi dan seterusnya dari pengukuran paling "kotor" ke yang paling "halus", dengan setiap langkah, nilai tegangan referensi secara bertahap akan mendekati nilai yang diukur. Jumlah yang disimpan dalam register juga akan "disempurnakan" secara berurutan - dari angka tertinggi (nilai "kasar") ke terendah (nilai "akurat").

Jumlah pengukuran sama dengan kapasitas sirkuit ADC, misalnya, untuk 16-bit akan ada 16 pengukuran-perbandingan-langkah. Inilah yang disebut "metode perkiraan berturut-turut." Logika ini bagus karena jumlah pengukuran untuk akurasi tinggi kecil dan sama dengan kedalaman bit. Dengan cara ini:

• Untuk mengukur sinyal dengan akurasi 0 hingga 65535, Anda tidak perlu langkah 65535, tetapi hanya 16.
• Hanya perlu 24 langkah untuk mengukur dengan akurasi dari 0 hingga 16,7 juta.

Untuk sirkuit ADC, komponen frekuensi relatif rendah dapat digunakan dengan cara ini, ini menyederhanakan, mengurangi biaya sirkuit, meningkatkan akurasinya (karena variasi yang lebih kecil dalam parameter komponen).

4. Dari digital ke analog

Konversi terbalik dari sinyal digital ke analog (DAC) lebih mudah. Kami memiliki satu set paralel pin mikrocircuit di mana jumlah pin sama dengan kedalaman bit dari sinyal yang dikonversi. Setiap bit masih berupa sinyal digital, memiliki nilai yang sama (voltase). Sinyalnya masih paralel-digital. Kemudian, sirkuit "R-2R" (resistansi atau resistor) dihubungkan ke setiap terminal, dan dengan demikian tegangan tertinggi sesuai dengan debit tertinggi, dan terendah. Akibatnya, kombinasi bit signifikan melewati rantai "R-2R" dicampur menjadi satu sinyal analog. Pada akhirnya adalah filter high-pass. Itu saja =)

5. Kesimpulan 1. Nilai tambah utama dari "parallel" ADC (DAC)

Ini beroperasi pada frekuensi yang relatif rendah, sehingga mencapai akurasi tinggi. Intinya adalah bahwa semua frekuensi terbentuk dari frekuensi sangat tinggi resonator kuarsa, yang kemudian dibagi oleh sirkuit "pembagi", ke frekuensi yang lebih rendah dari sirkuit digital. Bersamaan dengan pembagian frekuensi superhigh, pembagian (reduksi) dari kesalahan (penyimpangan) frekuensi dari teoretis terjadi. Semakin tinggi koefisien divisi dan semakin rendah frekuensi akhir, semakin akurat frekuensi output.

Karenanya, komponen dan sirkuit frekuensi rendah lebih akurat daripada komponen frekuensi tinggi..

6. Logika "serial" ADC (DAC)

Dalam ADC serial, kami sudah memiliki pembanding yang membandingkan sinyal referensi (referensi) dengan yang diukur. Berikutnya adalah perbedaan dalam logika kerja.

Register digital (memori buffer) menyimpan angka yang sama dengan nilai sinyal referensi. Setelah pengukuran selanjutnya dari sinyal analog oleh komparator, ia mengeluarkan angka 1 jika pengukuran di atas standar dan 0 jika lebih rendah. Kemudian sinyal referensi menjadi bukan 2 kali sinyal lebih tinggi atau lebih rendah, tetapi satu unit lebih besar atau lebih kecil. Pada saat yang sama, tidak satu digit sama dengan standar ditulis ke memori, tetapi bit 1 jika pengukuran lebih atau 0 jika kurang.

Faktanya, kita memiliki logika serial (dan sirkuit) ADC yang lebih sederhana, dibandingkan dengan paralelnya.

Alih-alih pendekatan sekuensial, fiksasi (rekaman) pendekatan langkah demi langkah digunakan di sini. Untuk mengukur rentang 16 bit dari 0 hingga 65535, kita membutuhkan 65535 langkah (dan bukan 16). Karenanya, untuk konversi 24-bit, kita akan membutuhkan 16,7 juta langkah. Pada output ADC seperti itu, aliran bit berurutan direkam di mana nilai analog dari intensitas gelombang suara sama dengan "kepadatan" dari arus satu dan nol. Jika ada lebih banyak unit, maka tegangan (intensitas) lebih tinggi, dan jika nol lebih rendah. Semuanya sangat sederhana.

6.1 Konversi digital-ke-analog terbalik, secara seri

Konversi digital-ke-analog terbalik (DAC) juga sederhana. Pada output dari sinyal digital satu-bit, ada kapasitansi (kapasitor), yang diisi oleh nol dan satu, dengan nilai yang berbeda, tergantung pada kepadatan nol dan yang. Pada akhirnya setelah kapasitansi adalah filter high-pass dan output analog.

7. Kesimpulan 2. Nilai tambah utama dari "serial" ADC (DAC)

Menggunakan sirkuit yang lebih sederhana dengan komponen lebih sedikit. Nilai ketidakakuratan dalam semua komponen jalur analog diakumulasikan menjadi satu kesalahan besar yang umum. Semakin sedikit komponen dalam rangkaian analog, semakin akurat ADC (DAC) dan suara yang lebih baik.

8. Mitos No. 2 - dalam DAC (ADC) murni digunakan konverter paralel atau serial

Pembaca yang penuh perhatian mencatat bahwa ada kontradiksi dalam kesimpulan 1 dan 2 =). Pada kenyataannya, semuanya lebih sederhana. Dalam praktiknya, kombinasi metode ini digunakan.. Seluruh rentang amplitudo dari sinyal analog dibagi menjadi subbands (pemrosesan paralel) dan kemudian dikodekan secara berurutan. DAC "hibrid" (ADC) seperti itu adalah yang paling luas.

Saat bermain SACD, DAC single-bit sepenuhnya sekuensial sebenarnya digunakan. Tetapi seperti yang telah kita ketahui, nilai tambah ini bertentangan dengan frekuensi tinggi dari rangkaian DAC =). Ketika berbicara tentang kualitas tinggi SACD, itu berarti kualitasnya lebih tinggi dibandingkan dengan CD.

9. Mitos No. 3 - 32-bit DAC (ADC) mengungguli yang 24-bit

Realitas, seperti biasa, sangat membuat kita dari maxima teoretis ke bumi.

Paling sering, tidak ada DAC nyata yang beroperasi dengan akurasi 32 bit di peralatan reproduksi suara rumah tangga (bahkan HI-FI) =). Biasanya semuanya dibatasi hingga 24 bit. Tapi saya segera meyakinkan pembaca bahwa di studio rekaman, kapasitas digitalisasi sinyal jarang melebihi 24 bit, dan jika tidak lebih dari itu. Margin dalam kedalaman bit (akurasi) audio diperlukan untuk mengedit konten digital, karena apa yang disebut kesalahan pengeditan menumpuk selama pengeditan. Kami sudah menyebutkan ini di ulasan sebelumnya..

Mari kita pertimbangkan satu lagi, mitos terakhir dan spekulasi tentang topik ini..

10. Nomor mitos 4. Di pemutar saya, jitter rendah (tinggi)

Waktu yang terkait dengan tanggal jitter digital tinggi kembali ke tahun 90-an dan awal 00-an. Ketika sirkuit mikro masih belum begitu "besar" dalam kompleksitas sirkuit dan produsen menyelamatkan semuanya. Lalu ada perbedaan.

Pada titik inilah serial DAC untuk SACD memiliki keunggulan dibandingkan paralel low-cost DAC =). Tetapi pada masa itu bahkan ada DAC untuk CD dengan kedalaman kurang dari 16 bit =). Sekarang kekurangan ini hanya ditemukan di peralatan termurah, yang tidak ada hubungannya dengan HI-FI. Meskipun ... ini masih ditemukan di smartphone =).

Jadi, jika Anda suka musik, lebih baik dapatkan pemain berkualitas tinggi untuk ini =)

• 15 pemain terbaik TOP;
• TOP 15 kartu suara terbaik;
• TOP 15 headphone terbaik;

Hormat kami, Andrey Teplyakov.