HI-Res zvok - formata visoke ločljivosti DSD in DXD (miti)

Hi-Res Audio (okrajšana HRA) - glasbene datoteke, ki zagotavljajo najkakovostnejši digitalni zvok. Če primerjate obliko zvoka HI-Res z glasbo mp3, lahko opazite presenetljivo razliko v kakovosti zvoka. Hi-Res Audio je višji kot kakovost zvoka kompaktnih diskov (CD, DVD) in celo številnih visokokakovostnih stisnjenih digitalnih formatov. Hi-Res Audio velja za standard kakovosti digitalnega zvoka.

Približna primerjava formata:

Pogovorimo se o procesih, ki se pojavljajo pri predvajanju medijev in formatov visoke ločljivosti - HI-Res: SACD (SuperAudioCD), DVD-Audio, DSD in DXD formati.

V prejšnjem članku HI-FI smo že opisali mite, povezane s kakovostjo zvoka snemalnikov, vinila, ojačevalcev in oblike CD. Čas je, da bodite pozorni na brezkompromisne zvočne formate sodobnega HI-FI. Takoj bom bralce prepričal, da bo manj kritik kot v prejšnjem članku in se ne nanaša na kakovost zvoka, ampak bolj na tehnična vprašanja.

Opozarjam vas, da je članek napisan za najbolj radovedne bralce, za nepripravljenega bralca (a radoveden) priporočam, da se po potrebi sklicuje na Wikipedijo. Za manj radovedne bralce priporočam branje le "mitov" in zaključkov..

1. Prvi format visoke ločljivosti (HI-Res) so mediji SACD;
2. Kakšna je razlika med modulacijo PCM gostote PCM (PDM) in modulacijo PCM impulzne kode (PCM)?
3. Mit št. 1 - Serijski DAC (ADC) je boljši od vzporednega;
4. Od digitalnega do analognega;
5. Sklep 1. Glavni plus "vzporednega" ADC (DAC);
6. Logika "serijskega" ADC (DAC);
7. Sklep 2. Glavni plus "serijskega" ADC (DAC);
8. Mit številka 2 - DAC (ADC) uporabljajo čisto vzporedne ali serijske pretvornike;
9. Mit številka 3 - 32-bitni DAC-ji (ADC) so kakovostnejši od 24-bitnih;
10. Mit 4. Moj igralec ima nizko (visoko) tresenje;

Glej tudi:

• Dinamični razpon vseh digitalnih formatov, vključno z DSD - miti in resničnostjo
• Zvok Hi-Fi, miti in resničnost - evolucija in razvoj zvoka
• Razlika v kakovosti mp3 in FLAC je 192Kbps ali 320Kbps?

1. Prvi format visoke ločljivosti (HI-Res) je medij SACD

Začnimo s prvim formatom visoke ločljivosti (HI-Res) - mediji SACD. Sam medij nas ne zanima, podoben je DVD-ju po zmogljivosti in fizični zgradbi; zanimiv je format shranjevanja zvočnih informacij DSD.

Informacije v tej obliki se razlikujejo od vseh drugih formatov po načinu kodiranja in uporabljajo "Pulse Density Modulation" (PDM) v nasprotju s PCM (Pulse Coding Modulacija), ki se običajno uporablja pri kodiranju zvoka.

1.1 Kaj pomenijo vse te transformacije??

Za predstavljanje digitalnega zvoka se najpogosteje uporablja impulzna modulacija, v kateri izvirni analogni signal pretvori ADC (Analogno v digitalni pretvornik) ali ADC (analogni v digitalni pretvornik) v serijski tok števk. To stori strogo v skladu z določeno kvantizacijsko frekvenco (za CD je frekvenca kvantizacije 44100 Hz) - prav s to frekvenco ADC meri amplitudo (intenzivnost) zvočnega vala in rezultat merjenja kodira s številko.

To se zgodi v skladu s kapaciteto ADC (drugi pomemben kazalnik kakovosti ADC), v območju od 0 do 65535 za 16-bitni ADC, v območju od 0 do 16,7 milijona za 24-bitni in od 0 do 4 milijard za 32-bitni ADC.

Tu je očitno, da že majhno povečanje bitne globine (bitness) ADC vodi do ostrega (eksponentnega) povečanja kakovosti in natančnosti kodiranja zvoka.

Povratni postopek pretvorbe se zgodi z uporabo pretvornika DAC (digitalni v analogni pretvornik) ali DAC (digitalni v analogni pretvornik) - zaporedni tok števk z dano frekvenco kvantizacije se pretvori v vrednost zvočnega tlaka. Seveda, večja kot je globina bitja digitalnega zvoka ob ustrezni pretvorbi, bolj natančno se obnovi analogni signal in višja je kakovost zvoka.

2. Kakšna je razlika med modulacijo kode gostote PCM (PDM) in modulacijo PCM impulzne kode (PCM)?

Pregledali smo modul impulzne kode PCM (PCM). To pretvori zvok v CD, DVD-avdio, DXD. Kakšna je razlika med modulacijo kode gostote PCM (PDM)? iz modulacije impulzne kode PCM (PCM)?.

Razlike v načinu pretvorbe analognega signala in obratno v digitalni analogni signal v digitalnem načinu shranjevanja informacij.

Shranjevanje informacij za zvok ni pomembno. Opažamo le, da se za shranjevanje zvoka v SACD (DSD) uporablja bitni tok, ne več bitne števke, v območju od 0 do 1, to je binarni signal. Pomembno je, kako analog pretvoriti v digitalno in obratno..

Od tega trenutka se začnejo zmeda in miti 🙂 Dejstvo je, da obstajajo "serijski" in "vzporedni" analogno-digitalni (digitalno-analogni) pretvorniki.

3. Mit št. 1 - Serijski DAC (ADC) je boljši od vzporednega

Mit 1 - Enobitna kakovost visokofrekvenčnega kodiranja je boljša od več bitne...

Da bi razumeli zgoraj navedeno, upoštevamo logiko "vzporednih" in "serijskih" pretvornikov. Začnimo z digitalizacijo analognega signala - logike ADC.

Torej vzporedni ADC "meri" analogni signal in ga pretvori v digitalni.

3.1 Kako nastane analogno-digitalna pretvorba?

Na vhodu ADC obstaja vezje "primerjalnika", katerega pomen je naslednji - primerjati referenčni signal (na primer 1 volt, vendar se začetna napetost običajno vzame kot polovica največje vrednosti izmerjenega signala) z dohodnim izmerjenim.

Če je izmerjeni signal manjši od referenčnega vezja, ustvari logični signal "minus" (logični 0), če je večji od "plus" (logično 1). V skladu s tem logičnim signalom se vrednost referenčne napetosti spremeni - ali se podvoji ali podvoji od prejšnje vrednosti, odvisno od tega, ali je bil izmerjeni signal večji ali manjši od referenčnega. Hkrati se v digitalnem registru shrani številka (prvotno enaka polovici izmerjenega obsega) in se deli ali pomnoži z 2 na podlagi primerjave referenčnega signala z izmerjenim signalom s primerjalnikom.

Potem se meritev ponovno izvede in tako naprej od najbolj "bruto" do najbolj "subtilnih", z vsakim korakom se vrednost referenčne napetosti postopoma približa izmerjeni vrednosti. Številka, shranjena v registru, bo tudi zaporedno „rafinirana“ - od najvišjih številk („grobih“) do najnižjih („natančnih“ vrednosti).

Število meritev je enako zmogljivosti vezja ADC, na primer, za 16-bitno bo 16 meritev-primerjav-korakov. To je tako imenovana "metoda zaporednega približevanja". Ta logika je dobra v tem, da je število meritev za visoko natančnost majhno in enako globini bitov. Na ta način:

• Za merjenje signala z natančnostjo od 0 do 65535 ne potrebujete 65535 korakov, ampak samo 16.
• Za natančnost merjenja od 0 do 16,7 milijona je potrebnih le 24 korakov.

Za vezje ADC lahko na ta način uporabimo sorazmerno nizkofrekvenčne komponente, kar poenostavi, zmanjša stroške vezja, poveča njegovo natančnost (zaradi manjšega spreminjanja parametrov komponent).

4. Od digitalnega do analognega

Inverzna pretvorba iz digitalnega v analogni signal (DAC) je lažja. Imamo vzporedni niz zatičev mikro vezja, v katerih je število nožic enako bitni globini pretvorjenega signala. Vsak bit je še vedno digitalni signal, ima enako vrednost (napetost). Signal je še vedno paralelno-digitalni. Nato se na vsak terminal priključi vezje R-2R (upor ali upor) in tako največja napetost ustreza najvišjemu razelektritvi in ​​najnižjemu. Kot rezultat, se kombinacija pomembnih bitov, ki se preidejo skozi verigo "R-2R", pomeša v en analogni signal. Na koncu je visokofrekvenčni filter. To je vse =)

5. Zaključek 1. Glavni plus "vzporednega" ADC (DAC)

Deluje na razmeroma nizki frekvenci, s čimer dosega visoko natančnost. Bistvo je, da so vse frekvence oblikovane od ultra visoke frekvence kremenčevega resonatorja, ki se nato deli z vezji "delilnika", na nižjo frekvenco digitalnega vezja. Skupaj z delitvijo superviške frekvence pride tudi do delitve (zmanjšanja) napake (odstopanja) frekvence od teoretične. Višji koeficient delitve in nižja je končna frekvenca, bolj natančna je izhodna frekvenca.

Skladno s tem so nizkofrekvenčne komponente in vezja natančnejša od visokofrekvenčnih..

6. Logika "serijskega" ADC (DAC)

V serijskem ADC-ju že imamo primerjalnik, ki primerja referenčni signal (referenco) z izmerjenim. Sledijo razlike v logiki dela.

Digitalni register (pomnilnik pomnilnika) shrani številko, ki je enaka vrednosti referenčnega signala. Po naslednji meritvi analognega signala s primerjalnikom odda številko 1, če je bila meritev nad standardom, in 0, če je nižja. Nato referenčni signal postane ne 2-krat večji ali nižji signal, ampak ena enota večja ali manjša. Hkrati se v pomnilnik ne zapiše številka, enaka standardu, ampak bit 1, če je bila meritev več ali 0, če je bila manjša.

Pravzaprav imamo enostavnejšo serijsko logiko (in vezje) ADC-ja v primerjavi z vzporednico.

Namesto zaporednega približevanja se tukaj uporablja fiksacija (beleženje) približevanja po korakih. Za merjenje razpona 16 bitov od 0 do 65535 bomo potrebovali 65535 korakov (in ne 16). V skladu s tem bomo za 24-bitno pretvorbo potrebovali 16,7 milijona korakov. Na izhodu takega ADC se zapiše zaporedni bitni tok, v katerem je analogna vrednost jakosti zvočnega vala enaka "gostoti" toka enot in ničel. Če je več enot, je napetost (intenziteta) višja in če so ničle nižje. Vse je zelo preprosto.

6.1 Inverzivna digitalna analogna pretvorba, zaporedno

Tudi obratna digitalno-analogna pretvorba (DAC) je preprosta. Na izhodu en bitnega digitalnega signala je kondenzator (kondenzator), ki ga polnijo ničle in enake, z drugačno vrednostjo, odvisno od gostote ničel in enot. Konec kapacitivnosti je na koncu visokofrekvenčni filter in analogni izhod.

7. Zaključek 2. Glavni plus "serijskega" ADC (DAC)

Uporablja enostavnejše vezje z manj sestavnimi deli. Vrednosti nenatančnosti v vseh komponentah analogne poti se zbirajo v eno skupno veliko napako. Manj je komponent v analognem vezju, bolj natančen je ADC (DAC) in boljši zvok.

8. Mit št. 2 - v DAC (ADC) se uporabljajo čisto vzporedni ali serijski pretvorniki

Pozorni bralec je ugotovil, da v sklepih 1 in 2 obstaja protislovje =). V resnici je vse bolj prozaično. V praksi se uporablja kombinacija teh metod.. Celoten amplitudni razpon analognega signala je razdeljen na podposti (vzporedna obdelava) in nato podvržen zaporednemu kodiranju. Takšni "hibridni" DAC (ADC) so najbolj razširjeni.

Pri predvajanju SACD se dejansko uporablja popolnoma zaporedni enobitni DAC. Toda kot smo že ugotovili, je ta plus v nasprotju z visoko frekvenco vezja DAC =). Ko govorimo o visoki kakovosti SACD, to pomeni njegovo višjo kakovost v primerjavi s CD-jem.

9. Mit št. 3 - 32-bitni DAC-ji (ADC) prekašajo 24-bitne

Resničnost nas, kot vedno, močno prizemljuje od teoretičnih maksimem do zemlje.

Najpogosteje ni dejanskih DAC-ov, ki delujejo z 32-bitno natančnostjo v gospodinjski opremi (tudi HI-FI) za reprodukcijo zvoka =). Običajno je vse omejeno na 24 bitov. Hitro pa želim prepričati bralce, da v snemalnih studiih zmogljivost digitalizacije signala redko presega 24 bitov, če ne več kot to. Za urejanje digitalne vsebine je potrebna velikost (natančnost) bitja zvoka, saj se med urejanjem nabirajo tako imenovane napake pri urejanju. To smo že omenili v prejšnjem pregledu..

Razmislimo še o enem, zadnjem mitu in špekulacijah na to temo..

10. Mit 4. V mojem predvajalniku nizka (visoka) tresenje

Časi, povezani z visoko digitalno tresenjem, segajo v 90. in zgodnja leta 00s. Ko mikrovezja še niso bila tako velika v kompleksnosti vezij, so proizvajalci vse prihranili. Potem je bila razlika.

Na tej točki je imel serijski DAC za SACD prednost pred vzporednim nizkocenovnim DAC =). Toda v tistih dneh so obstajali celo DAC-ji za CD-je z malo globino, manjšo od 16 bitov =). Zdaj te pomanjkljivosti najdemo le v najcenejši opremi, ki nima nič skupnega s HI-FI. Čeprav ... se to še vedno najde pri pametnih telefonih =).

Če vam je všeč glasba, si za to zagotovite kakovostnejši predvajalnik =)

• TOP 15 najboljših igralcev;
• TOP 15 najboljših zvočnih kartic;
• TOP 15 najboljših slušalk;

Lep pozdrav, Andreja Tepljakova.