SACD - Сокращение от Super Audio Compact Disc - формат оптического диска для хранения музыки.
Выглядит он как обычный компакт-диск, некоторые диски можно отличить на глаз - рабочая сторона у них желтого цвета. Звук на SACD записан совершенно в другом формате: DSD (Direct Stream Digital) и воспроизводятся они только на специальных проигрывателях.
Особенности
* Многоканальность - может быть записано 6 каналов звука
* Cовершенно другой тип записи (DSD), обеспечивающий лучшее качество звука по сравнению с CD.
* Условная совместимость со старыми проигрывателями - на диске может быть два слоя - обычный CD (стерео) и один или два варианта SACD (стерео/многоканальный).
Т.е., если диск:
Однослойный ("Single Layer") - читается только на SACD плеерах.
Двухслойный, или "Гибридный" ("Double Layer", или "Hybrid") - читается и на обычных CD плеерах, и на SACD плеерах.
Все SACD имеют CD-Text - текстовую информацию об альбоме, исполнителе, дорожке.
Все SACD плееры читают и обычные CD диски.
Обычно коробки для SACD отличаются от обычных закругленными краями (Super Jewel Box)
Рождение формата:
Первые SACD были подготовлены с использованием ProTools, наиболее распространенного аппаратно-программного профессионального комплекса, работающего в PCM формате. Для обработки DSD потока на этапе мастеринга нужно было обязательно сконвертировать его в PCM, сделать изменения и снова сконвертировать в DSD. Если при должном качественном пересчёте DSD в PCM запись и не сильно страдает, то по крайней мере все рекламируемые теоретические преимущества Direct Stream Digital (т. е. прямой путь сигнала от микрофона в студии до колонок слушателя) явно ставятся под сомнения. К тому же, комплекс ProTools в те годы базировался главным образом на аппаратной обработке, с алгоритмами, рассчитанными по качеству на выходной формат CD-DA. Если же как мастер-фонограммы использовались 16 битные 44100 кГц PCM исходники, качество звучания такого SACD диска могло быть хуже подобной же записи на CD.
Так какой формат более качественный?
Формат CD-DA (PCM 16 бит 44100 Гц стерео) уже устарел, его ограничения не позволяют достичь уровня сегодняшних запросов аудиофилов и меломанов. Безусловно, нельзя сбрасывать со счетов невероятно большой рынок CD-DA, к которому SACD и DVD-A не могут даже приблизиться. Но совсем недавно то же самое было в сравнении рынка видео кассет и DVD-Video дисков. Массовость формата CD-DA, удобство его использования не позволяют предположить, что для него в скором времени возможен вариант будущего формата VHS. Но, тем не менее, его существенные ограничения, такие как частый клиппинг (ограничение сигнала) из-за желания звукорежиссера добиться максимального динамического диапазона и ограниченность спектра, а также появление интерфейсов, поддерживающих форматы высокого разрешения в неизменном цифровом виде для передачи между устройствами (i-link, HDMI, Denon-link, M-link и так далее), позволяют предположить в скором будущем переход CD-DA в массовую область, туда, где прекрасно себя чувствует mp3, освобождая место в среде аудиофилов для формата SACD.
При корректном воспроизведении CD (как, например, сделано в устройствах некоторых High-End производителей) и некорректном — SACD, звучание первых может быть признано более качественным даже при двойном слепом тестировании (ABX — исключает placebo эффект, или влияние самовнушения слушателя на конечный результат). Это, опять-таки, служит источником для споров о качестве форматов высокого разрешения. Двойное слепое тестирование не идеально, однако, позволяет добиться достаточно четких условий для получения статистически достоверных результатов. Настоятельно рекомендуется использовать бесплатную программу PC ABX или опять-таки бесплатного ABX plugin к широко известной программе Foobar 2000, чтобы реально убедиться — а действительно ли мы слышим разницу (а не просто убедили себя в том, что она есть), и только потом искать причину. Попробуйте записать пару фрагментов с CD (лучше сграбить треки) и с аналогичного SACD и, используя ABX, вы практически наверняка угадаете разницу (подробные данные).
Трудности обработки:
Нужно учесть, что формат DSD более сложен для обработок в отношении управления басом (bass management) и регулировки задержки по фазе для выравнивания звучания в точке расположения слушателя, а также для акустической калибровки системы акустика-помещение для прослушивания. Все ждали DSP процессора для DSD стрима в бытовой технике, SONY анонсировала некоторые чипы (CXD9776Q и CXD9722Q), использующие алгоритмы DSD процессинга в своей брошюре ES Series Receivers Technical Background в отношении STR-DA9000ES, но… в итоге согласно сервис мануалу все эти регулировки проводятся в PCM (в 9000 модели). Как известно, данная топовая модель не имеет калибровки акустической реакции помещения, хотя вполне могла бы, учитывая обработку в PCM и наличие подобных функций у ближайших конкурентов Pioneer, Yamaha и Denon (подобная регулировка присутствует в 3805 модели, и уже известна новая топовая модель 5805 с подобной регулировкой).
Таким образом, на данный момент формат DSD с точки зрения наличия необходимых современных решений для производителей аппаратуры менее интересен, и даже сама Сони пока не готова представить рынку полный комплекс обработки DSD сигнала в своей оригинальной форме на уровне потребительских товаров непрофессионального назначения.
Аналог vs. Цифра:
Винил в качестве источника информации на этапе внедрения CD-DA был сознательно дискредитирован, как качественный источник информации, произошло массовое промывание мозгов за счет маркетинговых средств компаний, заинтересованных в продвижении формата CD-DA. Даже сегодня при правильном воспроизведении формат LP (винил) не просто готов конкурировать с точки зрения качества звука с CD-DA, а, по мнению многих, зачастую превосходит цифру. В чем же причина?
Некоторые измерения, проделанные энтузиастами-аудиофилами, позволяют предположить, что причина в более широком спектре и, несмотря на бытующее мнение об ограничении в 60 дБ, все-таки достаточном динамическом диапазоне. Взгляните на измерения Chris Johnson (гуру Sonic Frontiers) в отношении динамического диапазона на LP. Есть также измерения ограничения спектра на LP, сделанные австралийским аудиофилом и автором обзоров оборудования Chris Tham. Как видим, по динамическому диапазону винил близок к CD-DA, а по полосе частот значительно превосходит последний. Рекомендуется прочесть всю статью Spectral and Dynamics Comparisons of LPs vs digital formats.
Еще один важный момент — нельзя забывать, что аналоговые оригиналы для последующей записи на LP обрабатывались, как правило, на аналоговом оборудовании, практически достигшем пика своего развития. Цифровое оборудование для CD-DA было очень несовершенным — низкое разрешение DSP для обработки (часто только 24 бита для 16-битного сигнала CD-DA, что давало округление выходного 32-битного числа при операциях умножения, и, как следствие, цифровые артефакты в выходном сигнале), низкие частоты сэмплирования, отсутствие диттеринга и noise-shaping, лишь позднее добавленных в арсенал CD-DA, высокий уровень джиттера в цифровых аудио-магнитофонах. На некоторых аудиофильских студиях было даже принято решение вернуться к аналоговым системам мастеринга.
Все проблемы подобного типа остались записанными на CD, потому их качество от экземпляра к экземпляру так отличается, хотя вроде бы «цифра есть цифра». Впрочем, такие же или близкие по сути недостатки связаны и с ранними SACD, как известно.
Зачем нам частоты выше 20 кГц?
Мы подошли к важному этапу. На разных форумах в спорах о форматах и их качестве, задавался один и тот же вопрос: если человек не способен слышать частоты выше 20-21 кГц то, имея частоту дискретизации 44.1 кГц для CD-DA в соответствие с теорией проблем быть не должно. Зачем нам нужны 50 кГц, 70 кГц и даже 96 кГц, если мы все равно их не услышим? И второе. Если наши колонки по паспорту имеют полосу пропускания 20 Гц — 20 кГц на уровне –3 дБ, то зачем нам SACD? Динамики колонок не смогут воспроизвести необходимый спектр, и, мало того, интермодуляционные составляющие ультразвуковых частот могут попасть в звуковую область и исказить исходный сигнал. Не лучше ли просто не иметь этих ультразвуковых составляющих?
Взглянем на теорию более пристально. Теорема Котельникова-Шеннона о минимально-допустимой частоте дискретизации говорит о необходимости двухкратного превосходства частоты дискретизации над граничной частотой беконечной непрерывной периодической функции для корректного восстановления аналогового сигнала по полученным в результате математического разложения в ряд Фурье дискретным отсчётам. Важно понимать, что теорема не означает, что при оцифровке произвольного сигнала бесконечного спектра и конечной продолжительности можно точно восстановить тот сигнал спектра, который лежит ниже половины частоты дискретизации. В реальности неизбежно возникнут проблемы: алиазинг — проникновение в полезный сигнал паразитных компонентов выше частоты дискретизации, либо искажения от применения аналоговых фильтров при фильтрации полезного сигнала фильтрами высоких порядков.
Вот что говорит об ультразвуковых компонентах спектра уважаемый член сообщества аудиофилов, талантливый инженер Нельсон Пасс:
«Хотя возможности человеческого слуха крайне низки на частотах выше 20 килогерц, спад ультразвукового спектра создает фазовые и амплитудные эффекты в слышимом диапазоне, например, простой спад (6 децибел на октаву) на частоте 30 килогерц дает фазовый лаг порядка 9% и спад амплитуды сигнала на 0.5 дБ на частоте 10 кГц. Эффекты могут быть не такими значительными, но их заметность на слух нежелательна в оборудовании, качество работы которого оценивается по нейтральности звучания» (оригинал). Таким образом, зная о чувствительности нашего уха к фазовым искажениям, можно предположить значительное снижение уровня таких искажений в системах с более широким спектром воспроизводимого сигнала (в том числе и при качественном воспроизведении LP).
Второй момент — если, пытаясь записать спектр таких инструментов как труба (trumpet), в оригинальном сигнале ограничить анти-алиазинг фильтром для спектра CD сигнала в сравнении с таким же фильтром для SACD 24 бит 96 кГц сигнала, то разница в фазовых искажениях оригинала по сравнению с записью будет существенной еще до подачи его на колонки. Колонки (правильно спроектированные) имеют достаточно пологую характеристику спада сигнала на ВЧ, зависящую, в основном, от конструкции твитера, а потому вносят менее существенные фазовые искажения, чем фильтр с резким спадом АЧХ, каковым, в частности, является формат CD-DA для сигналов с широкополосным спектром.
Всё это ставит под сомнение обоснованность выбора частоты дискретизации 44.1 кГц для точной передачи сигнала в полосе 20 кГц. В то же время повышение частоты дискретизации до 96 или 192 кГц и сохранение бОльшей полосы спектра для последующей плавной аналоговой фильтрации является примером хорошего инженерного решения и, к счастью, не являются хоть сколько-нибудь сложной задачей, так как современные преобразователи в большинстве случаев работают в режиме оверсемплинга. Кстати, в том числе эта идея очень активно использовалась компанией SONY при раскрутке формата SACD.
Зависимость качества от способа воспроизведения:
И действительно, до сих пор бытовало мнение, усиленно поддерживаемое маркетинговыми людьми из лагеря SACD, что сигналы DSD наиболее корректно воспроизводятся через простой аналоговый фильтр (это позволяет избавиться от «ненужных» дополнительных преобразований из цифры в аналог), или с использованием дельта-сигма цифро-аналоговых преобразователей. Результат подобного качества воспроизведения, с использованием аналоговых фильтров в относительно высококачественных ЦАП PCM1738, виден на последней картинке:
Фрагмент SACD James Taylor «Hourglass»,
желтым и слева — сигнал в DSD формате напрямую на ЦАП плеера PCM1738,
синим и справа — передача по i-Link и далее PCM и ЦАП ресивера PCM1704
Высокочастотные шумы дают интермодуляционные помехи в звуковом диапазоне, плюс фазовые искажения за счет резкого среза спектра на 22 кГц позволяют при двойном слепом тестировании угадать разницу 19/19, то есть со 100% вероятностью. Заметим, что сигналы были совмещены по уровню и на частотах до 18 кГц визуально практически идентичны (на картинке показан тот же самый сэмпл).
Таким образом, мы все-таки слышим ультразвуковые образы, и уровень шумов, который принято считать неслышимым для SACD-сигналов, играет свою роль, поскольку данные шумы высокого уровня, давая продукты от интермодуляции составляющих в звуковой диапазон (того же случайного порядка, как и сами шумы), могут влиять на прозрачность звучания и на восприятие сигналов отражения низкого уровня.
Как правильно воспроизводить SACD?
Как же правильно воспроизводить SACD? Можно согласиться с Дмитрием Андронниковым, высказавшим гипотезу о преобразовании DSD-сигнала в PCM и дальнейшем воспроизведении такого сигнала через мультибитные ЦАП. Именно такой подход реализован в ресивере AX10 (49TX) и в дальнейшем используется во всех топовых ресиверах Pioneer. В чем же дело, почему при, казалось бы, лишних «дополнительных преобразованиях» мы получаем лучшее качество? В снижении искажений (как ни парадоксально это звучит) за счет таких дополнительных преобразований. Реально суть в DSD->PCM конверторах (обычно для этой цели применяют SM5816 или в новых устройствах SM5819A), которые фактически представляют собой качественные цифровые фильтры и, работая на частотах 2Fs и 4Fs в известных нам устройствах, фильтруют все ВЧ-шумы SACD на уровне –130 дБ, не позволяя данным шумам создавать продукты интермодуляции в звуковом диапазоне а также «перегружать» ВЧ составляющими операционный усилитель в I/V цифро-аналогового преобразователя. Применяя до ЦАП цифровой фильтр, работающий в режиме оверсэмплинга, мы фильтруем остатки ВЧ помех от DSD потока, добиваясь для воспроизводимых SACD сигналов такого же качества, как и для DVD-A высокого разрешения. В качестве ЦАП в топовых Пионерах применяют мультибитные PCM1704, в топовом ресивере Yamaha Z9 новый мультибитный дельта-сигма ЦАП PCM1792, позволяющий сравнить режимы воспроизведения через DSD->PCM преобразование или через аналоговый фильтр, как это было сделано для PCM1738, но результат после проделанных измерений уже предсказуем.
Подтверждением гипотезы Дмитрия является тот факт, что в цифровом топ-ресивере Сони STR-DA9000ES вся обработка сигнала идет в формате PCM, цепи DSD после преобразования DSD->PCM просто не используются и соответствующие ножки микросхем запаяны на землю (преобразованием DSD в PCM занимается конвертор SM5819A, перемаркированный Сони в CXD9742).
Обратите внимание на разницу в уровнях шумов и спектрах при воспроизведении мультиканальных дорожек с тех же самых дисков и со стерео дорожек. Видно, что обычно стерео дорожки сделаны со стерео источников, зачастую с ограничением полосы пропускания на уровне 22 кГц и ощутимо более высоким уровнем шумов. Мультиканальные дорожки, обычно полностью ремастеренные или записанные заново с 24 бит 96 кГц оригинальных мастер лент, отличаются совершенно другим уровнем качества сигнала. В свое время для многих было открытием существенная разница в качестве воспроизведения SACD multi-channel Dark Side of The Moon с использованием мультиканальных и стерео дорожек (SACD в обоих случаях), но после проведения измерений мы уже знаем, в чем дело.
Таким образом, использование мультиканальных систем и конфигурации колонок по типу трифоника становится значительно более интересным мероприятием, чем считалось раньше.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Super_Audio_CD
http://www.super-audiocd.com/
http://sjeng.org/ftp/SACD.pdf
http://www.essex.ac.uk/ese/research/audi...20LPCM.pdf
http://sound.westhost.com/cd-sacd-dvda.htm
http://www.minnetonkaaudio.com/pdfs/Why%...Choice.pdf
http://www.ambisonic.net/sacdvdada.html
http://www.airjohn.com/dsd/problems.html#4.1
