Direct Stream Digital

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Comparación con PCM

El audio SACD se almacena en DSD, que difiere del PCM convencional utilizado por los discos compactos o los sistemas de audio informáticos convencionales.

Un grabador DSD utiliza la modulación delta-sigma. La DSD es de 1 bit con una frecuencia de muestreo de 2,8224 MHz. La salida de un grabador DSD es un flujo de bits. La media a largo plazo de esta señal es proporcional a la señal original. El DSD utiliza técnicas de conformación de ruido para empujar el ruido de cuantificación hasta frecuencias ultrasónicas inaudibles. En principio, la retención del flujo de bits en DSD permite al reproductor SACD utilizar un diseño DAC básico (de un bit) con un filtro analógico de bajo orden. El formato SACD puede ofrecer un rango dinámico de 120 dB de 20 Hz a 20 kHz y una respuesta en frecuencia ampliada hasta 100 kHz, aunque la mayoría de los reproductores actuales indican un límite superior de 80-90 kHz.

La mayoría de los audiólogos profesionales aceptan que el límite superior de la audición humana adulta es de 20 kHz y que las frecuencias altas son las primeras que se ven afectadas por la pérdida de audición.

El proceso de creación de una señal DSD es conceptualmente similar a tomar un convertidor analógico-digital (A/D) delta-sigma de un bit y eliminar el decimador, que convierte el flujo de bits de 1 bit en PCM de varios bits. En su lugar, la señal de 1 bit se graba directamente y, en teoría, sólo requiere un filtro de paso bajo para reconstruir la forma de onda analógica original. En realidad, es un poco más complejo, y la analogía es incompleta en el sentido de que los convertidores sigma-delta de 1 bit son hoy en día bastante inusuales, siendo una de las razones el hecho de que una señal de 1 bit no puede ser interpuesta adecuadamente: la mayoría de los convertidores sigma-delta modernos son multibits.

Debido a la naturaleza de los convertidores sigma-delta, no se puede hacer una comparación directa entre DSD y PCM. Sin embargo, es posible realizar una aproximación, que situaría al DSD en algunos aspectos comparables a un formato PCM que tiene una profundidad de bits de 24 bits y una frecuencia de muestreo de 88200 Hz.

Debido a que ha sido extremadamente difícil llevar a cabo operaciones de DSP (por ejemplo, realizar la ecualización, el balance, la panorámica y otros cambios en el dominio digital) en un entorno de un solo bit, y debido a la prevalencia de equipos de estudio exclusivamente PCM como Pro Tools, la gran mayoría de los SACD -especialmente el rock y la música contemporánea, que se basan en técnicas multipista- se mezclan de hecho en PCM (o se mezclan de forma analógica y se graban en grabadores PCM) y luego se convierten a DSD para la masterización de los SACD.

Para resolver algunos de estos problemas, se ha desarrollado un nuevo formato de estudio, normalmente denominado DSD-wide, que conserva la alta frecuencia de muestreo del DSD estándar, pero utiliza una longitud de palabra digital de 8 bits, en lugar de una sola, aunque sigue basándose en gran medida en el principio de conformación del ruido. El DSD-wide es un PCM con conformación de ruido -y a veces se le llama despectivamente «PCM-estrecho»- pero tiene la ventaja añadida de hacer mucho más prácticas las operaciones de DSP en el estudio. La principal diferencia es que «DSD-wide» sigue conservando la frecuencia de muestreo de 2,8224 MHz (64fs) mientras que la frecuencia más alta en la que se edita PCM es de 384 kHz (8fs). La señal «DSD-wide» se convierte a DSD normal para la masterización de SACD. Como resultado de esta técnica y de otros desarrollos, existen ahora algunas estaciones de trabajo de audio digital (DAW) que operan, o pueden operar, en el dominio DSD, especialmente Pyramix y algunos sistemas SADiE.

Otro formato para la edición de DSD es Digital eXtreme Definition (DXD), un formato PCM con una resolución de 24 bits muestreada a 352,8 kHz (o alternativamente 384 kHz). DXD se desarrolló inicialmente para la estación de trabajo Merging Pyramix y se introdujo junto con su convertidor AD/DA Sphynx 2 en 2004. Esta combinación permitió grabar y editar directamente en DXD, y la muestra sólo se convierte a DSD una vez antes de publicar en SACD. Esto ofrece una ventaja al usuario, ya que el ruido creado por la conversión a DSD aumenta drásticamente por encima de los 20 kHz, y se añade más ruido cada vez que se vuelve a convertir una señal a DSD durante la edición.

Tenga en cuenta que el PCM de alta resolución (DVD-Audio, HD DVD y Blu-ray Disc) y el DSD (SACD) pueden seguir siendo técnicamente diferentes en las altas frecuencias. En los sistemas de descodificación PCM se suele utilizar un filtro de reconstrucción, del mismo modo que se utilizan normalmente filtros limitadores de ancho de banda en los sistemas de codificación PCM. Cualquier error o artefacto no deseado introducido por estos filtros suele afectar al resultado final. Una supuesta ventaja de la DSD es que los diseñadores de productos suelen optar por no tener filtro, o por un filtro modesto. En cambio, la DSD conduce a niveles elevados y constantes de ruido en estas frecuencias. El rango dinámico de DSD disminuye rápidamente en las frecuencias superiores a 20 kHz debido al uso de fuertes técnicas de conformación de ruido que empujan el ruido fuera de la banda de audio, lo que resulta en un piso de ruido creciente justo por encima de 20 kHz. En cambio, el rango dinámico de PCM es el mismo en todas las frecuencias. Sin embargo, casi todos los chips DAC actuales emplean algún tipo de conversión sigma-delta de archivos PCM que da como resultado el mismo espectro de ruido que las señales DSD. Todos los reproductores SACD emplean un filtro de paso bajo opcional ajustado a 50 kHz por razones de compatibilidad y seguridad, adecuado para situaciones en las que los amplificadores o los altavoces no pueden ofrecer una salida sin distorsión si hay ruido por encima de 50 kHz en la señal.

DSD de doble tasa (DSD128)Editar

Se denomina DSD128 porque la tasa de muestreo es 128 veces mayor que la del CD. Desde su creación, los creadores de contenidos han comenzado a poner a disposición grabaciones en DSD128 a 5,6 MHz, como el sello audiófilo Opus3. Además, una variante de 44,1 kHz a 5,6448 MHz ha sido soportada por múltiples dispositivos de hardware, como el DAC exaSound e20 Mk II. El grabador digital de 1 bit Korg MR-1000 muestrea a 5,6448 MHz, el doble de la velocidad del SACD.

DSD de cuatro velocidades (DSD256)Edit

Se denomina DSD256 porque la velocidad de muestreo es 256 veces la del CD. La estación de trabajo de audio digital Pyramix Virtual Studio permite grabar, editar y masterizar todos los formatos DSD, siendo DSD64 (resolución SACD), DSD128 (Double-DSD) y DSD256 (Quad-DSD). Se ha establecido una variante de 44,1 kHz a 12,288 MHz. El DAC exaSound e20 fue el primer dispositivo disponible en el mercado capaz de reproducir DSD256 a velocidades de muestreo de 11,2896/12,288 MHz. El convertidor AD/DA Horus de Merging Technologies ofrece frecuencias de muestreo de hasta 11,2 MHz, es decir, cuatro veces la frecuencia del SACD.

DSD de tasa octogonal (DSD512)Edit

Se denomina DSD512 porque la frecuencia de muestreo es 512 veces la del CD. Tiene una frecuencia de muestreo de 22,5792 MHz (512 veces la del CD), o bien 24,576 MHz (512 veces 48 kHz). Hardware como el adaptador de salida DSD Amanero Combo384 y la interfaz USB a I²S exaU2I, y software como JRiver Media Center, foobar2000 con el plugin SACD (sólo hasta DSD256), Roon, HQPlayer y Neutron Music Player son capaces de manejar archivos DSD de esta avanzada frecuencia de muestreo de forma totalmente nativa.

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