Что такое SACD. SACD - идеальный формат звука - Теория и Практика Psp качество воспроизведения cd дисков

Принцип размещения колонок не отличается от стандартной схемы 5.1. для DVD-Video. SACD 6+1 не существует. Да это и не нужно - для создания ревербераций, эффекта присутствия и звуковых эффектов на некоторых дисках вполне достаточно 2-х (а не 3, как в некоторых DVD-Video) тыловых колонок, ведь сцена всегда перед слушателем, в отличие от кино, где тыловой звук не менее важен, чем фронтальный.

Рекомендуется использовать специальные усилители и колонки с улучшенными частотными характеристиками, которые способен воспроизводить SACD проигрыватель. Многие ведущие производители аппаратуры выпускают проигрыватели SACD. Проигрыватели бывают стерео и многоканальные. Последнее время производится много комбинированных DVDVideo+SACD или DVDVideo+ DVDAudio+SACD.

Разметка поверхности диска

На звуковом CD в центре размещено оглавление или TOC (Table of Contents), а за ним от центра к внешним краям расположены дорожки с записями.

В SACD разметка усложняется. По внешнему краю добавлено поле для записи текстовой и графической информации, а рабочая поверхность, как правило, разбита на две зоны идентичные по содержанию, но записанные в стерео и многоканальном варианте. Это сделано для того, чтобы владельцы стерео SACD проигрывателей могли прослушать диск. Каждая зона содержит не менее 74 минут записи. Диск обозначается так:

Реже существуют диски для воспроизведения только на многоканальных проигрывателях, в этом случае продолжительность звучания диска превышает 2 часа. Такие диски обычно выпускают с образцами записи SACD и тестовыми сигналами (Reference SACD).

Гибридные SACD

Большинство SACD являются гибридными (HYBRID ) или двуслойными дисками, которые можно слушать, как на CD проигрывателях (стерео), так и на SACD проигрывателях. На SACD проигрывателях по умолчанию включается многоканальный режим (Multi, Multi Channel или Surround), если на диске его нет, то двухканальный режим (Stereo). Принудительно диск можно переключить на CD формат, но при этом произойдет потеря в качестве звука. Однако, CD слой на гибридных SACD компакт дисках выполнен с лучшим качеством, чем обычный CD потому, что студийный источник был записан с применением DSD. Прямой перевод данных осуществляется по SBM технологии (Super Bit Mapping) в стандартный для CD 16 разрядный вид c частотой 44.1 KГц.

Гибридный диск состоит из двух слоев толщиной по 0,6 mm. Нижний SACD слой прозрачен для CD проигрывателей, кроме того их лазерный луч сфокусирован дальше и имеет большую длинну волны (780 nm). Луч для считывания SACD отражается уже от нижнего слоя, его размер и длинна волны (650 nm ) меньше, что позволяет плотнее размещать информацию.

Сейчас в мире насчитывается около 500 миллионов CD проигрывателей, поэтому выпуск гибридных SACD является залогом успешного распростанения этого формата.

CD слой на гибридных SACD компакт дисках выполнен с лучшим качеством, чем обычный CD потому, что студийный источник был записан с применением DSD. Прямой перевод данных осуществляется по SBM технологии (Super Bit Mapping Direct - Direct SBM ) в стандартный для CD 16 разрядный вид c частотой 44.1 KГц. SACD запись - это идеальный материал для перехода на любой из других видов цифровых стандартов: например, для перехода от стандарта DSD к частоте CD (44,1кГц) нужно просто произвести деление Bitstream-потока на 64.

Гибридные диски обычно обозначают соответствующими наклейками и надписями:

Статистика пока что не очень благоприятна для новых форматов высокого разрешения. (Recording Industry Association of America) в 2003 году продано 0,4 млн. копий DVD-Audio, 1,3 млн. SACD, 1,5 млн. LP и 745,9 млн. CD. Продажи CD достигли пика в 2000 году и в настоящее время испытывают сильный спад. Возможно, интерес к CD ослабел благодаря феноменальному устойчивому росту формата DVD-Video - 369,6 млн., включая музыкальные DVD в 2003 году.

Даже в наши дни часто случаются курьезы: в 2004 году продавцы в специализированном магазине электроники спрашивают, а имеется ли у клиента в наличии специальный плеер для проигрывания только что купленного SACD диска (это при том, что на обложке диска написано Hybrid, то есть диск содержит и стандартную запись в формате CD-DA).

Каждому понятно, что возможностей для передачи качественного сигнала у форматов высокого разрешения больше. Вопрос лишь в том - насколько больше возможностей и где взять этот качественный сигнал? Всегда ли он присутствует на дисках с красивыми лейблами SACD или DVD-A? Немало споров о качестве форматов лежит именно в этой плоскости.

Рождение форматов

Производители настолько спешили представить потребителям новые форматы, что совершили очень много ошибок на этапе их внедрения, создав тем самым определенную позицию неприятия новых носителей. А именно:

1. Первые SACD были , наиболее распространенного аппаратно-программного профессионального комплекса, работающего в PCM формате. Для обработки DSD потока на этапе мастеринга нужно было обязательно сконвертировать его в PCM, сделать изменения и снова сконвертировать в DSD. Если при должном качественном пересчёте DSD в PCM запись и не сильно страдает, то по крайней мере все рекламируемые теоретические преимущества Direct Stream Digital (т. е. прямой путь сигнала от микрофона в студии до колонок слушателя) явно ставятся под сомнения. К тому же, комплекс ProTools в те годы базировался главным образом на аппаратной обработке, с алгоритмами, рассчитанными по качеству на выходной формат CD-DA. Если же как мастер-фонограммы использовались 16 битные 44100 кГц PCM исходники, качество звучания такого SACD диска могло быть хуже подобной же записи на CD.
2. Первые DVD-A также не могли продемонстрировать чудес качества. Несмотря на то, что большинство из них создавались в разрешении 24 бит 48 кГц, часть была и в 20 бит 48 кГц. Но формат развивался, появились сначала 24 бит 96 кГц стерео дорожки на DVD-A, а потом и мультиканальные дорожки 24 бит 96 кГц.

   Интересное практическое исследование качества DSD SACD и PCM DVD-A . Несмотря на то, что он пришел к выводу о преимуществе PCM 24/192 по точности представления сигнала, на осциллограмме меандра 10 кГц можно видеть идентичность результатов для форматов PCM и DSD. Размытие формы сигнала DSD объясняется наличием ультразвуковых шумов, осреднение картинки по времени произошло благодаря латентности пикселей экрана осциллографа.

   Трудности обработки

   Нужно учесть, что формат DSD более сложен для обработок в отношении управления басом (bass management) и регулировки задержки по фазе для выравнивания звучания в точке расположения слушателя, а также для акустической калибровки системы акустика-помещение для прослушивания. Все ждали DSP процессора для DSD стрима в бытовой технике, SONY анонсировала некоторые новые чипы (CXD9776Q и CXD9722Q), использующие алгоритмы DSD процессинга в своей брошюре в отношении STR-DA9000ES, но… в итоге согласно сервис мануалу все эти регулировки проводятся в PCM (в 9000 модели). Как известно, данная топовая модель не имеет калибровки акустической реакции помещения, хотя вполне могла бы, учитывая обработку в PCM и наличие подобных функций у ближайших конкурентов Pioneer, Yamaha и Denon (подобная регулировка присутствует в 3805 модели, и уже известна новая топовая модель 5805 с подобной регулировкой).

   Таким образом, на данный момент формат DSD с точки зрения наличия необходимых современных решений для производителей аппаратуры менее интересен, и даже сама Сони пока не готова представить рынку полный комплекс обработки DSD сигнала в своей оригинальной форме на уровне потребительских товаров непрофессионального назначения.

   Аналог vs. Цифра

   Винил в качестве источника информации на этапе внедрения CD-DA был сознательно дискредитирован, как качественный источник информации, произошло массовое промывание мозгов за счет маркетинговых средств компаний, заинтересованных в продвижении формата CD-DA. Даже сегодня при правильном воспроизведении формат LP (винил) не просто готов конкурировать с точки зрения качества звука с CD-DA, а, по мнению многих, зачастую превосходит цифру. В чем же причина?

   Еще один важный момент - нельзя забывать, что аналоговые оригиналы для последующей записи на LP обрабатывались, как правило, на аналоговом оборудовании, практически достигшем пика своего развития. Цифровое оборудование для CD-DA было очень несовершенным - низкое разрешение DSP для обработки (часто только 24 бита для 16-битного сигнала CD-DA, что давало округление выходного 32-битного числа при операциях умножения, и, как следствие, цифровые артефакты в выходном сигнале), низкие частоты сэмплирования, отсутствие диттеринга и noise-shaping, лишь позднее добавленных в арсенал CD-DA, высокий уровень джиттера в цифровых аудио-магнитофонах. На аудиофильских студиях было даже принято решение вернуться к аналоговым системам мастеринга.

   Все проблемы подобного типа остались записанными на CD, потому их качество от экземпляра к экземпляру так отличается, хотя вроде бы «цифра есть цифра». Впрочем, такие же или близкие по сути недостатки связаны и с ранними DVD-A и SACD, как известно.

   Зачем нам частоты выше 20 кГц?

   Мы подошли к важному этапу. На разных форумах в спорах о форматах и их качестве, задавался один и тот же вопрос: если человек не способен слышать частоты выше 20-21 кГц то, имея частоту дискретизации 44.1 кГц для CD-DA в соответствие с теорией проблем быть не должно. Зачем нам нужны 50 кГц, 70 кГц и даже 96 кГц, если мы все равно их не услышим? И второе. Если наши колонки по паспорту имеют полосу пропускания 20 Гц - 20 кГц на уровне –3 дБ, то зачем нам DVD-A или SACD? Динамики колонок не смогут воспроизвести необходимый спектр, и, мало того, интермодуляционные составляющие ультразвуковых частот могут попасть в звуковую область и исказить исходный сигнал. Не лучше ли просто не иметь этих ультразвуковых составляющих?

   Вот что говорит об ультразвуковых компонентах спектра уважаемый член сообщества аудиофилов, талантливый инженер Нельсон Пасс:

   «Хотя возможности человеческого слуха крайне низки на частотах выше 20 килогерц, спад ультразвукового спектра создает фазовые и амплитудные эффекты в слышимом диапазоне, например, простой спад (6 децибел на октаву) на частоте 30 килогерц дает фазовый лаг порядка 9% и спад амплитуды сигнала на 0.5 дБ на частоте 10 кГц. Эффекты могут быть не такими значительными, но их заметность на слух нежелательна в оборудовании, качество работы которого оценивается по нейтральности звучания» (). Таким образом, зная о , можно предположить значительное снижение уровня таких искажений в системах с более широким спектром воспроизводимого сигнала (в том числе и при качественном воспроизведении LP).

   Второй момент - если, пытаясь записать (trumpet), в оригинальном сигнале ограничить анти-алиазинг фильтром для спектра CD сигнала в сравнении с таким же фильтром для DVD-A 24 бит 96 кГц сигнала, то разница в фазовых искажениях оригинала по сравнению с записью будет существенной еще до подачи его на колонки. Колонки (правильно спроектированные) имеют достаточно пологую характеристику спада сигнала на ВЧ, зависящую, в основном, от конструкции твитера, а потому вносят менее существенные фазовые искажения, чем фильтр с резким спадом АЧХ, каковым, в частности, является формат CD-DA для сигналов с широкополосным спектром.

   Всё это ставит под сомнение обоснованность выбора частоты дискретизации 44.1 кГц для точной передачи сигнала в полосе 20 кГц. В то же время повышение частоты дискретизации до 96 или 192 кГц и сохранение бОльшей полосы спектра для последующей плавной аналоговой фильтрации является примером хорошего инженерного решения и, к счастью, не являются хоть сколько-нибудь сложной задачей, так как современные преобразователи в большинстве случаев работают в режиме оверсемплинга. Кстати, в том числе эта идея очень активно использовалась компанией SONY при раскрутке формата SACD.

   Попытки анализа спектра DVD-A и SACD

   А что же говорит наука о разнице в звучании DVD-A и SACD по сравнению с CD-DA и причинах наличия или отсутствия такой разницы? Обратимся к , наряду с Jim Fosgate одного из главных «моторов» в теории многоканального звука, человека, подарившего миру Лексиконовскую систему Logic7.

   Уважаемый профессор провел серьезные исследования и обнаружил, что зачастую на дисках DVD-A и SACD не присутствуют те самые широко разрекламированные ультразвуковые образы. Он предположил, что мы слышим разницу за счет интермодуляционных составляющих в ВЧ динамиках, попадающих в звуковую область. Профессор ссылается на работу Karou and Shogo «Detection of Threshold for tones above 22kHz». Да, действительно, мы не слышим ультразвуки выше 20кГц. Но вышеупомянутая работа была проведена в отношении сигналов с четными гармониками, и произведенными за счет нелинейности передачи в устройстве слышимыми нечетными гармониками. При ликвидации нелинейности и, соответственно, нечетных гармоник (а в реальности нечетные гармоники говорили лишь о появлении продуктов интермодуляции за счет данной нелинейности в звуковой области) ультразвуковые образы переставали быть слышными (то есть пропадали не только нечетные гармоники, но и интермодуляционные составляющие). Так и должно было быть, поскольку мы не слышим ультразвуковые сигналы синусоидальной формы.

   Профессор в презентации описывает свои мучения с аудиокартой для экспериментов, которая в итоге все равно оказалась не совсем пригодной, если взглянуть на уровень шумов в измерениях. Жаль, с хорошей специализированой картой результат по-видимому, был бы иным, позволив сделать и другие предположения.

   Сигналы уровнем –3 дБ и частотой 20 кГц и 25 кГц были поданы на колонки. Не ожидать на таких уровнях интермодуляции и в некоторых случаях клиппинга - это просто чудо, нужно устройство профессионального уровня (даже моя старая Audigy на уровнях –6 дБ и таких частотах дает клиппинг). Обратите внимание на видимый на спектрограммах шумовой порог (noise floor) в ВЧ-области. У связки плеер+аудиокарта профессора он достигает на спектре –90 дБ! Итог: вывод о слышимых продуктах интермодуляционных искажений от усилителя (не от колонок).

   Далее исследования профессора показали, что на взятых взаймы SACD и DVD-A дисках, в частности Diana Krall и Steely Dan, НЕТ ультразвуковых образов выше 23 кГц, причем что интересно, пороговый уровень шума в FFT анализе на DVD-A Steely Dan достигает -72 дБ (странный DVD-A, у которого шумы на несколько десятков децибел хуже ограничения для CD-DA), а для SACD уровень шумов чуть лучше, то все равно достигает -78 дБ! Как-то непонятно, мы то ведь СЛЫШИМ качественное звучание этих дисков. Работа уважаемого профессора натолкнула на идею проделать повторные измерения, взяв те же самые имеющиеся в наличии диски SACD и DVD-A, добавив к ним другие.

   Повторяем измерения

   Автором данной статьи были проведены качественные измерения профессиональной звуковой картой высшей категории Lynx L22 (двухканальный вариант звуковой карты ) как нельзя лучше подходящей для таких измерений (назначение «measurement» в частности ). Полученые результаты несколько отличаются от представленных в презентации доктора Гриесингера. Можно сделать некоторые предположения, в чем же причина отличий.

   В повторных измерениях для тех же самых DVD-A и SACD были получены не обнаруженые ультразвуковые образы в диапазоне от 25 кГц до >35 кГц и на уровнях до -50 дБ:
   

   
   Спектрограмма фрагмента DVD-A Steely Dan «two Against Nature»,
   голубым цветом - многоканальный режим, желтым - стерео

   
   
   Статистика DVD-A Steely Dan «two Against Nature»,
   слева - многоканальный режим, справа - стерео

   
   Спектрограмма и спектрограмма фрагмента SACD Diana Krall,
   На спектрограмме: синим - многоканальный режим, желтым - стерео
   На сонограмме: справа - многоканальный режим, слева - стерео

   Причем видимая на спектрограммах нижняя граница шума порядка -132 дБ для мультиканальной дорожки. Предположение о причине столь существенных отличий заключается не только в качестве аудиокарты, но и в фильтрации DVD-A/SACD плеером выходного сигнала, а также в разнице записанных сигналов на мультиканальных и стерео дорожках.

   Косвенным подтверждением данного утверждения являются измерения, в лаборатории журнала Stereophile и выявившие относительное сходство CD сигнала на гибридной дорожке и SACD стерео сигнала для известного мультиканального SACD «The Dark Side of The Moon». Видно, что они фактически идентичны, а вот мультиканальная дорожка уже ощутимо отличается от стерео (две картинки, иллюстрирующие сказанное):

   
   Спектрограмма фрагмента SACD «Dark Side of the Moon»:
   красным - многоканальный режим, желтым - стерео
   справа - многоканальный режим, слева - стерео

   
   На сонограмме: справа - многоканальный режим, слева - стерео
   На спектрограмме: красным - многоканальный режим, желтым - стерео

   Замеры были сделаны настолько возможно точно - сэмплы по соответственным пикам сигналов и уровням согласованы (то есть, усилен один из сигналов в Adobe Audition, с обработкой его с разрешением 32 bit floating point 96kHz) и затем сделано сравнение.

   Аналогичная ситуация для другого мультиканального SACD James Taylor «Hourglass» 1997, песня «Line ‘Em Up» и для всех других. На картинке видно, насколько разные сигналы на дорожках - начало того же самого фрагмента в канале соответствующего уровня:

   
   
   сравнение сигнала с линейных выходов плеера и ресивера,
   в многоканальном и стерео-режимах

   Поскольку трудно даже предположить, что THX-обработка добавляет какие-либо несуществующие ультразвуковые сигналы к реальным мультиканальным дорожкам, судя по всему, они все-таки присутствуют на дисках, протестированных дважды. Мы подходим к важному утверждению - проблема не в форматах, а в правильном их воспроизведении! Этот момент доказывают проведенные измерения.

   Большое спасибо профессору Гриесингеру за его труд, без которого не было бы и данной статьи. можно прочитать очень много полезного о теории мультиканального звука.

   Зависимость качества от способа воспроизведения

   И действительно, до сих пор бытовало мнение, усиленно поддерживаемое маркетинговыми людьми из лагеря SACD, что сигналы DSD наиболее корректно воспроизводятся через простой аналоговый фильтр (это позволяет избавиться от «ненужных» дополнительных преобразований из цифры в аналог), или с использованием дельта-сигма цифро-аналоговых преобразователей. Результат подобного качества воспроизведения, с использованием аналоговых фильтров в относительно высококачественных ЦАП PCM1738, виден на картинке:

   
   Фрагмент SACD James Taylor «Hourglass»,
   желтым и слева - сигнал в DSD формате напрямую на ЦАП плеера PCM1738,
   синим и справа - передача по i-Link и далее PCM и ЦАП ресивера PCM1704

   Высокочастотные шумы дают интермодуляционные помехи в звуковом диапазоне, плюс фазовые искажения за счет резкого среза спектра на 22 кГц позволяют при двойном слепом тестировании угадать разницу 19/19, то есть со 100% вероятностью. Заметим, что сигналы были совмещены по уровню и на частотах до 18 кГц визуально практически идентичны (на картинке показан тот же самый сэмпл).

   Таким образом, мы все-таки слышим ультразвуковые образы, и уровень шумов, который принято считать неслышимым для SACD-сигналов, играет свою роль, поскольку данные шумы высокого уровня, давая продукты от интермодуляции составляющих в звуковой диапазон (того же случайного порядка, как и сами шумы), могут влиять на прозрачность звучания и на восприятие сигналов отражения низкого уровня.

   Как правильно воспроизводить SACD?

   Как же правильно воспроизводить SACD? Можно согласиться с Дмитрием Андронниковым, высказавшим гипотезу о преобразовании DSD-сигнала в PCM и дальнейшем воспроизведении такого сигнала через мультибитные ЦАП. Именно такой подход реализован в ресивере AX10 (49TX) и в дальнейшем используется во всех топовых ресиверах Pioneer. В чем же дело, почему при, казалось бы, лишних «дополнительных преобразованиях» мы получаем лучшее качество? В снижении искажений (как ни парадоксально это звучит) за счет таких дополнительных преобразований. Реально суть в DSD->PCM конверторах (обычно для этой цели применяют SM5816 или в новых устройствах SM5819A), которые фактически представляют собой качественные цифровые фильтры и, работая на частотах 2Fs и 4Fs в известных нам устройствах, фильтруют все ВЧ-шумы SACD на уровне –130 дБ, не позволяя данным шумам создавать продукты интермодуляции в звуковом диапазоне а также «перегружать» ВЧ составляющими операционный усилитель в I/V цифро-аналогового преобразователя. Применяя до ЦАП цифровой фильтр, работающий в режиме оверсэмплинга, мы фильтруем остатки ВЧ помех от DSD потока, добиваясь для воспроизводимых SACD сигналов такого же качества, как и для DVD-A высокого разрешения. В качестве ЦАП в топовых Пионерах применяют мультибитные PCM1704, в топовом ресивере Yamaha Z9 новый мультибитный дельта-сигма ЦАП PCM1792, позволяющий сравнить режимы воспроизведения через DSD->PCM преобразование или через аналоговый фильтр, как это было сделано для PCM1738, но результат после проделанных измерений уже предсказуем.

   Подтверждением гипотезы Дмитрия является тот факт, что в новом цифровом топ-ресивере Сони STR-DA9000ES вся обработка сигнала идет в формате PCM, цепи DSD после преобразования DSD->PCM просто не используются и соответствующие ножки микросхем запаяны на землю (преобразованием DSD в PCM занимается конвертор SM5819A, перемаркированный Сони в ).

   Обратите внимание на разницу в уровнях шумов и спектрах при воспроизведении мультиканальных дорожек с тех же самых дисков и со стерео дорожек. Видно, что обычно стерео дорожки сделаны со стерео источников, зачастую с ограничением полосы пропускания на уровне 22 кГц и ощутимо более высоким уровнем шумов. Мультиканальные дорожки, обычно оригинальных мастер лент, отличаются совершенно другим уровнем качества сигнала. В свое время для многих было открытием существенная разница в качестве воспроизведения SACD multi-channel Dark Side of The Moon с использованием мультиканальных и стерео дорожек (SACD в обоих случаях), но после проведения измерений мы уже знаем, в чем дело.

   Таким образом, использование мультиканальных систем и конфигурации колонок по типу трифоника становится значительно более интересным мероприятием, чем считалось раньше, но об этом в другой раз.

   Прослушивание

   Сравнительное прослушивание широкого спектра записей DVD-A и SACD на комплексе оборудования достаточно высокого класса* не позволяют отдать предпочтение какому-либо из форматов, разница значительно зависит от качества мастеринга, и, фактически, не зависит от формата как такового. С учётом проведённого выше анализа и имеющегося у DVD-A теоретического запаса по динамическому диапазону, можно сделать предположение, что формат DVD-A еще не реализовал все свои возможности в современном оборудовании, в то время как SACD уже близок к максимуму своих способностей. И, тем не менее, на сегодняшний день эти возможности позволяют получить качество звука, вполне достаточное для удовлетвория запросов аудиофилов при корректном подходе.

   * Передача сигналов DVD-A и SACD по i-Link в полном разрешении, дальнейшее и далее (DSD сигнал преобразуется в PCM в SM5816 конверторах) через High-End цифровые фильтры DF1706 в режиме оверсэмплинга x8 (или х4 для 192 кГц сигнала) на мультибитные ЦАП PCM1704 с использованием высококачественных операционных усилителей OPA627 в преобразователе ток-напряжение и затем через усилитель мощности Pioneer AX10i (49TXi) на колонки M&K 150THX с сабвуфером M&K MX-350MkII.

   Перспективы форматов

   Итоги мы уже подвели, осталось сказать несколько слов о новых системах мастеринга, позволяющих добиться значительно более высокого качества как для SACD (DSD) так и для DVD-A. После выпуска системы , основанной на идее , весь мастеринг DSD стрима возможен без перевода в PCM, таким образом, исчезла проблема снижения качества дисков. Мы имеем крайне скудную информацию о данном чипе, но тем не менее общие принципы уже ясны. Для DVD-A авторинга используется, как правило, поддерживающий максимальное разрешение 24 бит 192 кГц и MLP-компрессию при наличии соответствующей программы (пока известна ), начальные музыкальные файлы могут быть подготовлены в любом профессиональном мультиканальном звуковом редакторе, таком, как , Steinberg Nuendo и других.

   С выходом относительно доступных DiskWelder Bronze и Steinberg Wavelab 5.0 формат DVD-A становится доступен значительно большему количеству пользователей, а, учитывая новые разработки в DSD (), работающие пока только на Macintosh платформе, скоро и SACD будет более или менее доступным форматом.

Сегодня широкое распространение получили акустические системы 5.1 и 7.1, в основном рост их популярности связан с появлением на отечественном рынке систем домашних кинотеатров укомплектованных данными системы акустики. Хотя более 90% этой акустики, мягко говоря, слабо подходит для воспроизведения звука в высоком качестве, но есть и часть людей купивших акустику Hi —Fi и High —End классов. Также большая часть меломанов ещё не имеют и только раздумывают о приобретении подобной звуковоспроизводящей аппаратуры и АС. Для этих категорий людей будет полезна наша статья.

CD-Audio

Самый первый музыкальный формат, изменивший этот мир навсегда, давший музыкальной индустрии невероятный прорыв. С ним началась эпоха проникновения цифрового формата в быт обычного человека.

CD-Audio — это тот же музыкальный компакт диск . Его изобретением и воплощением в жизнь мы обязаны компаниям Sony и Philips. Сам формат был стандартизирован и введён в массовое производство в 80-х гг. Основные характеристики, касающиеся цифрового звука, выявляются в 16-битной разрядности сигнала и частоте дискретизации, которая составляет 44,1 кГц. Если говорить о частоте, то выбор её не случайный, даже был необходим. Случилось это из-за того, что необходимо было совместить изобретение с уже существовавшими аудиосистемами, источником для которых были видеокассеты.

Самым главным качеством новинки, в то время, была немыслимая долговечность . Если брать по показателям, то не один носитель информации того времени не имел таких характеристик, как физических, так и качественных (пластинки, магнитофонные ленты). Использовать компакт-диск можно годами. Объясняется это отсутствием физического контакта между считывающим устройством и диском. Износ предыдущих носителей информации выражался в повышении уровня шумов и дефектов. Здесь же, появление царапин не влияло на качество воспроизведения. Несомненным плюсом была и эргономика носителя информации, упрощающая его использование. Новый стандарт, практически сразу, нашёл себя в автомобильной индустрии, где с 50-х гг. пытались установить музыкальные устройства, но всё заканчивалось крахом. Пластинки быстро выходили из строя, хотя и были сделаны специальные автомобильные, а большие бобинные ленты занимали много пространства и были неудобными в эксплуатации.

Приход Audio CD и его прогрессивное качество звучания ознаменовал крах виниловой пластинки . Поводом была заявленная величина динамического диапазона, при этом отношение сигнал/шум составляло более 90 дБ, а искажение — 0, 01%.

Но всё же, немного позже, был замечен основной недостаток компакт-диска . Верхняя частота диапазона Audio CD, при воспроизведении, ровнялась половине частоты его дискретизации (22,05 кГц ). Этот показатель у конкурентных носителей был намного выше. Даже не смотря на то, что частоты 19-20 кГц относятся к ультразвуку, то есть практически не слышны человеком, — сбрасывать со счетов их было нельзя. В большинстве акустических инструментов обертональные составляющие лежат именно в этой области и оказывают огромное влияние на восприятие услышанного. При их отсутствии, звук кажется не настоящим. Исходя из этого, стало ясно — эпоха звука только на заре своего развития, грядут появления новых цифровых стандартов и форматов. Самое интересное ещё впереди.

DVD-Audio

DVD-Audio — следующий этап развития носителей аудио информации . Появление технологии и носителя, где можно записать больше информации, отобразилось на создании нового формата аудио. Сам принцип кодирования исходно сигнала остался практически тот же, что и предыдущий, но на этот раз увеличилась частота дискретизации и разрядность цифровых данных. Теперь оцифрованный звук намного ближе, по звучанию, к оригиналу. Используется сжатие информации, но без потерь качества, что приводит к увеличению времени записи. Так, на DVD-A можно записать 74 минуты аудио. С появлением такого носителя информации, стала возможность активно использовать каналы звука, которые могли доходить до 6. Теперь уже производители электроники начали подстраивается под данный формат, чувствуя там новую нишу; появляется сигнал объёмного звука — форматы Dolby Digital и DTS .

Тех. сведения о DVD audio

Записывается аудиосигнал методом импульсно-кодовой модуляции — формат PCM (pulse code modulation). Частота дискретизации находится в пределах 44-96 кГц, а для стерео — доходит до 192 кГц. Разрядность данных имеет от 16 до 24 бит. Частотный диапазон воспроизведения составляет 5 — 48 000 Гц, для стереосигнала доходит до 96 000 Гц. Динамический диапазон равен 144 дБ. Максимальное число данных — 4,7 Гб на одном слое диска. Для сжатия звука без потерь качества используется алгоритм Meridian Lossless Packing (MLP) . При его использовании стало возможным сжимать звук почти в два раза.

DVD-audio: основные преимущества стандарта

1. 1. Качество звука очень высокое
2. 2. Огромный динамический диапазон
3. 3. Число каналов доходит до шести
4. 4. Большой выбор аппаратуры для эксплуатации
5. 5. Самый распространённый формат кодирования на студиях звукозаписи — PCM

SACD: Сведения о формате

Super Audio Compact Disk (SACD) — цифровой формат записи аудиозвука, также разработанный гигантами аудиоиндустрии Sony и Philips. Официальное появление нового стандарта было обнародовано в 1999 году. Размер диска остался прежним, но только рабочий слой теперь золотистый, всего слоёв два. Увеличена и длительность звучания, сравнительно с CD-диском, — 74 и 109 минут. Обычно, на одном слое гибридного диска, записано аудио в формате SACD, на другом слое — в формате Audio-CD.

Диски можно слушать даже на обычных Audio-CD проигрывателях, но на проигрывателях SACD используется Multi Channel звучание (многоканальное) , оно же Surround. Иногда записывается стереозвук, но очень редко, так же, как и моно. Запись в моно- и стерео-режимах применяется в основном для переиздания старых альбомов и записей.

SACD: Преимущества стандарта

1. 1. Естественное звучание
2. 2. Защита от копирования
3. 3. Многоканальный звук (до шести каналов)

SACD: тех. сведения о стандарте

Возможность записать диск большей длительности реализовалась за счёт кардинально новой технологии сжатия и кодирования аудиосигнала, а также за счёт физического уменьшения питов (размеров ячеек) на рабочей поверхности диска. Применяется новая технология прямого цифрового потока Direct Stream Digital (DSD) для оцифровки звукового сигнала, который переводится в цифровой вид, используя сверхвысокую частоту дискретизации (2822 кГц). Если сравнить с обычным CD-диском, то качество преобразования намного выше и очень близкое к аналоговому оригиналу. Достигается это за счёт большой частоты считывания данных. В данном формате используется алгоритм Direct Stream Transfer (компрессия без потерь). Объём цифрового потока уменьшается почти в два раза.

Звуковой сигнал SACD имеет полосу частот, достигающую 96 кГц, против 20 кГц на обычном CD, динамический диапазон равен 144 дБ, против 96 дБ на CD. Частота дискретизации (семплирования) ровна 2822,4 кГц.

Защита копирования

Для стандарта SACD предусмотрена уникальная защита от копирования . На диске есть специальные потайные секторы, на которых указана информация про диск, изготовителя, а также содержит кодовый ключ. Последний считывается проигрывателем перед началом воспроизведения. Если диск перезаписать, то на нем будут отсутствовать потайные секторы, и он не будет воспроизводиться. Данные диска также зашифрованы с помощью ключа. PSP метки могут быть скопированы только лицензионным записывающим устройством SACD. Также, на всех устройствах SACD для воспроизведение, используются «заглушка» на цифровой выход для пересечения возможности захвата сигнала извне.

С 2010 года в сети Internet стали появляться DSD аудиофайлы с расширением DSF или DSDIFF. С использованием цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) и специального ПО данные файлы могут воспроизводиться на ПК, также их можно преобразовать в файлы форматов: WAV, WMA, MP3, OGG, APE, FLAC .

DSD-диск — это (DVD-R, DVD+RW, DVD+R, DVD-RW) оптический диск с файлами DSD имеющими расширение DSF, который может воспроизводиться на ПК и других устройствах, имеющих поддержку данного формата. Качественные характеристики аудиозаписи на данном диске идентичны SACD, но на DSD-диск нельзя записать многоканальный сигнал.

Подведём итоги

Для большей наглядности соберём все наши технические характеристики, которые упоминались в данной статье. Также для наглядности в табличку добавлена минимальная стоимость проигрывателей способных использовать большинство возможностей соответствующего формата.

Звуковые форматы DVD-Audio, SACD, CD-Audio изменили этот мир, что будет дальше – покажет время!

Особенности кодирования

При записи SACD-дисков используется однобитный цифровой формат записи Direct Stream Digital (CD, благодаря более высокой частоте сэмплирования (до 2,8224 kHz).

Однобитный формат записи - это прямая запись однобитного выходного сигнала с АЦП типа дельта-сигма, причем этот сигнал имеет замечательные характеристики: динамический диапазон более 120 дБ, частотная характеристика от 0 до 100 кГц. При таком сочетании частотной характеристики и динамического диапазона формат DSD не имеет соперников среди других записывающих систем, цифровых или аналоговых.

Запись напрямую такого однобитного сигнала является альтернативой существующим форматам мастер-записи. Подобная запись устраняет необходимость процессов децимации и интерполяции для аналогового ввода/вывода. При этом упрощается структура (блок-схема) записывающей системы, поскольку исчезают параллельные информационные связи многоразрядных цифровых слов и необходимость их синхронизации.

Как и в обычных PCM-системах, аналоговый сигнал сначала конвертируется в цифровой с помощью дельта-сигма модуляции при частоте дискретизации в 64 раза большей, чем номинальная частота дискретизации. Но DSD записывает одноразрядные импульсы напрямую, тогда как обычные системы затем преобразуют одноразрядный сигнал в многоразрядный PCM-код. В результате DSD дает цифровое одноразрядное представление аудиосигнала.

Сам по себе поток дельта-сигма импульсов является довольно "шумным". Сверхвысокое отношение сигнал/шум, которого требует DSD в звуковом диапазоне, достигается с помощью шумоподавляющих фильтров пятого порядка, что эффективно сдвигает шумы вверх по частоте за пределы звукового диапазона.

DSD производит дискретизацию аналогового звука на частоте в 64 раза большей, чем, например, CD (44,1 кГц). Получается 2 822 400 Гц. CD использует 16 бит для каждого семпла, так что поток информации здесь составит 16х44100 Гц на канал или 705600 бит/с на канал. DSD использует 1 бит на отсчет, так что поток информации составит 2822400 бит/с на канал. Это в 4 раза больше, чем у CD.

Шумоустойчивость

Действительно, хотя повышение разрядности и частоты дискретизации PCM-систем реально улучшали качество звука, эти улучшения становились все менее значительными. Очевидна и причина этого - фильтрация. В PCM-системе на входе необходимы фильтры с очень крутой характеристикой, чтобы подавить частоты, равные половине частоты выборки или превышающие ее. При частоте выборки 44,1 кГц фильтры типа "кирпичная стена" должны пропускать частоту 20 кГц и при этом отсекать частоту 22,05 кГц - задача не самая легкая. Кроме того, при записи и воспроизведении неизменно добавляются шумы квантования. К тому же семплирование на частоте Найквиста приводит к значительному сдвигу между фазовой и частотной характеристиками фильтров в верхней четверти частотного диапазона. В однобитной системе, напротив, фазовая характеристика в верхней части звукового спектра не подвержена воздействию фильтра типа "кирпичная стена". Этот аспект особенно важен, когда система цифровой обработки является частью петли обратной связи, потому что в этом случае сдвиг фазы меньше, а стабильность системы и достоверность звучания выше.

Другой особенностью этого формата является его поведение в условиях возможной перегрузки. Одноразрядные кодеры высокого порядка должны иметь возможность управления перегрузкой, чтобы не пострадала стабильность. Это обеспечивается с помощью выбора соответствующей передаточной характеристики. Одноразрядный формат не дает, в отличие от многоразрядного, эффектов aliasing и dipping при перегрузках.

Устойчивость к ошибкам

Поскольку любой бит одноразрядного формата несет одно и то же количество информации, эффект каждой ошибки не зависит от того, какой бит является ошибочным. В этом одноразрядный формат выгодно отличается от многоразрядного кодирования, в котором ошибка в старшем значащем бите (MSB) сказывается в 2L (L- длина слова) больше, чем ошибка в младшем значащем бите (LSB). Для 20-битной системы записи это означает, что ошибка в MSB скажется примерно в 1 млн. раз больше, чем в LSB.

Системы опережающей коррекции ошибок (такие, как используются в формате CD) исходят из предположения, что все биты имеют одинаковый информационный вес, поэтому они одинаково защищают каждый бит. Для аудиосигнала, очевидно, это не подходит, и вследствие этого страдает эффективность таких систем - младшие значащие биты получают избыточную защиту, а старшие значащие биты не получают достаточной защиты. Более того, эффект от ошибок не является пропорциональным, так как зависит от того, в каком бите произошла ошибка. Это приводит к быстрой деградации сигнала при превышении определенного уровня плотности ошибок.

Фактически, максимальный эффект от каждой отдельной ошибки - это функция частоты избыточной дискретизации. эффект от ошибки обратно пропорционален коэффициенту избыточной дискретизации. Например, если коэффициент 64, ошибка, вносимая одним битом, будет примерно 1/64 максимального уровня. То есть, ее уровень на 36 дБ меньше максимального уровня сигнала на выходе.

Беспрецедентная широта частотного и динамического диапазонов означает, что DSD может сохранить малейший нюанс оригинала вплоть до уровня шума и ниже. DSD можно рассматривать как кульминацию в разработках систем цифровой записи. Рекомендуется в качестве формата для мастеринга.

Еще более важно то, что такая система способна обеспечить стабильный, но расширяемый и совершенствуемый формат и в будущем.

Особенности SACD-дисков

Запись на SACD-диске может содержать от 1 до 6 звуковых каналов. Для воспроизведения SACD требуется специальный проигрыватель, совместимый с этим форматом. На диске может содержаться дополнительный CD-слой (только стерео) для совместимости с обычными проигрывателями. Такие диски называются гибридными (англ. Hybrid SACD ), их можно слушать на любых обычных проигрывателя CD-дисков. Примерно половина выпущенных SACD-дисков являются гибридными.

Продолжительность звучания Super Audio CD может достигать 109 минут при условии, что он содержит две SACD-зоны с разными параметрами записи (например, 2.0 и 5.1). При использовании только одной SACD-зоны продолжительность звучания превышает 2 часа.

Сравнение с другими форматами

Ссылки

• Direct Stream Digital: однобитный цифровой формат записи // Журнал "Звукорежиссер", 1999, №2

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "SACD" в других словарях:

SACD - son las siglas de SUPER AUDIO CD, o sea, SUPER AUDIO COMPACT DISC El SACD es un tipo de disco óptico. El SACD fue desarrollado conjuntamente por Philips y Sony y … Enciclopedia Universal

SACD - may stand for:*Super Audio CD, a form of digital audio storage*SACD (Société des Auteurs et Compositeurs Dramatiques), a French Society representing authors and their work* Storage Array Control Device, an HP term … Wikipedia

SACD - noun super audio compact disk; a very high quality CD … Financial and business terms

SACD - steht für: Super Audio Compact Disc, ein 1999 eingeführtes hochauflösendes Tonträger Format mit Mehrkanal Fähigkeit Subacute combined degeneration of the spinal cord, eine Erkrankung des Rückenmarks, siehe Funikuläre Myelose den französischen… … Deutsch Wikipedia

SACD - SACD, Super Audio CD … Universal-Lexikon

SACD - Cette page d’homonymie répertorie les différents sujets et articles partageant un même nom. Sigles d’une seule lettre Sigles de deux lettres Sigles de trois lettres > Sigles de quatre lettres … Wikipédia en Français

SACD - ● en sg. m. CD Super Audio Compact Disc. Sorte de CD qui n en est pas un, surtout poussé sur le marché par Sony. D après les multinationales, c est génial. Vos oreilles n y verront que du feu. Votre porte monnaie, par contre... Les SACD… … Dictionnaire d"informatique francophone

SACD - Société des Auteurs et Compositeurs Dramatiques. Origine symbolique: dîner offert, par Beaumarchais à dix sept de ses confrères auteurs dramatiques, en 1777. Constitution légale en 1837, dans le but de préserver les droits des auteurs et… … Sigles et Acronymes francais

SACD - noun An optical disc, similar to a DVD, typically one holding a commercially recorded music album. See Also: CD … Wiktionary

SACD - Super Audio Compact Disc (Community » Media) Super Audio Compact Disc (Computing » Hardware) * Super Audio Compact Disk (Community » Media) … Abbreviations dictionary