我们能够从各种媒介中捕捉音乐的细节与情感。而在音频世界里,PCM和DSD是两种广为人知的无损音频格式,它们在音质上各有特点,吸引了不同类型的音乐爱好者。
(一)PCM
PCM(Pulse Code Modulation,即脉冲编码调制),是一种广泛使用的数字音频编码方式,我们常见的音频,如wav、ape、flac、mp3、aac等等几乎都是PCM编码格式。
PCM是一种广泛使用的数字音频编码技术,它将连续的模拟信号离散并抽样量化,根据瞬时点参数构建PCM波形。每个采样点都是单独度量各自采样时刻的电平绝对值,采样点之间相互独立,无关联也无影响。
PCM的采样率通常以kHz为单位,位深度则以bit为单位。随着技术的发展,PCM格式的音质从16bit发展到24bit甚至更高,采样率也从CD的44.1kHz发展到384kHz。
例如:CD音频通常采用44.1kHz的采样率和16bit的位深度,这种格式的音频质量对于大多数应用来说已经足够好。
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PCM主要用于将模拟信号(如话音、图像等)转换为数字信号。这个过程涉及三个主要步骤:抽样、量化和编码。
①抽样:是将时间上连续的模拟信号转换为时间上离散的信号的过程。例如,话音信号通常以8kHz的频率进行抽样。
②量化:量化是将抽样得到的连续的模拟信号,划分为一组有限的离散的信号级别,通常用二进制码表示。
③编码:编码是将量化之后的数字信号转换成电脉冲序列的过程。PCM的编码格式分为直接编码和压缩编码两种形式。
PCM技术以其高保真度、音质好的优点而受到青睐,但同时也存在成本较高、技术复杂、存储空间大等缺点,可根据具体的应用场景和需求进行权衡。
目前,PCM广泛应用于通信、计算机、数字仪表和遥控遥测等领域。如纳祥科技这款可应用于光纤音频切换器、同轴音频切换器等设备中的光纤音频专用切换芯片NX86T44,支持无损 PCM 数字音频信号、Dolby 以及DTS 音频信号传输。
(二)DSD
DSD(Direct Stream Digital,直接比特流数字编码),最初由Sony和Philips为SACD(超级音频CD)标准共同开发,采用了一种不同的编码方式。DSD采用脉冲宽度调制技术,将音频信号直接转换为数字信号,其采样率极高,通常以MHz为单位,位深度则为1bit。这种编码方式相比PCM具有更小的量化噪声和更高的信噪比,能够提供更加细腻和自然的音质。
①采样率高:DSD的采样率高达2.8224MHz,是CD标准的64倍。
②量化精细:DSD采用1bit量化,通过脉冲密度调制(PDM)方式记录音频信号,可通过极高的采样频率来弥补信息量,从而获得高质量的音频数据。
③信噪比高:由于DSD采用了噪声整形技术,将量化噪声推挤到高频段,因此在可听频段内信噪比极高,能够提供更纯净的声音。
④动态范围广:DSD的动态范围非常宽广,理论上可以达到120dB以上,尤其是在大动态场景下表现尤为出色。
DSD因其高采样率、低延迟、宽频响和优异信噪比等优势备受欢迎,但编辑难、兼容差和文件大限制了其普及,未来技术进步和市场发展有望拓宽其应用。
目前,DSD主要应用于SACD和某些高端音频设备中,提供更高质量的音频体验。
如纳祥科技NX9018,是一款应用于各类HIFI播放器的多位DAC,具有一个专用的 DSD 处理器,在无需要中间抽取的情况下进行音量控制和 50 kHz 的片内滤波。它还可以使用多元件开关电容阵列为 DSD 直解提供一条可选的路径。
(三)PCM & DSD 谁音质好?
PCM和DSD的主要区别在于它们的编码方式和音频质量,理论上,它们都能够提供高质量的音频,从对比就可以看到:
PCM:由于其多位量化,PCM格式易于编辑和处理;几乎所有现代音频设备都支持PCM格式,因而被广泛应用于各种音频场景,从CD、数字下载到专业音频制作,能够满足大部分用户的需求。
DSD:由于采用1位编码,DSD音频难以用传统数字信号处理技术进行编辑和操作,通常需要转换为PCM格式;尽管采样率高,但由于只有1位,文件大小相对较小;目前支持DSD的硬件较少,主要适合追求极致音质的用户,尤其是对高频细节和动态范围有较高要求的场合。
所以,用户无需争论PCM与DSD音频的优劣,哪个最香。因为目前高清音频市场以PCM音频为主流,但DSD格式作品也颇为常见。
(四)结语
PCM和DSD各有千秋,它们的区别主要在于它们的编码方式、采样率和位深度,以及由此带来的音质差异。PCM因其兼容性和成本效益被广泛应用,而DSD则因其更高的音质要求在特定领域内受到青睐。
因而,用户在选择时应根据自己的需求和设备条件来决定。