DSD

DSD（Direct Stream Digital）『直接比特流數字』，它是Sony與Philips在1996年宣佈共同發展的高解析數字音響規格， DSD新技術與DVD的音響技術指針競爭，用1bit比特流的方式取樣，採樣率2.8224MHz（CD 44.1kHz取樣的64倍）的高取樣方式，直接把模擬音樂訊號波形以脈衝方式轉變為數字訊號，以將近四倍於CD的空間，儲存音樂，因此可以提供更為優秀的聲音效果，由於取樣次數高，所以取樣過的波形很圓順，比較接近原來的模擬波形。再者由於不採用多位，省去位轉換程序，降低了因為數字濾波而可能產生的失真與噪聲。還有，由於不像多位系統般容易（位愈高就愈容易）受到電源或外部干擾的影響，因此理論上質量會比較穩定。當前的SACD player，兼容性，無論您是DSD支持者或是傳統CD的擁護者，都將是雙贏的局面。 SACD(Super Audio CD)是新一代數碼音響規格，以超高速取樣(2.8224MHz，為CD的64倍)聲音以0和1連續的量子化，可聽頻域的動態範圍約為120dB，可能收錄頻域約1000kHz，結合了傳統模擬的温暖及超高的分辨率，Chesky獨家呈現的96k/24bit技術高水平音效，絕對讓重視音響效果的您，有超值的視聽感受。 SACD多聲道的音質包含了6個獨立的音軌，每一個音軌都可以讀到沒有經過任何壓縮而完整的DSD規格(Full DSD Bit Rate)，也就是説，您的每一支喇叭都可以聽到立體環繞的效果(一般的DVD由於經過壓縮，所以僅能聽到96K/24Bit的音質)。 ^[1] 

DSD與線性PCM的區別

PCM（Pulse-Code Modulation，脈衝編碼調製）是最為常見的一種音頻編碼格式,什麼wav,ape,flac,mp3等等幾乎所有常見音頻都是PCM編碼格式。

其原理簡單來説,先準備好一組規定電平值(對於電平這個概念,可以簡單地等同理解為電壓),如-3,-2,-1,0,1,2,3等等,每個值給一個編號,就像ABCD這樣,不過我們給這些電平值使用二進制的編號(就是000 001 010 等等)。

然後從先前的那組規定電平內,採用四捨五入的辦法找出最接近採樣電平的值,然後記錄下來這個最接近值的編號，然後進行下一次採樣..如此反覆,就能用一組二進制編號(也就是數字信號)把麥克風過來的原始模擬信號給記錄下來了,記錄下來的數字信號就是PCM了。

上面的整個過程就是常説的ADC編碼過程,錄音室裏的錄音過程就是這樣了。

這整個過程中輸出信號與輸入信號間的差叫做量化誤差.量化誤差對於信號而言是一種噪聲,所以也被稱為量化噪聲。

PCM就是這樣,每個採樣點都是去度量一個絕對值,採樣點之間相互獨立無關聯。

對於CD中使用的16bit 44.1kHz的PCM，就是對信號每秒鐘取樣44100次，然後用一組65536（就是16bit，2的16次方）個值的規定電平去度量取樣電平，在這麼高的取樣頻率和16位規定電平的精度下，記錄下來的信號和原信號已經是非常之接近的了(至少大部分人耳分辨不出區別了)。

我們還可以通過加大取樣率和增加規定電平的精度來更好的記錄原信號，比如常見的24bit 88.2kHz，96kHz,192kHz,以及32bit 96khz。

但是PCM這種方式還是有瓶頸,量化噪聲平均分佈在全部頻段上,就算繼續極大地提升精度和採樣率,也難以減少更多的噪聲了。

為了全面改善脈衝編碼調製數字音頻技術，獲得更好的聲音質量，就需要有新的技術來替換,於是我們有了DSD。

對於16bit PCM，每記錄一個採樣點需要用到16bit數據，但是DSD對於每一個採樣點，用1bit就可以記錄，也就是説，僅僅用表示“否”的“0”和表示“是”的“1”去記錄這一個採樣點的電平值。

DSD的編碼過程中,對信號進行量化的方式和PCM完全不一樣。

此處引入Δ調製概念，,不像PCM那樣用一組規定電平值去度量，而是隻使用一個固定值"Δ"去度量原始信號.依然是隔一段固定時間取一次樣,每次取樣得到的電平會拿來與上一次取樣的信號進行比較,如果其插值大於Δ,則輸出"1",如果插值小於Δ或者為負數,則輸出"0".於是就這樣,每個採樣點就能以1bit的形式被記錄下來。

Δ調製有着一個缺點,就是隨着輸入模擬信號的頻率增高,信噪比會急劇下降.我們可以通過減小Δ的值,並且增大采樣率,來控制量化噪聲.

DSD的主體思想就是這樣,每一個採樣的值是上一個採樣的相對值,前後採樣點相互連繫密不可分.這種量化方式的思想因為其連續性,更加接近自然中的聲音(聲音信號就是一連串的,單獨一個點毫無意義)。

為了克服Δ調製的缺陷,發展出了∑-Δ調製器(Sigma-Delta Modulator)

如圖1,如果我們在信號的輸入端再加一個差分器,信號從差分器正相輸入,然後通過一個積分器,然後到Δ調製器(A/D),把Δ調製後的結果進行一次D/A轉換,並且延時輸入到差分器的反相端作為反饋,這就是一個完整的∑-Δ調製器了。

整體的量化方式思路還是和Δ調製類似,不過反饋回差分器反相輸入端的電平為整個信號的最大值或最小值(即Δ調製輸出1,則反饋回Vmax,輸出0,則反饋回Vmin,兩者均為固定值),就是説積分器積分的是輸入電平與最高/低電平的差值,然後我們再對積分後結果進行一次Δ調製(可以把原信號當成是某函數f(x)的導數,然後我們對f(x)來進行Δ調製量化,這樣也許會更好理解一點)。

這樣一來,量化的對象就變成了當前信號電平和先前所有差值和的差值,量化電平不再會受頻率影響,最大量化範圍直接取決於電平值。

反饋中加入的延時電路使得∑-Δ調製器有着噪聲整形的特徵,一階的∑-Δ調製器的噪聲整形效果不明顯,但是我們可以把多階∑-Δ調製器疊加到一起,使得噪聲整形效果達到一個較高水平.這個噪聲整形的具體結果就是,量化噪聲總體量沒有變,但是不是平均分佈在所有頻段上,低頻段的量化噪聲會較少,而高頻的量化噪聲會較多.也就是説,量化噪聲被"推擠"到了高頻中.在音頻應用中,大部分量化噪聲被推擠到了遠超過20kHz的高頻,也就是人耳聽不到的頻段,利用一個低通濾波就可以很簡單地把這些噪聲給幹掉了。

DSD就是經過了以上的∑-Δ調製而得到的數字信號,如果把這一連串數字信號放在同一標尺上和原始信號相比,會發現數字"0"和"1"隨着信號電頻的增減程度而密度產生相應變化,所以DSD也稱成為是脈衝密度調製（Pulse Density Modulation）。

打個比方,PCM是對着原圖去描點,但是這個描點你再怎麼精確總是會有點小誤差,而DSD就是對着原圖畫輪廓,但是這個輪廓比PCM的描點更精確

雖然DSD比起PCM有着種種優勢,但是有個硬傷,錄音後期混音製作的時候無法使用DSD吶，只有PCM才能做混音處理。

所以幾乎所有的錄音室所用母帶還是PCM格式,混音完成了以後再壓縮成DSD格式,製作成SACD,這個過程實際上已經丟掉了DSD的大半優勢。

不經處理的純DSD直錄音頻,真的是少之又少，多為錄音室的試音產品。

所以説,DSD的路,還非常漫長。