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DSD格式的音乐体积为什么这么大?

 金刚光 2021-05-22
一首4分51秒的DSD格式音乐有167MB
同样是无损的flac格式,4分多的只有23MB
为什么同样是无损格式,文件体积差别这么大,是不是DSD包含的信息更多?

如果是,那么flac对于DSD来说是不是算“有损”了?题主需要明白一个概念,“无损”指的不是音频文件对于被录制的物理声源来说无损(事实上,对于二进制数字化信息来说,这是不可能实现的),而是音频文件对于被录制、数字化后的声源无损。

即:无损=1:1的数字化声源≠真实声源

至于这个数字化后的声源被回放时相较真实声源差多少,就要看被数字化时的技术水平了。

Direct Stream Digital,也就是DSD,之所以文件巨大,是因为从1996年一开始它的采样率就有2.4MHz,远超过CD的44.1KHz采样率,更不要说现在的2.8224MHz/5.6448 MHz/11.2MHz标准了。

在限定其它参数的情况下,采样率越高,包含的信息量就越大。

所以,DSD文件的大小会超过普通CD Rip后所获得的文件大小,因为其包含的信息量大。

对于“无损”的概念,Flac对于被Rip的普通CD是“无损”的,DSD文件对于被录制的DSD比特流是“无损”的,但它们任何一个对于物理学意义上的声源都是有损的,因为其经过了数字化。DSD是编码格式应当与PCM编码格式放在同一分类级别 常见的flac ape wav等常见格式都属于PCM编码格式

他们本身的工作原理是不同的 原理在此处不赘述

根据采样定理在进行模拟/数字信号的转换过程中,当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max>2fmax),采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息。

这是cd这种数字音源被称之为无损的理论基础 实际上采样率越高声音越接近无损,但只要采样率在时间轴上不连贯就不是真正意义上的无损。

cd使用的pcm编码(wav)每个采样点使用16bit记录,考虑到底噪、人耳听觉、文件体积等各个方面因素并没有使用更高的采样率,而16bit/44.1khz的标准也被定为了无损的标准。

sacd使用的dsd编码格式由于工作原理的不同,每个采样点的记录只需要1bit,这种记录方式会带来较大的噪音,所以dsd格式由于每个采样点只需要1bit可以使用更高的采样率,简单理解这样可以获得更好的噪声抑制效果,于是dsd格式使用了cd使用的44.1khz 64倍的2.4mhz采样率,以获得优于cd的声音。采样率高了64倍而码率只是十六分之一,所以同一首歌歌来说体积大致就是cd格式的4倍。

而flac格式又属于pcm编码中的无损压缩格式 体积较cd使用的不压缩无损wav格式更小,所以体积上反映出了如此的差距。

但并不是说dsd格式就相对pcm格式更加无损,1bit码流相较16bit码流来说还是有其劣势的,所以简单来说1bit/2.4mhz的dsd格式理论上大致等同于16bit/176khz的pcm格式。对比由cd转至的flac来说还是优秀一些,所以你大致可以理解为dsd较flac更加无损,这是理论上。

实际上还是有更多的因素需要考虑。“无损”指的是抓轨cd的时候没有丢失信息…而dsd是sacd的…sacd的音质是cd的64倍

DSD本质上是一个delta-sigma调制器,delta-sigma调制器的本质是用速度换带内精度,

 

不知道DSD规范中是几阶调制的,随便用MOD2来定性分析一下吧,假设48K带宽,16bit精度,那么需要的码率48K×16=768kbps,如果用二阶调制的话98dB性噪比,需要的OSR应该是(2^30pi^4/5)^(1/5)=115,差不多128的OSR就够了,那么调制以后的输出码率应该是48K*128*1=6.144Mbps。

如果纯粹定性的话,DSD用速度换带内精度,虽然降低了bit数,但是相同带内性噪比的情况下调制以后,DSD码流中包含了带外噪声的信息。当然如果从信号采样的时候就开始用DSD编码(而不是从PCM重制)的话,DSD码流中当然也包含音频带外的信息,这也就是为啥DSD号称有更丰富的谐波细节的原因。

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