DSD-afspilning på Android: En praktisk guide

Hvad er DSD?

Direct Stream Digital (DSD) er et lydkodningsformat udviklet af Sony og Philips til Super Audio CD (SACD). Det tager en fundamentalt anderledes tilgang til at optage lyd sammenlignet med PCM-kodningen (Pulse Code Modulation) der bruges af formater som FLAC, WAV og MP3.

Hvor PCM optager lyd som en serie af præcise amplitudemålinger — der plotter den nøjagtige højde af en lydbølge tusindvis af gange per sekund — bruger DSD en enkelt bit (et 1-tal eller et 0) samplet med en ekstraordinært høj frekvens. Lydsignalet kodes i tætheden af disse ettaller og nuller over tid. Flere ettaller betyder at bølgeformen bevæger sig op; flere nuller betyder at den bevæger sig ned.

Fordi hver sample kun er én bit, kompenserer DSD med ren hastighed. DSD64, basisfrekvensen der bruges på SACD’er, sampler med 2.822.400 gange per sekund — 64 gange de 44.100 Hz for en CD. Højere DSD-varianter presser dette endnu længere:

DSD-variant	Samplingsfrekvens	Multipel af CD-frekvens
DSD64	2.822.400 Hz (2,8 MHz)	64x
DSD128	5.644.800 Hz (5,6 MHz)	128x
DSD256	11.289.600 Hz (11,2 MHz)	256x

DSD-filer kommer i to containerformater: .dsf (Sony-formatet og det mest almindelige) og .dff (Philips DSDIFF). Begge indeholder den samme underliggende en-bit lydstrøm, bare pakket anderledes.

DSD har en hengiven — nogle vil sige fanatisk — tilhængerskare blandt audiofile, delvist på grund af det enorme katalog af veloptagede SACD-udgivelser fra labels som Mobile Fidelity, Acoustic Sounds og Channel Classics. Mange lyttere beskriver DSD-afspilning som havende en særlig naturlig, analog kvalitet. Om det faktisk er formatet eller det faktum at disse udgivelser er mastret af mennesker der virkelig, virkelig bekymrer sig om lyden, er et spørgsmål vi vender tilbage til.

DSD vs PCM: Hvordan de adskiller sig

De to kodningsmetoder er fundamentalt forskellige i hvordan de repræsenterer lyd. Her er en sammenligning side om side:

	DSD	PCM
Kodningsmetode	1-bit pulstæthedsmodulation	Multi-bit amplitudesamples
Bitdybde	1 bit	Typisk 16-bit (CD) eller 24-bit (hi-res)
Samplingsfrekvenser	2,8 MHz, 5,6 MHz, 11,2 MHz	44,1 kHz, 48 kHz, 96 kHz, 192 kHz, 384 kHz
Almindelige filformater	.dsf, .dff	.flac, .wav, .aiff, .alac
Støjkarakteristik	Støjformet — stille i lydbåndet, stiger kraftigt over ~100 kHz	Flad støjbund bestemt af bitdybde
Redigering	Vanskelig — de fleste studier konverterer til PCM til mixning	Indbygget redigering i enhver DAW
Typisk brug	Arkivudgivelser, audiofile genudgivelser	Alt — fra streaming til studioproduktion

Langt størstedelen af DSD-lytning sker efter konvertering til PCM. Din telefon, din computer og de fleste DAC’er konverterer internt DSD til PCM, før de producerer et analogt signal. Selv mange “DSD-kompatible” DAC’er bruger et DSD-til-PCM konverteringstrin i deres chipset. Kun en snæver kategori af hardware — visse diskrete R-2R DAC’er og SACD-afspillere — behandler en-bit strømmen direkte i det analoge domæne.

Dette er ikke en fejl. Det er simpelthen sådan teknologien fungerer. Spørgsmålet er ikke om konvertering sker, men hvor godt den udføres.

Android DSD-udfordringen

Androids lydarkitektur blev designet omkring PCM. I hjertet af den sidder AudioFlinger, systemets lydmixer der styrer alt lydoutput. AudioFlinger forstår kun PCM — den kan ikke behandle en DSD-bitstrøm.

Dette skaber en todelt udfordring for enhver Android-musikafspiller:

Udfordring 1: Afkodning. DSD-bitstrømmen skal konverteres til PCM-samples, før Android kan gøre noget med den. De fleste Android-afspillere understøtter enten slet ikke DSD, eller de er afhængige af grundlæggende konverteringsrutiner der introducerer hørbar støj. Problemet er at DSD bruger støjformning, som skubber kvantiseringsstøj ind i ultrasoniske frekvenser over 100 kHz. Hvis denne støj ikke filtreres korrekt under konverteringen, foldes den tilbage (aliaser) til det hørbare område og producerer en subtil men målbar susen.

Udfordring 2: Samplingsfrekvens. Selv efter konvertering til PCM er den mellemliggende samplingsfrekvens ekstremt høj. DSD64 konverterer til PCM ved 352.800 Hz — over syv gange de 48.000 Hz som de fleste Android-enheder bruger internt. Denne skal resamples ned til enhedsfrekvensen, og hvis det gøres dårligt, lider kvaliteten.

Der er en tredje mulighed for brugere med kompatible USB DAC’er: DoP (DSD over PCM). Dette er en transportmetode hvor DSD-bitstrømmen pakkes ind i datanyttelasten af PCM-frames. DAC’en genkender et specielt markørmønster og udtrækker de originale DSD-data til native behandling. Dette undgår konvertering helt, men kræver en DAC der eksplicit understøtter DoP og en afspiller der kan generere den korrekt formaterede strøm.

Sådan håndterer Echobox DSD

Vi byggede Echobox’ DSD-pipeline fordi de fleste Android-afspillere enten springer DSD-understøttelse helt over eller gør det halvhjertet. (Teknisk term.) Begge udfordringer — afkodning og resampling — får den samme omhyggelige behandling.

Højkvalitets DSD-til-PCM konvertering

Kernen i vores DSD-håndtering er en tilpasset Dsd2Pcm-konverter der bruger et Kaiser-vinduet FIR-filter (Finite Impulse Response). Dette er den samme klasse af filterdesign der bruges i professionelle masteringværktøjer. Her er hvad det leverer:

• Flad frekvensrespons over hele det hørbare bånd — mindre end 0,1 dB variation fra 0 Hz til 20 kHz, med headroom op til 24 kHz Nyquist-grænsen. Den lyd du hører er praktisk talt identisk med hvad der er på pladen.
• 110 dB+ stopbåndsafvisning — den ultrasoniske støj der er iboende i DSD dæmpes med mere end 110 dB. Det er effektivt stilhed. Ingen aliasing, ingen susen.
• Konsistent gruppeforsinkelse — cirka 0,36 ms uanset DSD-frekvens, hvilket betyder ingen faseforvrængning på tværs af frekvenser.

Konverteringen producerer en mellemliggende PCM-strøm ved høj samplingsfrekvens (352.800 Hz for DSD64, 705.600 Hz for DSD128, 1.411.200 Hz for DSD256). Denne mellemliggende strøm resamples derefter til enhedens outputfrekvens ved hjælp af en højkvalitets sinc-interpolation resampler med udvidede filterlængder (512 til 1024 taps) for at håndtere det store konverteringsforhold rent.

Signalvejsgennemsigtighed

Når du afspiller en DSD-fil, viser Echobox dig præcis hvad der sker på hvert trin: den originale DSD-frekvens, den mellemliggende PCM-frekvens efter konvertering, den endelige outputfrekvens, og om der skete nogen resampling. Ingen skjulte konverteringer. Hvis noget bliver resamplet, ved du det.

Vi mener dette er vigtigt. Alt for mange afspillere er en sort boks — din fil går ind, lyd kommer ud, og du har ingen idé om hvad der skete ind imellem.

USB DAC-understøttelse

For brugere med USB DAC’er der understøtter native DSD via DoP, kan Echobox sende DSD-strømmen igennem uden konvertering. Med bitperfekt tilstand aktiveret anmoder vi om den passende samplingsfrekvens fra DAC’en (352,8 kHz for DSD64) og omgår al intern DSP-behandling. Om DAC’en faktisk modtager dataene ved den frekvens afhænger af Androids USB-lyddriver-understøttelse for den specifikke hardware, men vi gør alt inden for vores kontrol for at få det til at fungere.

Uden bitperfekt tilstand konverteres DSD-filer til højkvalitets PCM ved enhedens optimale outputfrekvens, hvilket er den sikreste og mest kompatible tilgang.

Så er DSD din tid værd?

Dette udløser mest debat i audiofile kredse, og det fortjener et ærligt svar.

Ærligt talt? Masteringen betyder ti gange mere end om det er DSD eller PCM. En omhyggeligt mastret DSD-udgivelse fra et label som Analogue Productions vil lyde dramatisk bedre end et loudness war-offer i 24/192 FLAC. Men det er ikke DSD-kodningen der får det til at lyde godt — det er det faktum at ingeniørerne tog sig tid til at skabe en fremragende mastering. Mange “DSD lyder bedre”-oplevelser er i virkeligheden “denne specifikke udgivelse blev mastret af mennesker der bekymrer sig”-oplevelser.

Fra et informationsteoretisk perspektiv har DSD64 og en 24-bit/88,2 kHz PCM-fil omtrent sammenlignelig opløsningsevne i det hørbare frekvensområde. DSD128 og DSD256 skubber støjbunden længere ind i ultralyd, men den hørbare bånds ydeevne konvergerer med høj-opløsning PCM. Når en veldesignet konverter har gjort sit arbejde, er forskellene — i bedste fald — ved grænsen af menneskelig perception. Formatet i sig selv er ikke magi.

Men — og dette er et reelt “men” — DSD-kataloger er fremragende. SACD- og DSD-download-økosystemet hælder kraftigt mod veloptagede udgivelser. Hvis du har en DSD-samling, har du sandsynligvis fantastisk klingende musik. Det er ikke ingenting. Echobox sikrer at den samling afspilles ved den højeste kvalitet din hardware tillader.

Én ting mere: om emnet opsamplede forfalskninger. Echobox inkluderer lydanalysekapabiliteter der kan registrere om en fils frekvensindhold faktisk matcher dens erklærede samplingsfrekvens. Hvis nogen solgte dig en “DSD256”-fil der i virkeligheden er en opsamplet CD-rip (og ja, dette sker oftere end DSD-communityet bryder sig om at indrømme), kan vores spektralanalyse markere den. Hi-res tillidsklassificeringen vil markere den som “Sandsynligvis opsamplet” — et nyttigt værktøj til at holde din samling ærlig.

• DSD er et en-bit kodningsformat udviklet til SACD, tilgængeligt i DSD64, DSD128 og DSD256-varianter.
• Android kan ikke afspille DSD indbygget — det skal konverteres til PCM, og kvaliteten af den konvertering har enorm betydning.
• Echobox bruger et professionelt Kaiser FIR-filter til DSD-til-PCM konvertering, med 110 dB+ støjafvisning og flad frekvensrespons over hele det hørbare bånd.
• USB DAC’er med DoP-understøttelse kan modtage native DSD gennem Echobox’ bitperfekte tilstand, helt uden konvertering.
• Signalvejsdiagnostik lader dig verificere præcis hvad der sker med din lyd på hvert trin.
• Masteringen betyder mere end formatet. Punktum. Men DSD-kataloger har tendens til at indeholde usædvanligt veloptagede udgivelser, så korrelationen er reel selv om årsagssammenhængen ikke er det.
• Echobox kan registrere opsamplede forfalskninger — vores lydanalyse markerer filer der ikke indeholder ægte højopløsningsindhold.

Uanset om du afspiller DSD-filer gennem din telefons indbyggede output eller sender dem gennem en dedikeret USB DAC, sikrer Echobox at konverteringen håndteres med omhu. For mere om relaterede emner, se vores guides om hi-res lyd på Android, bitperfekt afspilning og FLAC-afspilning.