DSD解碼淺析

王韌

隨著索尼Hi-Res Audio提出以及支持DSD解碼播放設(shè)備的發(fā)布，沉寂多年的DSD成為了音頻愛好者的熱議與追捧，同時(shí)它又成為了眾多音頻廠商宣傳的重點(diǎn)。不過，對(duì)于普通用戶來說，他們對(duì)DSD是什么都不清楚，DSD與普通音頻格式有何區(qū)別，有沒有必要購(gòu)買支持硬解碼的設(shè)備，現(xiàn)在我們就帶著這項(xiàng)問題來了解強(qiáng)大的DSD編碼。

繞不開的PCM

在了解DSD之前，我們需要弄清楚現(xiàn)階段使用廣泛的PCM編碼，常見的WAV音頻格式以及aiff音頻格式都是用于封裝PCM音頻的。PCM（Pulse-code modulation）脈沖編碼調(diào)制，是一種音頻模擬信號(hào)的數(shù)字化方法。

音頻信號(hào)其實(shí)是一種模擬信號(hào)，日常使用的PC則是數(shù)字化設(shè)備，內(nèi)部采用存儲(chǔ)的是數(shù)字信號(hào)，因此在PC這些數(shù)字設(shè)備當(dāng)中播放音頻就必須先將音頻進(jìn)行數(shù)字化的存儲(chǔ)，PCM則可以看作是這樣的一個(gè)解決方法，它可以將音頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中脈沖編碼調(diào)制肯定不會(huì)是那么簡(jiǎn)單的，通常是由專門的芯片來完成的，這就是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

當(dāng)然我們得到了這些數(shù)字化的音頻信號(hào)后并不能簡(jiǎn)單地將其存儲(chǔ)在CD或是硬盤當(dāng)中，為了在播放時(shí)能夠識(shí)別不同規(guī)格的PCM還需要為其添加一定的標(biāo)識(shí)或是進(jìn)行分割，因此我們就將PCM封裝成了WAV或是aiff格式，當(dāng)然直接用虛擬信號(hào)采樣得到的PCM體積比較龐大，通常還會(huì)對(duì)PCM進(jìn)行壓縮，類似于ape、flac就是PCM經(jīng)過無損編碼壓縮后的結(jié)果，而最普通的mp3、aac則是經(jīng)過了有損壓縮。

經(jīng)過壓縮后的PCM在體積上會(huì)有不少優(yōu)勢(shì)，但播放時(shí)需要先將壓縮數(shù)據(jù)解壓還原成PCM才能通過DAC芯片解碼成模擬音頻信號(hào)供信號(hào)放大器使用。壓縮音頻編碼成PCM的過程中并不涉及數(shù)字和模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換，一般通過CPU即可完成，而PCM還原成模擬信號(hào)則需要DAC才可完成，目前較高規(guī)格的PCM可以達(dá)到32bit/192kHz，而大多數(shù)聲卡當(dāng)中DAC只支持24bit/192kHz的規(guī)格，因此播放時(shí)還需通過CPU對(duì)高規(guī)格的PCM進(jìn)行向下采樣。

DSD的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)在來看看DSD（Direct Stream Digital），它是屬于索尼和飛利浦的專利技術(shù)，DSD與最常見的音頻編碼格式最大的區(qū)別就是它是基于PDM（pulse-density modulation）脈沖密度調(diào)制實(shí)現(xiàn)，但它又完全有別于PCM的音頻。PDM是通過密度來表示模擬音頻信號(hào)的，PDM每次采樣的精度都是1bit，因此通過PDM調(diào)制的音頻信號(hào)并不能通過現(xiàn)有的基于PCM的DAC進(jìn)行解調(diào)。

目前DSD擁有四種不同的采樣率：2.8224MHz（64Fs）、5.6448 MHz（128Fs）、 11.2MHz（256Fs）和22.5792MHz（512Fs）。DSD使用得最多的場(chǎng)合是Super Audio CD （SACD），這也是目前絕大多數(shù)DSD音頻的來源，在SACD當(dāng)中采用的是采樣率2.8224MHz的DSD。

如果將SACD和CD的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比的話，可以看到SACD最大的優(yōu)勢(shì)是在于對(duì)6聲道音頻的支持以及擁有更高的響應(yīng)頻率，SACD當(dāng)中的DSD達(dá)到了5645Kbps，而普通的CD則是1411Kbps，理論上來說DSD記錄了比PCM更多的數(shù)據(jù)，解調(diào)成模擬音頻信號(hào)時(shí)能夠帶來更小的失真。如果采用22.5792MHz的DSD的話每秒比特率則會(huì)翻倍至45160Kbps，這數(shù)據(jù)量是PCM遠(yuǎn)不能達(dá)到的。較大的比特率可以帶來更加豐富的聲音細(xì)節(jié)，這點(diǎn)對(duì)于發(fā)燒友和一般大眾都是非常有用的。

DSD為何只流傳在小眾人群

左：雖然我們不能通過現(xiàn)有購(gòu)買音樂的習(xí)慣來獲取DSD編碼音頻，但是豐富的電商平臺(tái)是獲得SACD不錯(cuò)的方式右：支持硬件解碼DSD的入門級(jí)設(shè)備價(jià)格不算昂貴

從1996年推出至今已有20年的時(shí)間了，這種優(yōu)于PCM的編碼很少被大眾所熟知，更別說普及了，就目前的情況來說，DSD要想完全普及可能還有很長(zhǎng)一段路要走，在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)它只能作為音頻發(fā)燒友的私有物。

DSD音頻在現(xiàn)階段并不符合廣大消費(fèi)者購(gòu)買音樂服務(wù)的習(xí)慣。想要獲得DSD編碼音頻，目前只能購(gòu)買SACD或者通過音頻資源論壇下載SACD-R（破解后的SACD）。而更大的問題則是支持DSD解碼的設(shè)備太少，大多數(shù)情況下只能先將DSD轉(zhuǎn)換成PCM再進(jìn)行播放，無法體驗(yàn)到DSD的優(yōu)勢(shì)，并且支持DSD的軟件也相當(dāng)稀少，強(qiáng)大的Foobar都需要安裝插件，并且過程略微麻煩。

相對(duì)于PCM來說DSD確實(shí)是能夠記錄更多的音頻數(shù)據(jù)，理論上在還原時(shí)也能做到更多的細(xì)節(jié)，但由于缺少硬件、軟件的支持使得目前DSD無法被普及，即使你擁有了原生支持DSD的DAC，但因?yàn)镾ACD發(fā)行量很少，導(dǎo)致買不到你想要的音樂。因此建議不必購(gòu)入原生支持DSD設(shè)備，因?yàn)樗^大部分時(shí)間都是在吃灰。通過插件實(shí)現(xiàn)PC播放SACD

2011年10月，PS3黑客組織破解了SACD音樂光盤的加密方式，這樣就可以從SACD光盤中讀取相關(guān)的數(shù)據(jù)文件，并可以保存在電腦系統(tǒng)中，或者制作成ISO光盤映像文件。它可以通過Foobar2000配合SACD播放插件工作，甚至可以自己刻錄光盤在SACD機(jī)上播放，這就是大家所說的SACD-R，就是SACD Rip。顯然，這是一個(gè)盜版的行為，不過利用破解后的SACD-R，我們可以體驗(yàn)到高清音頻格式帶來更高品質(zhì)的音樂（如果遇到自己喜歡的音樂，盡量支持正版）。

想要利用Foobar2000播放SACD-R，是DXD到DSD的一個(gè)逆過程。目前來看，雖然Foobar2000的插件已經(jīng)支持DSD輸出，但普通硬件是無法實(shí)現(xiàn)DSD模式下播放的。而我們播放SACD-R，是需要將它以24bit，44.1/88.2/176.4/352.8 kHz等四種采樣率形式進(jìn)行重采樣播放還原的。

首先需要下載Foobar2000的SACD播放插件，它與大多數(shù)Foobar2000的插件一樣，只要把解壓后的文件都放到Foobar2000安裝目錄下的components中即可。

左：使用Foobar 2000打開SACD-R光盤鏡像文件，在其屬性中可看到原始文件采樣率為2.8224MHz中：按下Ctrl+P組合按鍵進(jìn)入?yún)?shù)選項(xiàng)，發(fā)現(xiàn)Foobar是以PCM的方式播放SACD-R右：通過Foobar 2000可以將SACD-R轉(zhuǎn)換為普通的WAV、FLAC等常見音頻文件，但占用的數(shù)據(jù)空間將擴(kuò)大數(shù)倍

打開Foobar2000的設(shè)置菜單，看到SACD字樣相關(guān)選項(xiàng)。其中可以看到44.1/88.2/176.4/352.8 kHz四種采樣率的選擇。菜單中還有關(guān)于雙聲道和多聲道的選擇，在使用兩聲道播放時(shí)，這里可以不做指定就可以正常播放。只要把下載好的SACD-R的ISO文件，直接用Foobar2000打開即可，不需要使用虛擬光驅(qū)軟件加載這個(gè)ISO鏡像。打開后，ISO文件內(nèi)置自動(dòng)分軌的管理，這樣就可以進(jìn)行播放了。從我們使用的這張專輯來看，一張108分鐘左右的6聲道SACD，文件數(shù)據(jù)大概在1.3GB。

從圖中我們看到，播放時(shí)可以以設(shè)置中對(duì)應(yīng)采樣率進(jìn)行播放，哪怕你的聲卡僅僅支持44.1kHz也可以完成播放，如果使用支持352.8kHz的聲卡，就可以該規(guī)格實(shí)現(xiàn)模擬輸出。我們不但可以用Foobar2000進(jìn)行播放，還可以將它轉(zhuǎn)換為普通的WAV格式文件，即24bit/352.8kHz的文件，但占用的數(shù)據(jù)空間將擴(kuò)大數(shù)倍。一首4分鐘不到的音樂，文件為450MB左右。

SACD-R的破解給了我們體驗(yàn)SACD的機(jī)會(huì)，但目前雖然可以在電腦上播放，但大多數(shù)情況下仍然使用SRC的方式，雖然這種SRC的算法水平已經(jīng)很高，實(shí)際聽感上與APE、FLAC相比有較大提升，但仍然沒有實(shí)現(xiàn)DSD播放。

| Tips |

題外話

在發(fā)布SACD后，SONY和Philips對(duì)SACD進(jìn)行了DXD（Digital eXtreme Definition）的擴(kuò)充，它不再是DSD的1bit方式記錄數(shù)據(jù)，而是傳統(tǒng)的高采樣精度+頻率的方法，在5.1聲道下每聲道可達(dá)到24bit/352.8kHz的規(guī)格，即8倍于44.1kHz的采樣率，這樣就達(dá)到了8.4672Mbits的帶寬，是DSD64 2.8224Mbits 3倍以上。在DXD規(guī)范中明確表示，DXD規(guī)格是優(yōu)于DSD的。

讓便攜式播放設(shè)備完美解碼DSD

通過右鍵菜單中的EXTRACT選項(xiàng)就能實(shí)現(xiàn)SACD-R轉(zhuǎn)換DSDIFF文件的批處理

網(wǎng)絡(luò)上的SACD-R文件以及安裝插件的Foobar讓我們體驗(yàn)到高清音頻，但是這種模擬的播放方式并不是完美的。其實(shí)現(xiàn)在絕大多數(shù)的純音播放器在更新固件后都支持DSDIFF文件的播放，但是我們?nèi)绾螌⑼ㄟ^網(wǎng)絡(luò)下載的SACD-R文件轉(zhuǎn)換為DSDIFF文件呢？就連安裝了插件的Foobar都只能將其轉(zhuǎn)換為WAV。這時(shí)，我們就需要AudioMate這款專業(yè)的軟件來提取DSDIFF文件。

左：利用AudioMate提取DSDIFF文件的可操作項(xiàng)并不多右：在轉(zhuǎn)換音頻文件時(shí)，只需依次點(diǎn)擊“Track＼Divide Multi- Track”

下載并解壓AudioMate，雙擊運(yùn)行SETUP.bat，然后按照提示選擇語(yǔ)言種類以及安裝目錄，完成安裝后，退出程序即可。這時(shí)我們找到下載的SACD-R文件，在右鍵菜單中依次點(diǎn)擊“EXTRACT＼DSDIFF”項(xiàng)，隨后系統(tǒng)會(huì)彈出新菜單窗口，此時(shí)我們只需進(jìn)入“Track”選項(xiàng)，選擇“Divide Multi- Track”，再關(guān)閉這個(gè)菜單窗口，此時(shí)AudioMate便可執(zhí)行SACD-R提取DSDIFF文件的操作了。