DSD解碼淺析

王韌

隨著索尼Hi-Res Audio提出以及支持DSD解碼播放設備的發布，沉寂多年的DSD成為了音頻愛好者的熱議與追捧，同時它又成為了眾多音頻廠商宣傳的重點。不過，對于普通用戶來說，他們對DSD是什么都不清楚，DSD與普通音頻格式有何區別，有沒有必要購買支持硬解碼的設備，現在我們就帶著這項問題來了解強大的DSD編碼。

繞不開的PCM

在了解DSD之前，我們需要弄清楚現階段使用廣泛的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）脈沖編碼調制，是一種音頻模擬信號的數字化方法。

音頻信號其實是一種模擬信號，日常使用的PC則是數字化設備，內部采用存儲的是數字信號，因此在PC這些數字設備當中播放音頻就必須先將音頻進行數字化的存儲，PCM則可以看作是這樣的一個解決方法，它可以將音頻模擬信號轉化成數字信號。在實際應用中脈沖編碼調制肯定不會是那么簡單的，通常是由專門的芯片來完成的，這就是模數轉換器。

當然我們得到了這些數字化的音頻信號后并不能簡單地將其存儲在CD或是硬盤當中，為了在播放時能夠識別不同規格的PCM還需要為其添加一定的標識或是進行分割，因此我們就將PCM封裝成了WAV或是aiff格式，當然直接用虛擬信號采樣得到的PCM體積比較龐大，通常還會對PCM進行壓縮，類似于ape、flac就是PCM經過無損編碼壓縮后的結果，而最普通的mp3、aac則是經過了有損壓縮。

經過壓縮后的PCM在體積上會有不少優勢，但播放時需要先將壓縮數據解壓還原成PCM才能通過DAC芯片解碼成模擬音頻信號供信號放大器使用。壓縮音頻編碼成PCM的過程中并不涉及數字和模擬信號的轉換，一般通過CPU即可完成，而PCM還原成模擬信號則需要DAC才可完成，目前較高規格的PCM可以達到32bit/192kHz，而大多數聲卡當中DAC只支持24bit/192kHz的規格，因此播放時還需通過CPU對高規格的PCM進行向下采樣。

DSD的優勢

現在來看看DSD（Direct Stream Digital），它是屬于索尼和飛利浦的專利技術，DSD與最常見的音頻編碼格式最大的區別就是它是基于PDM（pulse-density modulation）脈沖密度調制實現，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的，PDM每次采樣的精度都是1bit，因此通過PDM調制的音頻信號并不能通過現有的基于PCM的DAC進行解調。

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使用得最多的場合是Super Audio CD （SACD），這也是目前絕大多數DSD音頻的來源，在SACD當中采用的是采樣率2.8224MHz的DSD。

如果將SACD和CD的參數進行對比的話，可以看到SACD最大的優勢是在于對6聲道音頻的支持以及擁有更高的響應頻率，SACD當中的DSD達到了5645Kbps，而普通的CD則是1411Kbps，理論上來說DSD記錄了比PCM更多的數據，解調成模擬音頻信號時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翻倍至45160Kbps，這數據量是PCM遠不能達到的。較大的比特率可以帶來更加豐富的聲音細節，這點對于發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有購買音樂的習慣來獲取DSD編碼音頻，但是豐富的電商平臺是獲得SACD不錯的方式右：支持硬件解碼DSD的入門級設備價格不算昂貴

從1996年推出至今已有20年的時間了，這種優于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一段路要走，在長時間內它只能作為音頻發燒友的私有物。

DSD音頻在現階段并不符合廣大消費者購買音樂服務的習慣。想要獲得DSD編碼音頻，目前只能購買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解碼的設備太少，大多數情況下只能先將DSD轉換成PCM再進行播放，無法體驗到DSD的優勢，并且支持DSD的軟件也相當稀少，強大的Foobar都需要安裝插件，并且過程略微麻煩。

相對于PCM來說DSD確實是能夠記錄更多的音頻數據，理論上在還原時也能做到更多的細節，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，但因為SACD發行量很少，導致買不到你想要的音樂。因此建議不必購入原生支持DSD設備，因為它絕大部分時間都是在吃灰。通過插件實現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光盤中讀取相關的數據文件，并可以保存在電腦系統中，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機上播放，這就是大家所說的SACD-R，就是SACD Rip。顯然，這是一個盜版的行為，不過利用破解后的SACD-R，我們可以體驗到高清音頻格式帶來更高品質的音樂（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的一個逆過程。目前來看，雖然Foobar2000的插件已經支持DSD輸出，但普通硬件是無法實現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組合按鍵進入參數選項，發現Foobar是以PCM的方式播放SACD-R右：通過Foobar 2000可以將SACD-R轉換為普通的WAV、FLAC等常見音頻文件，但占用的數據空間將擴大數倍

打開Foobar2000的設置菜單，看到SACD字樣相關選項。其中可以看到44.1/88.2/176.4/352.8 kHz四種采樣率的選擇。菜單中還有關于雙聲道和多聲道的選擇，在使用兩聲道播放時，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軟件加載這個ISO鏡像。打開后，ISO文件內置自動分軌的管理，這樣就可以進行播放了。從我們使用的這張專輯來看，一張108分鐘左右的6聲道SACD，文件數據大概在1.3GB。

從圖中我們看到，播放時可以以設置中對應采樣率進行播放，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，就可以該規格實現模擬輸出。我們不但可以用Foobar2000進行播放，還可以將它轉換為普通的WAV格式文件，即24bit/352.8kHz的文件，但占用的數據空間將擴大數倍。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SACD的機會，但目前雖然可以在電腦上播放，但大多數情況下仍然使用SRC的方式，雖然這種SRC的算法水平已經很高，實際聽感上與APE、FLAC相比有較大提升，但仍然沒有實現DSD播放。

| Tips |

題外話

在發布SACD后，SONY和Philips對SACD進行了DXD（Digital eXtreme Definition）的擴充，它不再是DSD的1bit方式記錄數據，而是傳統的高采樣精度+頻率的方法，在5.1聲道下每聲道可達到24bit/352.8kHz的規格，即8倍于44.1kHz的采樣率，這樣就達到了8.4672Mbits的帶寬，是DSD64 2.8224Mbits 3倍以上。在DXD規范中明確表示，DXD規格是優于DSD的。

讓便攜式播放設備完美解碼DSD

通過右鍵菜單中的EXTRACT選項就能實現SACD-R轉換DSDIFF文件的批處理

網絡上的SACD-R文件以及安裝插件的Foobar讓我們體驗到高清音頻，但是這種模擬的播放方式并不是完美的。其實現在絕大多數的純音播放器在更新固件后都支持DSDIFF文件的播放，但是我們如何將通過網絡下載的SACD-R文件轉換為DSDIFF文件呢？就連安裝了插件的Foobar都只能將其轉換為WAV。這時，我們就需要AudioMate這款專業的軟件來提取DSDIFF文件。

左：利用AudioMate提取DSDIFF文件的可操作項并不多右：在轉換音頻文件時，只需依次點擊“Track＼Divide Multi- Track”

下載并解壓AudioMate，雙擊運行SETUP.bat，然后按照提示選擇語言種類以及安裝目錄，完成安裝后，退出程序即可。這時我們找到下載的SACD-R文件，在右鍵菜單中依次點擊“EXTRACT＼DSDIFF”項，隨后系統會彈出新菜單窗口，此時我們只需進入“Track”選項，選擇“Divide Multi- Track”，再關閉這個菜單窗口，此時AudioMate便可執行SACD-R提取DSDIFF文件的操作了。