다이렉트 스트림 디지털

Direct Stream Digital
다이렉트 스트림 디지털
DSD logo
매체형
  • 오디오 녹음 프로세스
  • 디스크 포맷
인코딩디지털
읽기 메커니즘DSD
쓰기 메커니즘슈퍼 오디오 CD
표준ISO/IEC 14496-3
사용법오디오 녹음
연장 위치1999
까지 확장현재의

DSD(Direct Stream Digital)는 SACD(Super Audio CD)용 오디오 신호를 디지털 인코딩하는 시스템을 위해 소니와 필립스가 사용하는 상표다.

DSD는 SACD에 사용되는 디지털 저장 매체에 오디오 신호를 저장하는 기술인 펄스 밀도 변조 인코딩을 사용한다. 이 신호는 델타 시그마 변조 디지털 오디오로 저장되는데, 이는 2.8224MHz의 샘플링 속도(CD 오디오 샘플링 속도 44.1kHz의 64배지만 16비트 분해능 중 로 단일 비트 값의 시퀀스다. 노이즈 형성은 64회 과표본된 신호를 사용하여 오디오 신호의 정량화가 한 비트로 부정확하게 되어 발생하는 노이즈와 왜곡을 감소시킴으로써 발생한다. 따라서 1비트 델타-시그마 변환의 왜곡을 없앨 수 있을지가 논의 대상이다.[1]

개발

DSD는 신호를 PCM 신호로 변환하는 소멸 프로세스를 적용하기 전에 델타 시그마 신호를 저장하는 방식이다. 델타-시그마 변환은 C.C.에 의해 처음 설명되었다. 1954년 커틀러([2]Cutler)는 이노세 외 연구진에 의해 1962년 논문까지 이와 같은 이름을 붙이지 않았다. 소멸은 처음에 존재하지 않았고 과표본된 데이터가 그대로 전송되었다. 델타-시그마 데이터를 PCM 오디오로 변환하기 전에 과표본을 제거하자는 제안은 1969년 D. J. Goodman에 의해 제안되었다. J. Goodman에 의해 이루어졌다.[3]

DSD 기술은 후에 오디오 CD의 디자이너인 소니와 필립스에 의해 개발되고 상용화되었다. 그러나 2005년 필립스는 이후 소닉 스튜디오에 DSD 공구 사업부를 매각했다.[4][better source needed]

참고 항목: 슈퍼 오디오 CD
주요 라벨 지원

DVD-오디오는 워너 뮤직 그룹의 승인을 받았고 SACD 형식은 소니와 유니버설 뮤직 그룹의 승인을 받았으며, 특히 UMG의 각인 버진 레코드가 높은 인기를 끌었다.[5][6] 그럼에도 불구하고 2011년 워너 프리미엄 사운드 시리즈는 워너뮤직그룹이 발매한 앨범으로, DSD로 녹음을 하는 등 SACD 형식으로 타이틀을 발매한 최초의 음반이다.[7] 이 시리즈는 SACD 레이어와 표준 CD 레이어가 모두 들어 있는 슈퍼 오디오 CD/CD 하이브리드 디스크로 10개의 록 및 팝 앨범으로 성장했다.[8]

소니는 북미 지역에서 SACD를 적극적으로 홍보하지 않았고, DVD-Audio가 시장에서 경쟁적 우위를 점한 결과였다. 유럽이나 일본과 같은 다른 곳에서는 SACD가 더 많은 발판을 마련했다.[9] 앨범의 비닐판과 DSD 레코딩을 하이브리드 SACD로 발매하는 독일 스톡피쉬 레코드가 대표적이다.[10]

독립 레이블 사용

따라서 슈퍼 오디오 CD 제품을 전문으로 하는 많은 음악 회사들은 DSD 인코딩을 사용한다. 다수의 독립 음반사들도 소니와 직접 협력하여 DSD 제품이나 DSD 레코딩 프로세스에 초점을 맞추고 있다.

DMP Digital Music Products는 SACD 디지털 오디오 포맷의 초기 사용자였다.[11] 1997년 조 벡 & 알리 라이더슨의 알토 발매는 소니의 다이렉트 스트림 디지털 레코딩 기술로 포착된 최초의 상업용 레코딩이었다. 1998년 맨프레도 페스트의 Just Jobim은 새로운 Meitner DSD 변환 기술로 포착된 첫 번째 프로젝트였다. 2000년 DMP는 세계 최초로 다채널 SACD인 가우다무스의 성찬을 출시했다.[12]

텔락 인터내셔널의 출시는 대부분 (일반적으로 하이브리드) SACD에 있었으며 DSD 기록이다.[13][failed verification] 텔라크는 초창기 오디오 애호가 회사인 사운드스트림과 자주 함께 일했고, SACD 형식의 원래 사운드스트림 녹음 파일들을 많이 재발매했다.[14] 미국에서 최초로 디지털 녹음을 한 사운드스트림은 자체 소유의 디지털 녹음기를 통해 샘플링 속도 50kHz로 16비트 PCM으로 녹음했다. 이 50 kHz PCM 형식은 텔락 SACD에서 릴리즈하기 위해 DSD로 변환되었다.

음반사 모바일 피델리티에는 청취 테스트와 기술 평가를 거쳐 DVD-오디오 디스크를 통해 슈퍼 오디오 CD를 고해상도 디지털 포맷으로 채택하기로 결정한 엔지니어들이 있었다. 라벨의 하이브리드 SACD 릴리즈에서 SACD 레이어는 아날로그 마스터 테이프의 직접 DSD 기록이며, CD 레이어는 DSD의 디지털 다운 변환이며, 슈퍼 비트 매핑이 적용된다. 2001년 이후, CD 전용은 DSD에서 소싱되지만 SACD 계층은 생략한다.[15]

블루코스트 레코드는 주로 재즈와 어쿠스틱 아티스트를 중심으로 DSD 포맷으로 녹음된 음악을 녹음, 발매할 목적으로 2007년 캘리포니아에서 설립되었다.[16]

2013년 8월 28일 Acoustic Sounds 레이블은 Direct Stream Digital 또는 PCM 오디오 형식으로 제작된 주요 레코드 레이블의 메인스트림 앨범을 판매하는 SuperHiRez.com을 출시했다.[17][18] 2013년 9월 4일 어쿠스틱 사운드는 소니 뮤직 엔터테인먼트와 계약을 체결하여 소니의 새로운 디지털 다운로드 서비스를 다이렉트 스트림 디지털 형식으로 제작 또는 리마스터한 앨범으로 제공한다고 발표했다.[19]

이 형식은 2009년 팝, 송 & 데스 등의 앨범에 사용되며,[20] 2002년 리마스터링한 롤링 스톤즈 앨범 They Danathanic Majesties Request([21][22]The Rolling Stones 앨범 They Danathanic Majesties Request.

아날로그 테이프나 PCM/DSP 혼합/효과 없이 DSD 레코딩("순수 DSD")에 직접 연결하는 전문 레이블에는 Hunnia 레코드와 Eudora 레코드가 포함된다.

DSD 기법

PCM과의 비교

SACD 오디오는 DSD에 저장되는데, 이는 컴팩트 디스크나 기존의 컴퓨터 오디오 시스템에서 사용하는 기존의 PCM과는 다르다.

DSD 레코더는 델타 시그마 변조를 사용한다. DSD는 2.8224MHz 샘플링 속도를 가진 1비트다. DSD 레코더의 출력은 비트스트림이다. 이 신호의 장기 평균은 원래 신호에 비례한다. DSD는 소음 형성 기법을 사용하여 정량화 소음을 들리지 않는 초음파 주파수까지 밀어낸다. 원칙적으로 DSD에서 비트스트림을 유지하면 SACD 플레이어는 저차 아날로그 필터와 함께 기본(1비트) DAC 설계를 사용할 수 있다. SACD 형식은 20Hz에서 20kHz까지 120dB의 동적 범위와 최대 100kHz까지 확장된 주파수 응답을 제공할 수 있지만, 대부분의 현재 플레이어는 80~90kHz의 상한선을 나타낸다.

대부분의 전문 청각학자들은 인간의 성인 청력 상한이 20kHz이며[23] 고주파수가 가장 먼저 청력 손실의 영향을 받는다는 것을 인정한다.[24]

DSD 신호를 생성하는 과정은 개념적으로 1비트 델타 시그마 아날로그-디지털(A/D) 변환기를 가져다가 1비트 비트스트림을 멀티비트 PCM으로 변환하는 디시메이터를 제거하는 것과 비슷하다. 대신 1비트 신호는 직접 기록되며 이론적으로는 원래의 아날로그 파형을 재구성하기 위해 로우패스 필터만 있으면 된다. 현실에서 그것은 좀 더 복잡하고, 1비트 시그마-델타 컨버터가 요즘 다소 특이하다는 점에서 비유는 불완전하다. 한 가지 이유는 1비트 신호를 제대로 디터링할 수 없기 때문이다: 대부분의 현대 시그마-델타 컨버터는 다중 비트다.

시그마-델타 컨버터의 특성상 DSD와 PCM을 직접 비교할 수는 없다. 그러나 근사치는 가능하며, DSD는 비트 깊이 24비트와 샘플링 주파수가 88200Hz인 PCM 형식에 필적할 수 있는 측면도 있다.

일비트 환경에서 DSP 운영(예: 디지털 영역의 EQ, 균형, 패닝 및 기타 변경 수행)을 수행하는 것이 극히 어려웠으며, 프로 도구와 같은 PCM 스튜디오 장비만이 널리 보급되었기 때문에, 특히 멀티트락(multitrace)에 의존하는 SACD의 대다수가 특히 락과 현대음악에 의존하고 있다.k 기술—사실상 PCM(또는 혼합 아날로그 및 PCM 레코더에 기록)에 혼합된 다음 SACD 마스터링을 위해 DSD로 변환된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 일반적으로 DSD 와이드라고 하는 새로운 스튜디오 포맷이 개발되었는데, 이 포맷은 표준 DSD의 높은 샘플링 속도를 유지하지만 단일 비트 디지털 워드 길이보다는 8비트를 사용하지만 여전히 노이즈 형성 원리에 크게 의존하고 있다. DSD 전체는 노이즈 형상을 갖춘 PCM이며, 때로는 "PCM-나선"이라고 폄하하기도 하지만, 스튜디오에서 DSP 운영을 훨씬 더 실용적으로 만들 수 있는 부가적인 이점이 있다. 가장 큰 차이는 "DSD 폭"이 여전히 2.8224MHz(64fs) 샘플링 주파수를 유지하는 반면 PCM이 편집되는 최고 주파수는 384kHz(8fs)라는 점이다. "DSD 범위" 신호는 SACD 마스터링을 위해 일반 DSD로 하향 변환된다. 이 기술과 다른 개발의 결과, DSD 도메인, 특히 Pyramix와 일부 SADIE 시스템을 작동하거나 작동할 수 있는 몇 개의 디지털 오디오 워크스테이션(DAW)이 있다.

DSD 편집의 또 다른 형식은 디지털 eXtreme Definition(DXD)으로, 24비트 분해능을 352.8kHz(또는 384kHz)로 샘플링한 PCM 형식이다. DXD는 처음에 Merging Pyramix 워크스테이션용으로 개발되었으며 2004년에 Sphynx 2, AD/DA 컨버터와 함께 도입되었다. 이 조합은 DXD에서 직접 기록 및 편집이 가능하며,[25] 샘플은 SACD에 게시하기 전에 DSD로 한 번만 변환된다는 것을 의미했다. 이는 DSD 변환으로 발생하는 노이즈가 20kHz 이상으로 극적으로 상승하고, 편집 중 신호가 DSD로 다시 변환될 때마다 노이즈가 더해져 사용자에게 이점이 된다.

고해상도 PCM(DVD-Audio, HD DVD 및 블루레이 디스크)과 DSD(SACD)는 여전히 높은 주파수에서 기술적으로 차이가 있을 수 있다는 점에 유의하십시오. 재구성 필터는 일반적으로 PCM 디코딩 시스템에서 사용되는데, 대역폭 제한 필터가 PCM 인코딩 시스템에서 일반적으로 사용되는 것과 거의 동일한 방식이다. 이러한 필터에 의해 유입된 오류 또는 원하지 않는 아티팩트는 일반적으로 최종 결과에 영향을 미친다. DSD의 주장된 이점은 제품 설계자들이 일반적으로 필터링이나 중간 필터링이 없는 것을 선택한다는 것이다. 대신 DSD는 이러한 주파수에서 지속적으로 높은 수준의 노이즈를 발생시킨다. DSD의 동적 범위는 소음을 오디오 대역에서 밀어내는 강력한 노이즈 형성 기법의 사용으로 인해 20kHz 이상의 주파수에서 빠르게 감소하여 20kHz 바로 위에 노이즈 플로어가 상승한다. 반면에 PCM의 동적 범위는 모든 주파수에서 동일하다. 그러나 오늘날 거의 모든 DAC 칩은 DSD 신호와 동일한 노이즈 스펙트럼을 생성하는 PCM 파일의 시그마-델타 변환의 어떤 종류를 사용한다. 모든 SACD 플레이어는 50kHz 이상의 소음이 신호에 존재할 경우 증폭기나 확성기가 변형되지 않은 출력을 전달할 수 없는 상황에 적합하도록 50kHz로 설정된 선택적 로우패스 필터를 사용한다.

이중 속도 DSD(DSD128)

샘플링 속도가 CD의 128배이기 때문에 DSD128로 불린다. 설립 이래, 그것의 컨텐츠 크리에이터들은 5.6 MHz DSD128 녹음을 오디오 애호가 라벨 Opus3와 같이 이용할 수 있게 만들기 시작했다.[26] 또한 5.6448MHz에서 44.1kHz 변형은 exaSound e20 Mk II DAC와 같은 다중 하드웨어 장치에 의해 지원되었다.[27] Korg MR-1000 1비트 디지털 레코더는 SACD 속도의 두 배인 5.6448MHz로 샘플링한다.

사분율 DSD(DSD256)

샘플링 속도가 CD의 256배이기 때문에 DSD256이라고 한다. Pyramix Virtual Studio Digital Audio Workstation은 DSD64(SACD 해상도), DSD128(Double-DSD) 및 DSD256(Quad-DSD) 등 모든 DSD 형식을 녹음, 편집 및 마스터할 수 있도록 허용하며, 12.288MHz의 44.1kHz 변종이 확립되었다. exaSound e20 DAC는 11.2896/12.288MHz의 샘플링 속도로 DSD256 재생이 가능한 최초의 상용 기기였다.[28][29] Merging Technologies Horus AD/DA Converter는 최대 11.2 MHz, 즉 SACD 속도의 4배에 달하는 샘플링 속도를 제공한다.

8배율 DSD(DSD512)

샘플링 속도가 CD의 512배이기 때문에 DSD512라고 한다. 샘플링 속도는 22.5792MHz(CD의 512배) 또는 24.576MHz(512배 48kHz)이다. Hardware such as the Amanero Combo384 DSD output adapter, and exaU2I USB to I²S interface, and software such as JRiver Media Center, foobar2000 with SACD plugin (up to DSD256 only), Roon,[30] HQPlayer and Neutron Music Player are all able to handle DSD files of this advanced sampling rate fully natively.

DSD 재생 옵션

소니는 SACD용 DSD를 개발했고, 많은 디스크 플레이어가 SACD를 지원한다. 포맷이 디지털이기 때문에 DSD 스트림을 재생하는 다른 방법들이 있다;[31] 이러한 대안들의 개발은 회사들이 DSD에서 고품질 음악 다운로드를 제공할 수 있게 했다.

DSD 디스크 형식

일부 전문 오디오 녹음기(Korg, Tascam 등)는 DSD 형식으로 녹음할 수 있다. 이 신호를 Korg MR-1/2/1000/2000 레코더와 함께 번들로 제공되는 오디오게이트 소프트웨어와 같은 적절한 도구가 있는 기록 가능한 DVD로 전송하면 DSD 디스크가 렌더링된다. 이러한 디스크는 소니 VAIO 노트북과 플레이스테이션 3 시스템에서만 네이티브 DSD로 재생할 수 있다.[32] 2011년 2월 16일부터 HQPlayer 버전 2.6.0 베타에는 DSD가 지원되는 ASIO 장치에 DSD Interchange File Format(DSDIFF) 및 DSD 스트림 파일(DSF)에서 직접/원래 재생이 지원된다. 더욱이 소니는 DSD-disc 포맷을 완전하게 지원하는 SACD-XA5400ES와 SCD-XE800이라는 두 개의 SACD 플레이어를 생산한다. DSF 형식만 지원된다. DSF는 스테레오 전용의 단순화된 형태의 DFF로, SACD 마스터링 및 5.1 채널 다운로드에 사용되는 형식이다. 그러나 대부분의 개인용 컴퓨터는 PCM 오디오 하드웨어만 가지고 있기 때문에 DVD나 블루레이 디스크 오디오와 같은 기본 고해상도 PCM 소스에 비해 적절한 품질의 이점을 가진 적절한 소프트웨어 플러그인으로 DSD 디스크를 즉시 PCM으로 변환해야 한다.

2012년 6월, 파이오니아는 DSD-disc와 호환되는 일련의 SACD 플레이어를 출시했다. PD-30과 PD-50.

2013년 1월, TACE는 DSD-disc 호환 플레이어인 PD-501HR을 발표했다.[33]

USB를 통한 DSD

궁극적인 재생을 위해 DSD 파일을 디스크에 구울 수 있는 대안은 USB와 같은 디지털 링크를 통해 컴퓨터에서 오디오 하드웨어로 (암호화되지 않은) 파일을 전송하는 것이다.

USB 오디오 2.0 규격은 디지털 오디오에 대한 보다 일반적인 PCM 접근방식을 위한 몇 가지 형식을 정의했지만 DSD의 형식은 정의하지 않았다.

2012년, 많은 회사 등의 대표자들이 PCM 프레임 내에서 DSD 오디오를 표현하고 감지할 수 있는 표준을 개발하였다. 일반적으로 "DSD over PCM" 또는 "DoP"로 알려진 표준은 PCM을 사용하는 다른 디지털 링크에 적합하다.[34] 1.1 개정안은 기본 PCM 샘플링 속도를 증가시킬 필요 없이 DSD 샘플링 속도를 높이기 위한 프로토콜 지원을 추가했다. 현재 많은 제조업체들이 DoP를 지원하는 DAC를 제공하고 있다.

DSD 호환 하드웨어

"Native DSD" 재생 정의는 다소 철학의 문제다. 일반적으로 디지털 볼륨 제어에서 흔히 볼 수 있듯이 디코딩/복제 체인을 따라 어디든 DSD 데이터가 멀티비트 PCM으로 변환되는 것을 피한다.[citation needed]

현재 상용화된 많은 DAC는 ESS, AKM, Cirrus Logic 또는 Burr Brown의 기성 칩을 특징으로 하는 '네이티브 DSD'를 지원한다.

1비트 DSD의 미니멀한 매력과 디코딩의 이론적 단순성 때문에, DSD 디코딩을 전문으로 하는 상용 DAC와 DIY DAC도 있어 기성 DAC 칩의 사용을 피하고 있다. 여기에는 RT 오디오 설계의 퓨어 DSD 컨버터와 STAR 퓨어 DSD DAC가 포함된다.

마지막으로 DSD와 SACD의 개발과 역사적 인연을 맺고 있는 에드 미트너와 안드레아스 코흐는 DAC를 생산하는 기업을 두고 있다. Ed Meitner는 EMM Labs 및 Meitner Audio와 제휴를 맺고 있다. Andreas Koch는 Playback Designs에 소속되어 있다.

DSD 대 PCM

DSD와 PCM의 지지자들 사이에서는 어떤 인코딩 시스템이 우수한지를 놓고 많은 논란이 있어 왔다. 2001년에 립시츠와 밴더쿠이는 DSD에 의해 채용된 1비트 변환기는 왜곡이 심하기 때문에 고급 애플리케이션에 적합하지 않다고 말했다.[35] 2002년에 필립스는 반대 주장을 하는 논문을 발표했다.[36] 립시츠와 밴더쿠이의 논문은 앵거스로부터 더욱 비난을 받았다.[37] 립시츠와 밴더쿠이는[38] 이 비판에 응답했다.[39] 스튜어트는 또한 시그마 델타 변조를 고해상도 디지털 오디오에 대해 "완전히 부적합한 선택"이라고 정의했다.[40]

전통적인 DSD 구현은 본질적으로 높은 왜곡을 가지고 있다.[41] 다중비트 DAC를 사용하면 왜곡을 어느 정도 완화할 수 있다. 최첨단 ADC는 시그마-델타 변조 설계를 기반으로 한다. 오버샘플링 컨버터는 대개 선형 PCM 형식으로 사용되는데, 여기서 ADC 또는 DAC 출력은 대역 제한 및 디더링에 영향을 받는다.[42] 현대의 ADC와 DAC 컨버터는 대부분 오버샘플링과 멀티비트 설계를 사용한다. 즉, DSD는 1비트 포맷인 반면, 현대 컨버터는 내부적으로 2비트[43] ~ 6비트[44] 포맷을 사용한다.

동일한 출처, 채널 수, 유사한 대역폭 및 노이즈를 가진 DSD와 PCM 기록의 비교는 상반된 결과를 낳았다. 독일 데트몰드에 있는 에리히-티엔하우스 연구소에서 실시된 한 연구는 이중 블라인드 테스트에서 "강력하게 어떤 피험자라도 두 인코딩 시스템을 재현할 수 있는 구별을 할 수 있다"[45]는 것을 발견했다. In contrast, a 2014 study conducted at the Tokyo University of the Arts found that listeners could distinguish PCM (192 kHz/24 bits) from either DSD (2.8 MHz) or DSD (5.6 MHz) (but not between the two DSD samplings), preferring the sound of DSD over PCM: "For example, Drums stimulus of DSD (5.6 MHz) has p = 0.001 when compared against PCM (192 kH전체 선호도에서 z/24비트) 이는 DSD 버전이 PCM 버전보다 통계적으로 상당히 선호되었음을 시사한다."[46]

DSD는 SACD가 실제로 직접적인 경쟁사인 PCM 기반 DVD-Audio보다 더 성공적이었음에도 불구하고 소비자 시장에서 비교적 거의 성공을 거두지 못했다. 기록된 DSD 데이터의 직접 조작은 적절한 소프트웨어의 가용성이 제한되어 있기 때문에 어렵다. DXD와 같은 새로운 고해상도 PCM 표준의 등장은 시장 틈새를 더욱 제한했다. 그러나 DSD는 여전히 스튜디오 어플리케이션의 아카이브 포맷으로 사용되며 아날로그 테이프의 대체 가능성으로 보여진다[by whom?].

참고 항목

참조

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