DSD带来的困扰

头领科技

回答一下关于超采样的问题。

1·啥是超采样？啥是数字滤波器？
答：可以看做升频，虽然超采样和升频完全不是一个东西吧，呵呵。数字滤波器本质上就是升频，通过调节窗口函数实现各种结果。

2·超采样是不是无中生有？
答：当然了！不然要怎么样。

3·既然是无中生有岂不是去掉了更好？
答：可以去掉，这就是多年前流行过的nos DAC，nos，non over sampling是也。结果就是高频缩减，1K时电压2V，10k只有1V这种。听起来碰碰的，只有低音没高音。

4·那模拟滤波器代替掉数字滤波器好不好？
答：可以啊！只要你可以使用足够精确的元件、足够多的阶数，就可以用运放来替代掉数字滤波，实现平滑的频率响应！

5·那为什么模拟滤波器没人做？
答：以一个完美实现截止频率为22k的PCM滤波器为例，倘若你要实现20-20khz内十分平坦，每路信号大概需要一个7阶模拟滤波器，则通路内需要串联4个电阻，并联4个电容，至少2个运放，且带有非常严重的相位延迟，比如20k时信号迟滞30度……因此你需要做相位补偿，又需要增加到大概10阶去做滞后补偿。这样你需要一大张电路板去放置这些东西。
而补偿完了之后，上机一测，你会发现信号非常差，自激了。
因为10阶这么重的负担，世界上没有什么运放能承担，因此会让你开始考虑如何制作一个超强的放大器去驱动这个电路……
即便没有自激，由于商品化的电阻、电容的值高度离散，出来的信号也是每路不一致。

所以还不如直接数字滤波器算了。
其实现在的主流DAC里都有模拟滤波器，DAC说明书里信号出来前的最后一个方块就是，一般都是开关电容滤波器。

6· DSD没有数字滤波器，声音是不是更好？
答：可能，但大多数情况下不会。2.8M的SACD用DSD 64编码，这种编码的噪音自18khz开始就一路上扬，在30khz时已经十分可观，在50khz时与音乐信号一致。因此你会看到许多DSD专播系统的模拟滤波器都设计截止频率在50khz下。 5.6M的DSD128应该是比较好，其量化噪音基本在7-85khz左右，对模拟滤波器要求较低。

7·你骗人，模拟滤波器哪需要那么高指标？20k以上人耳朵听不到了，你担心给蝙蝠听噪音太大么？
答：人的耳朵是听不到了，但机器里面的晶体管哪个都比人耳朵灵敏，它们能听到。 这部分频率会消耗掉一些有效的电流，甚至造成自激。有的时候晶体管自激的频率高达10多Mhz，人耳朵是听不到的，但它能把晶体管炸掉！砰！因此虽然现在DA系统中的高频噪音，总的趋势是不再是主要困扰，但仍然是设计师的取舍关键。

8. 模拟滤波器和数字滤波器对声音影响大么？
答：数字滤波器决定了声底和音色，模拟滤波器决定了你能听到什么。近10年主流音响设备的“通透”“清丽”“干净”的音色，就是这二者结合的结果。或者说，是那个开关电容滤波器带来的结果更多些。

michael_kg

头领科技 发表于 2020-6-1 11:08
其实现在所有量产的DAC芯片大都是Delta-Sigma模式，这种模式本质上就是把PCM码插值升频后转化成了1bit ...

这样看来（如果我理解正确的话），Delta-Sigma模式的DAC其实自带DSD解码功能？

同时，如果直接输入DSD到Delta-Sigma模式的DAC，还省去了PCM -> 1bit DSD的过程，直接输入低通滤波器即可。这样的话，Delta-Sigma模式的DAC处理DSD反而更合适一些，比处理PCM噪声更低一些，因为没有量化噪声这一步？当然，前提是DSD必须是原生的，比如用模拟母带直接ADC输出DSD文件。

michael_kg

头领科技 发表于 2020-6-1 11:16
采用44.1Khz的原因一个是奈奎斯特定律，其次是以CD问世的1982年来说，半导体技术能实现44.1k二进制精确DA ...

查了一下AK4499的说明书，果然有6种数字滤波器可供选择：

Short Delay Sharp Roll-off, GD = 6.0/fs
Short Delay Slow Roll-off, GD = 5.0/fs
Sharp Roll-off
Slow Roll-off
Super Slow Roll-off
Low Dispersion Short Delay Filter


从名称来看，高频滚降特性还是分为缓慢和陡降两种。感觉还是用了巴特沃兹或者切比雪夫滤波器的设计思想？只是可以调一下参数，带来一些不一样的工作特性？

不过这样似乎也给了DAC制造商一定程度上的灵活性。

michael_kg

头领科技 发表于 2020-6-1 11:16
采用44.1Khz的原因一个是奈奎斯特定律，其次是以CD问世的1982年来说，半导体技术能实现44.1k二进制精确DA ...

另外，在AK4499的结构图中（如下图），没有看到数字滤波器啊？还是数字滤波器包含在某个模块里面了？

而且，能看出PCM和DSD分别用了2组Delta-Sigma模块，为什么不用1组就好了呢？反正PCM和DSD不能同时播放。还是有什么工程上的考虑？

michael_kg

头领科技 发表于 2020-6-1 11:49
回答一下关于超采样的问题。

1·啥是超采样？啥是数字滤波器？

细致且幽默的科普，学习了。这个应该能帮到不少烧友。

michael_kg

头领科技 发表于 2020-6-1 11:16
采用44.1Khz的原因一个是奈奎斯特定律，其次是以CD问世的1982年来说，半导体技术能实现44.1k二进制精确DA ...

反观9038PRO的结构图，DSD和PCM信号是输入到同一个Interface，然后分出2路信号，意思是9038PRO也用了2组Delta-Sigma模块？

另外，图中说9038PRO有8种滤波器预设，看来厂家都把这个作为卖点了？

头领科技

michael_kg 发表于 2020-6-1 15:15
这样看来（如果我理解正确的话），Delta-Sigma模式的DAC其实自带DSD解码功能？

同时，如果直接输入DSD ...

是的，可以这么讲。
Delta-Sigma的DAC最后一级输出级，一般是使用开关电容滤波器制作的，这个东西本质上就是一个纯解1bit码的东西。当然也有不是的，比如AK4499，那个是电阻。
工作模式是单位时间内，被时间信号触发，去“看一眼”窗口中的总信号流里有多少个“1”，然后生成一个总电流/电压值输出，并且保持住，再等待下一个周期。
因此凡是使用开关电容滤波器的Delta-Sigma DAC芯片，理论上都可以把DSD信号直通这一级做模拟信号输出。我们熟知的几个DAC芯片，比如Cs4398，WM8741，AK449X，都有这个功能。

关于滤波器的调整，是通过处理窗函数的负反馈来达成的，这几种不同的滤波器理论上说听感区别会比较大，但在耳机上几乎无法区分，因为耳机这个东西对相位、谐波均不敏感。
音箱会较为敏感，因为音频信号的相位，对于音箱的高频重放非常重要，有多重要呢？你看看那些高价音箱，高频喇叭单元相比低音喇叭都要往后退一些，就是为了处理这个相位。

AK4499的超采样就是框图中央最上方的那个interpolar模块，interpolar就是插值的意思。至于用了两套，是因为AK4499是一个4声道的芯片。

9038的两路，是一路为PCM，一路为DSD，两组信号的路由途径不一样。9038有8种滤波器不假，但听起来味道都差不多，只有brickwall比较柔软，其他的都比较明亮。其实9038有一个寄存器可以把这个超采样滤波器完全关闭，你就能听到只有低音没什么高音的声音了。

xuliang6151

阅....

GreatBrain

放弃机械硬盘？玩发烧的，机械硬盘是器材之一。我只要一看到有降价优惠，就会购入大容量的机械硬盘，作为存储盘使用。

芝麻汤团

DSD只能走独占模式

michael_kg

GreatBrain 发表于 2020-6-1 19:29
放弃机械硬盘？玩发烧的，机械硬盘是器材之一。我只要一看到有降价优惠，就会购入大容量的机械硬盘，作为存 ...

以前一直用TIDAL，没有存储压力，现在已经不用了。而买固态硬盘，只能1T-2T买一次（看促销情况），估计以后还是只能回到机械硬盘了。

特别是目前看来，高码率和DSD只要录制和编辑得当，还是有技术和音质优势的。

michael_kg

芝麻汤团 发表于 2020-6-1 19:56
DSD只能走独占模式

是这样的。

而且根据烧友讨论，还没有别的办法，除非用播放器软解，但是音质损失挺大。

michael_kg

头领科技 发表于 2020-6-1 17:06
是的，可以这么讲。
Delta-Sigma的DAC最后一级输出级，一般是使用开关电容滤波器制作的，这个东西本质上 ...

是的，可以这么讲。
Delta-Sigma的DAC最后一级输出级，一般是使用开关电容滤波器制作的，这个东西本质上就是一个纯解1bit码的东西。当然也有不是的，比如AK4499，那个是电阻。
工作模式是单位时间内，被时间信号触发，去“看一眼”窗口中的总信号流里有多少个“1”，然后生成一个总电流/电压值输出，并且保持住，再等待下一个周期。
因此凡是使用开关电容滤波器的Delta-Sigma DAC芯片，理论上都可以把DSD信号直通这一级做模拟信号输出。我们熟知的几个DAC芯片，比如Cs4398，WM8741，AK449X，都有这个功能。

看来如果以后用DSD一统江湖，对于DAC设计倒是好事情？目前主要是DSD没法编辑，最好的办法只有DSD -> DXD编辑 -> DSD。如果以后在数字信号处理的理论上有突破，说不定可以实现DSD直接编辑？

既然最后一级的滤波器如此重要，为什么不用更先进一点的模拟滤波器，而还是用结构简单的开关电容滤波器呢？还是理论/工艺上已达极限？

关于滤波器的调整，是通过处理窗函数的负反馈来达成的，这几种不同的滤波器理论上说听感区别会比较大，但在耳机上几乎无法区分，因为耳机这个东西对相位、谐波均不敏感。
音箱会较为敏感，因为音频信号的相位，对于音箱的高频重放非常重要，有多重要呢？你看看那些高价音箱，高频喇叭单元相比低音喇叭都要往后退一些，就是为了处理这个相位。

原来如此，看来对于耳放，这些参数调整带来的影响还是比较细微的，主要是给DAC厂商更多的选择。

AK4499的超采样就是框图中央最上方的那个interpolar模块，interpolar就是插值的意思。至于用了两套，是因为AK4499是一个4声道的芯片。

9038的两路，是一路为PCM，一路为DSD，两组信号的路由途径不一样。9038有8种滤波器不假，但听起来味道都差不多，只有brickwall比较柔软，其他的都比较明亮。其实9038有一个寄存器可以把这个超采样滤波器完全关闭，你就能听到只有低音没什么高音的声音了。

原来如此，AK4499有四个声道，其实从芯片的输出端口能看出来。插值是数字滤波的基本思想。

另外，再次感谢头领兄的仔细解答

alex_to

alex_to

alex_to 发表于 2020-6-2 02:20

尽然能说得出384/768KHz音频是帮DAC省事，还有人感谢

michael_kg

alex_to 发表于 2020-6-2 02:25
尽然能说得出384/768KHz音频是帮DAC省事，还有人感谢

省事指的是，DAC内数字滤波器的高频滚降特性？

michael_kg

mayks1996 发表于 2020-5-31 15:34
TIDAL BD

TIDAL我也用过很长时间，当时每次看到MASTER小金标还会激动一下。

现在Amazon Music也出了HD版本。如果是Prime用户，比TIDAL还便宜7刀/月，什么时候准备试一下。

michael_kg

seanshee 发表于 2020-5-31 19:40
我用的是 MacBook Pro，DSD256 通过 DoP 传输硬解没有问题，播放器为 Audirvana

今天又看到这位西装套老兄（15198833468）的帖子，因为跟DSD相关，还是分享一下：

http://www.erji.net/forum.php?mod=viewthread&tid=2186301

关于在macOS下HDV 820只能支持到DSD128的问题，烧友的回答是：

“MacOS和iOS都只能dop方式解码dsd，这种方式是把dsd信号嵌入高一级的pcm信号输出到解码器。比如dsd64嵌入pcm24bit/176.4KHz，dsd128嵌入pcm352.8，dsd256嵌入pcm705.6，dsd512嵌入pcm1411.2，以此类推。苹果系统想解dsd256，需要pcm768以上。”

刚查了一下，HDV 820对PCM的支持确实是到384为止的。以后苹果用户选择解DSD的DAC时，需要关注一下这个问题。

同时，不知道能否在macOS下装ASIO驱动，这样就不需要DoP了。

seanshee

michael_kg 发表于 2020-6-2 05:51
今天又看到这位西装套老兄的帖子，因为跟DSD相关，还是分享一下：

http://www.erji.net/forum.php?mod ...

Mac OS 和 Linux 一般都是免驱的。不排除有的 DAC 需要安装厂家自己的驱动，但是大部分 DAC 对 Mac OS 和 Linux 都是免驱动连接。

Mac OS 确定支持 DSD256 DoP 到 DAC 播放，这个不仅可以在 Audirvana 界面右下角看到，也可以在 DAC 显示屏上看到（如果你的DAC有显示屏的话）。

如果 DAC 只能支持到 PCM384，那可能需要在 Mac OS 上的 MIDI Setup 里设置 Output Format “2ch 32-bit Integer 384.0 kHz”。
如果这里的 Output Format 设置值超出了 DAC 支持的最大采样率，那这个时候 DAC 是无法工作的。

michael_kg

seanshee 发表于 2020-6-2 06:16
Mac OS 和 Linux 一般都是免驱的。不排除有的 DAC 需要安装厂家自己的驱动，但是大部分 DAC 对 Mac OS 和 ...

这应该算是最专业的解释了。

引用一下烧友steve3d的图，他在macOS下用FiiO M15就能支持DSD256，因为FiiO M15可以支持PCM768，比HDV 820支持的PCM高一级。

不知道将来会不会有厂家开发macOS下类似ASIO的驱动（来提供Native DSD，省去DoP），这样对DSD的支持还可以高一级。