Цифровое будущее компакт-диска в высоком разрешении
На рубеже веков практически синхронно были представлены два конкурирующих формата для тиражирования аудиозаписей в высоком разрешении – DVD-Audio и SACD, которые были призваны заменить компакт-диск. В чём разница между этими форматами, какой из них одержал верх и получилось ли отправить на свалку истории CD – обо всём этом мы поговорим в этой статье.
Появлению новых форматов оптических аудиодисков способствовало два обстоятельства. Во-первых, прогресс в области микроэлектроники обеспечил возможность обработки в реальном времени существенно больших объемов данных, что, в свою очередь, позволило реализовать форматы кодирования аудиосигнала с более высоким разрешением. Второй момент имел коммерческий характер – дело в том, что к 2000-му году подошел к концу срок выплат лицензионных отчислений авторам формата CD-DA компаниям Sony и Philips производителями воспроизводящей аппаратуры и издателями дисков. Потому замена компакт-диска на более совершенный формат была чрезвычайно выгодна Sony и Philips, что стимулировало появление стандарта SACD.
DVD-Audio – PCM высокого разрешения
Спецификация стандарта DVD-Audio, была представлена рабочей группой DVD Forum’s Working Group 4 (WG4) в марте 1999 года. Правда, она не включала в себя меры по защите цифрового контента от копирования, потому не могла быть взята на вооружение издателями дисков и производителями техники. С системой защиты от копирования в истории развития DVD-Audio связана ещё одна история. Первая версия системы защиты цифрового медиаконтента CSS, выбранная для формата DVD-Audio и использующая 40-битный ключ, была взломана, что отсрочило запуск стандарта. После этого группа компаний, в которую входили IBM, Toshiba, Intel и некоторые другие, предложила 56-битную систему защиты контента СРРМ, использующую ключи носителя Media Key Block (МКВ) для установки подлинности проигрывателя DVD-Audio. В итоге коммерческий запуск стандарта состоялся только в середине 2000 года – в июле под брендами Panasonic и Technics появились первые универсальные проигрыватели с поддержкой дисков нового формата, а к концу года ассортимент подобных плееров пополнился изделиями от Yamaha, JVC и Pioneer. Активизировались и рекорд-лейблы – к концу 2000 года свет увидели около 50 релизов на дисках DVD-Audio, а в течение 2001 года их количество достигло двух сотен.
Стандарт DVD-Audio использует кодировку аудоконтента в формате PCM, который применяется в компакт-дисках, но кроме разрешения 16 бит/44,1 кГц здесь поддерживается разрядность 20 и 24 бит, а также частоты дискретизации 48, 88.2, 96, 176.4 и 192 кГц. Кроме того, в отличие от компакт-диска, стандарт DVD-Audio поддерживает до шести независимых каналов. Правда, частоты дискретизации 176,4 и 192 кГц могут использоваться только для двухканальной записи. Чтобы уложиться в ограничение по битрейту (9,6 Мбит/с), накладываемому стандартом DVD, на котором базируется DVD-Audio, при записи многоканальных дорожек 5.1 с разрешением 24 бит/96 кГц, которая требует пропускной способности 13,8 Мбит/с, применяется алгоритм сжатия без потерь MLP от Meridian Audio, который обеспечивает сжатие цифрового аудиоматериала с коэффициентом от 0,75 до 0,5.
Для хранения контента на диске используется структура, обусловленная стандартом DVD-Video. Соответственно, кроме аудиоматериала в высоком разрешении, на диске DVD-Audio могут быть записаны различные видеоролики, а также аудиодорожки в форматах со сжатием Dolby Digital и DTS. То есть, такие диски могут нормально воспроизводиться на обычных проигрывателях DVD, не поддерживающих формат DVD-Audio.
Super Audio CD – мы пойдем другим путем
Представленный компаниями Sony и Philips в то же время – в 1999 году, формат аудио высокого разрешения SACD базируется на принципиально ином способе кодировки аналогового сигнала. Стандарт опирается на широтно-импульсную модуляцию с переменным шагом квантования. Ширина импульса определяет уровень аналогового сигнала. Точнее говоря, этот уровень определяется соотношением ширины импульса к ширине последующего “пропуска”. Формат Direct Stream Digital (DSD) использует для кодировки такой последовательности импульсов разрядность 1 бит и очень высокую частоту дискретизации – 2,8224 МГц. Стандарт SACD допускает наличие второго слоя на диске с записью в стандартном разрешении CD-DA. Такие гибридные диски (Hybrid SACD) могут воспроизводиться на стандартных CD-плеерах без поддержки аудио высокого разрешения. По статистике примерно половина дисков SACD являются гибридными. Также, аналогично DVD-Audio, стандарт поддерживает многоканальные записи с числом каналов 5.1.
Разработчики стандарта SACD позиционируют его как ориентированный на аудиофилов и подчеркивают потенциальные преимущества DSD с точки зрения качества звучания в сравнении с импульсно-кодовой модуляцией. Например, устойчивость к возможным ошибкам считывания и передачи информации у однобитного формата выше. Точнее говоря, влияние на качество звучания таких ошибок меньше. Дело в том, что произвольный бит в потоке DSD равноправен с точки зрения количества информации с любым другим битом. При многоразрядном кодировании всё намного сложнее – ошибка в старшем значащем бите (MSB) влияет значительно сильнее, чем в младшем (LSB). Например, при разрядности 24 бит влияние искажения MSB сильнее примерно на шесть порядков.
Кроме того, для преобразования такого цифрового потока в аналоговый вид достаточно использовать простой аналоговый низкочастотный фильтр. То есть, стандарт DSD подразумевает значительно меньше преобразований на пути от студии звукозаписи до акустических систем у вас дома. Это в теории. На практике, как это часто бывает, можно столкнуться с неожиданными нюансами. К примеру, на момент старта формата в начале века для мастеринга релизов использовали аппаратно-программный комплекс ProTools, который работал в формате PCM. То есть, исходный материал в DSD сначала конвертировали в PCM, затем обрабатывали в ProTools, а потом конвертировали обратно в DSD для записи на диски SACD. И даже при условии качественного выполнения такой двойной конвертации, преимущества нового стандарта сводились на нет. Комплексы для полноценного мастеринга в DSD появились намного позже.
Факт
Источник: