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SACD-Audio wird in DSD gespeichert, das sich von dem herkömmlichen PCM unterscheidet, das von der Compact Disc oder herkömmlichen Computer-Audiosystemen verwendet wird.
Ein DSD-Rekorder verwendet Delta-Sigma-Modulation. DSD ist 1-Bit mit einer Abtastrate von 2,8224 MHz. Die Ausgabe eines DSD-Recorders ist ein Bitstream. Der Langzeitmittelwert dieses Signals ist proportional zum Originalsignal. DSD verwendet Rauschformungstechniken, um das Quantisierungsrauschen auf unhörbare Überschallfrequenzen zu drücken. Die Beibehaltung des Bitstroms in DSD ermöglicht es dem SACD-Player, einen einfachen (Ein-Bit-)DAC mit einem analogen Filter niedriger Ordnung zu verwenden. Das SACD-Format kann einen Dynamikbereich von 120 dB von 20 Hz bis 20 kHz und einen erweiterten Frequenzgang bis zu 100 kHz liefern – obwohl die meisten aktuellen Player eine Obergrenze von 80-90 kHz angeben.
Die meisten professionellen Audiologen akzeptieren, dass die Obergrenze des menschlichen Gehörs bei Erwachsenen bei 20 kHz liegt und dass hohe Frequenzen als erstes von Hörverlust betroffen sind.
Das Verfahren zur Erzeugung eines DSD-Signals ähnelt konzeptionell einem 1-Bit-Delta-Sigma-Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler), bei dem der Dezimator entfernt wird, der den 1-Bit-Bitstrom in Multibit-PCM umwandelt. Stattdessen wird das 1-Bit-Signal direkt aufgezeichnet und erfordert theoretisch nur einen Tiefpassfilter, um die ursprüngliche analoge Wellenform zu rekonstruieren. In der Realität ist es etwas komplexer, und die Analogie ist insofern unvollständig, als 1-Bit-Sigma-Delta-Wandler heutzutage eher unüblich sind, was unter anderem daran liegt, dass ein 1-Bit-Signal nicht richtig gedithert werden kann: Die meisten modernen Sigma-Delta-Wandler sind Multibit-Wandler.
Aufgrund der Beschaffenheit von Sigma-Delta-Wandlern kann man keinen direkten Vergleich zwischen DSD und PCM anstellen. Eine Annäherung ist jedoch möglich und würde DSD in einigen Aspekten mit einem PCM-Format vergleichbar machen, das eine Bittiefe von 24 Bit und eine Abtastfrequenz von 88200 Hz hat.
Da es extrem schwierig ist, DSP-Operationen (z. B. EQ, Balance, Panning und andere Änderungen im digitalen Bereich) in einer 1-Bit-Umgebung durchzuführen, und weil es überwiegend reine PCM-Studioausrüstung wie Pro Tools gibt, wird die große Mehrheit der SACDs – insbesondere Rock und zeitgenössische Musik, die auf Mehrspurtechniken angewiesen sind – tatsächlich in PCM gemischt (oder analog gemischt und auf PCM-Recordern aufgenommen) und dann für das SACD-Mastering in DSD konvertiert.
Um einige dieser Probleme zu lösen, wurde ein neues Studioformat entwickelt, das üblicherweise als DSD-wide bezeichnet wird und die hohe Abtastrate des Standard-DSD beibehält, aber eine digitale Wortlänge von 8 Bit anstelle von nur einem Bit verwendet, aber immer noch stark auf das Prinzip der Rauschformung setzt. DSD-wide ist PCM mit Noise Shaping und wird manchmal abschätzig als „PCM-narrow“ bezeichnet, hat aber den zusätzlichen Vorteil, dass DSP-Operationen im Studio sehr viel praktischer sind. Der Hauptunterschied besteht darin, dass „DSD-breit“ die Abtastfrequenz von 2,8224 MHz (64fs) beibehält, während die höchste Frequenz, in der PCM bearbeitet wird, 384 kHz (8fs) beträgt. Das „DSD-weite“ Signal wird für das SACD-Mastering in normales DSD herunterkonvertiert. Als Ergebnis dieser Technik und anderer Entwicklungen gibt es jetzt einige digitale Audio-Workstations (DAWs), die im DSD-Bereich arbeiten oder arbeiten können, insbesondere Pyramix und einige SADiE-Systeme.
Ein weiteres Format für die DSD-Bearbeitung ist Digital eXtreme Definition (DXD), ein PCM-Format mit 24-Bit-Auflösung, das mit 352,8 kHz (oder alternativ 384 kHz) abgetastet wird. DXD wurde ursprünglich für die Merging Pyramix Workstation entwickelt und zusammen mit dem AD/DA-Wandler Sphynx 2 im Jahr 2004 eingeführt. Durch diese Kombination war es möglich, direkt in DXD aufzunehmen und zu bearbeiten, und das Sample vor der Veröffentlichung auf SACD nur einmal in DSD zu konvertieren. Dies bietet dem Benutzer einen Vorteil, da das Rauschen, das durch die Umwandlung von DSD entsteht, oberhalb von 20 kHz dramatisch ansteigt und jedes Mal mehr Rauschen hinzugefügt wird, wenn ein Signal während der Bearbeitung wieder in DSD umgewandelt wird.
Beachten Sie, dass hochauflösendes PCM (DVD-Audio, HD DVD und Blu-ray Disc) und DSD (SACD) sich bei hohen Frequenzen technisch noch unterscheiden können. In PCM-Dekodiersystemen wird in der Regel ein Rekonstruktionsfilter verwendet, ähnlich wie bei PCM-Codiersystemen bandbreitenbegrenzende Filter zum Einsatz kommen. Jeder Fehler oder jedes unerwünschte Artefakt, das von solchen Filtern eingeführt wird, beeinträchtigt in der Regel das Endresultat. Ein angeblicher Vorteil von DSD ist, dass die Produktentwickler in der Regel keine oder nur eine geringe Filterung vorsehen. Stattdessen führt DSD zu konstant hohen Rauschpegeln bei diesen Frequenzen. Der Dynamikbereich von DSD nimmt bei Frequenzen über 20 kHz schnell ab, da starke Rauschformungstechniken verwendet werden, die das Rauschen aus dem Audioband verdrängen, was zu einem steigenden Rauschpegel knapp über 20 kHz führt. Der Dynamikbereich von PCM hingegen ist bei allen Frequenzen gleich. Fast alle heutigen DAC-Chips verwenden jedoch eine Art Sigma-Delta-Wandlung von PCM-Dateien, die zu demselben Rauschspektrum führt wie DSD-Signale. Alle SACD-Player verfügen aus Kompatibilitäts- und Sicherheitsgründen über einen optionalen Tiefpassfilter, der auf 50 kHz eingestellt ist und für Situationen geeignet ist, in denen Verstärker oder Lautsprecher keine unverzerrte Ausgabe liefern können, wenn Rauschen oberhalb von 50 kHz im Signal vorhanden ist.
Double-rate DSD (DSD128)Bearbeiten
Als DSD128 bezeichnet, weil die Abtastrate 128-mal so hoch ist wie die der CD. Seit seiner Einführung haben Anbieter begonnen, DSD128-Aufnahmen mit 5,6 MHz zur Verfügung zu stellen, wie etwa das audiophile Label Opus3. Zusätzlich wurde eine 44,1-kHz-Variante mit 5,6448 MHz von mehreren Hardware-Geräten wie dem exaSound e20 Mk II DAC unterstützt. Der Korg MR-1000 1-Bit-Digitalrekorder tastet mit 5,6448 MHz ab, was der doppelten SACD-Rate entspricht.
Quad-rate DSD (DSD256)Bearbeiten
Der Begriff DSD256 wird verwendet, weil die Abtastrate 256-mal so hoch ist wie die der CD. Die Pyramix Virtual Studio Digital Audio Workstation ermöglicht die Aufnahme, Bearbeitung und das Mastering aller DSD-Formate, also DSD64 (SACD-Auflösung), DSD128 (Double-DSD) und DSD256 (Quad-DSD). Eine 44,1 kHz-Variante mit 12,288 MHz hat sich etabliert. Der exaSound e20 DAC war das erste kommerziell erhältliche Gerät, das DSD256 mit Abtastraten von 11,2896/12,288 MHz wiedergeben konnte. Der Horus AD/DA-Wandler von Merging Technologies bietet Abtastraten von bis zu 11,2 MHz, d. h. das Vierfache der SACD-Rate.
Octuple-rate DSD (DSD512)Bearbeiten
Der Begriff DSD512 wird verwendet, weil die Abtastrate 512-mal so hoch ist wie die der CD. Es hat eine Abtastrate von 22,5792 MHz (512-mal so hoch wie bei CD) oder alternativ 24,576 MHz (512-mal 48 kHz). Hardware wie der Amanero Combo384 DSD-Ausgangsadapter und das exaU2I USB-zu-I²S-Interface sowie Software wie das JRiver Media Center, foobar2000 mit SACD-Plugin (nur bis DSD256), Roon, HQPlayer und Neutron Music Player können DSD-Dateien mit dieser erweiterten Abtastrate vollständig nativ verarbeiten.