【pcm段落码和段内码】PCM和DSD究竟是什么？嗯？

最近大工厂大肆炒DSD设备，说明DSD如何好。

但是很少人知道DSD到底是什么。甚至连普通PCM都不知道具体是什么。

所以我简单介绍一下PCM和DSD这两种编码格式

简单的介绍，省略了很多细节，我也努力使用通俗易懂的语言.

代码很多，懒人只需看红字和后面的小部分。

文章长度，慢慢编辑排版工程，插入者自重

Pulse-Code Modulation(PCM)是目前最常用的音频编码格式之一，几乎所有常见的音频(wav、ape、flac、mp3等)都是PCM编码格式。

其原理很简单。首先准备一套规定的平坦值。(对于平坦的概念，-3、-2、-1，0，1，2，3等，给每个值编号与ABCD相同。

好了，开始转换过程，麦克风上的模拟信号来了，我们每隔一小段时间，对这个信号进行采样，得到采样水平。

然后，在上一组规定级别中查找与抽样级别最接近的值。嗯.使用舍入方法.然后记下这个最近值的号码。

然后继续下一个样本。这样重复可以将麦克风的原始模拟信号记录为一组二进制数字(即数字信号)。记录的数字信号是PCM。……。

以上所有过程都是常说的ADC编码过程，录音室的录音过程是这样的。

用图片表示，图片中的红线代表信号。

因此，图中紫色的点表示最终记录的值

绿线表示记录的值恢复后的信号曲线，与原始信号相比，存在明显的失真。

在这整个过程中，输出信号和输入信号之间的差异称为量化误差。量化误差是对信号的噪声，因此也称为量化噪声。

上面几幅画为了更清楚地表达量化噪音，夸大了误差的程度。

PCM测量每个采样点的绝对值，采样点彼此独立。

对于CD中使用的16位44.1kHz PCM，每秒采样44100次信号，然后65536(即16位、2的16平方

此外，通过提高采样率和增加指定级别的精度，可以更好地记录当前常见的原始信号，如24位88.2kHz、96kHz和192kHz。

但是，PCM这种方法仍然存在瓶颈，定量噪声均匀分布在所有频段上，尽管继续大大提高准确性和采样率，但很难减少更多的噪音。

有更多的理由，这里就不说废话了。

全面改进脉冲编码调制数字音频技术，获得更好的声音质量需要新的技术，所以谢谢DSD~~飞利浦和索尼

直接流数字(DSD)“直接比特流数字”是索尼和菲利普于1996年宣布共同发展的高分辨率数字音频规范，DSD新技术与DVD的音频技术指针竞争，以1bit比特流采样，采样率为2.4mhz

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上面的是官方介绍所用的屁话，毛都没问。

现在简单介绍一下DSD的编码原理

前面介绍PCM时已经说过，对于16位PCM，记录每个采样点需要16位数据。

但是，DSD可以为每个采样点记录1位。也就是说，您可以仅使用表示“否”的“0”和表示“是”的“1”来记录此采样点的水平值。

这看起来像地外技术一样不可思议，但实际上原理并不复杂，只有具备基础的数学知识才能理解它。

在DSD编码过程中，量化信号的方法与PCM完全不同。

第一个是调制的概念

不是用一组规定的平坦值(如PCM)来测量，而是只用一个固定值“”来测量原始信号。就像仍然以一定的时间间隔采集一次一样，每次采样的电平与之前采样的信号进行比较，如果插值大于，则输出“1”。如果插值小于或为负，则输出为' 1 '

调制的缺点是，随着输入模拟信号频率的增加，信噪比急剧降低。我们可以通过降低的值和增加采样率来控制定量噪声。

DSD的主体思想

想就是这样,每一个采样的值是上一个采样的相对值,前后采样点相互连系密不可分.这种量化方式的思想因为其连续性,更加接近自然中的声音(声音信号就是一连串的,单独一个点毫无意义),个人是认为比起PCM更有美感啦~

如果你没有学高数的话..看到这里就够了…..足够你理解DSD的思想了….但是DSD的编码方式远不止这些

为了克服Δ调制的缺陷,发展出了∑-Δ调制器(Sigma-Delta Modulator)

如图,如果我们在信号的输入端再加一个差分器,信号从差分器正相输入,然后通过一个积分器,然后到Δ调制器(A/D),把Δ调制后的结果进行一次D/A转换,并且延时输入到差分器的反相端作为反馈,这就是一个完整的∑-Δ调制器了(应该都知道∑是什么意思)

整体的量化方式思路还是和Δ调制类似,不过反馈回差分器反相输入端的电平为整个信号的最大值或最小值(即Δ调制输出1,则反馈回Vmax,输出0,则反馈回Vmin,两者均为固定值),就是说积分器积分的是输入电平与最高/低电平的差值,然后我们再对积分后结果进行一次Δ调制(这个过程可能不是那么容易想通,把原信号当成是某函数f(x)的导数,然后我们对f(x)来进行Δ调制量化,这样也许会更好理解一点)

这样一来,量化的对象就变成了当前信号电平和先前所有差值和的差值,量化电平不再会受频率影响,最大量化范围直接取决于电平值.

反馈中加入的延时电路使得∑-Δ调制器有着噪声整形的特征,一阶的∑-Δ调制器的噪声整形效果不明显,但是我们可以把多阶∑-Δ调制器叠加到一起,使得噪声整形效果达到一个较高水平.这个噪声整形的具体结果就是,量化噪声总体量没有变,但是不是平均分布在所有频段上,低频段的量化噪声会较少,而高频的量化噪声会较多.也就是说,量化噪声被"推挤"到了高频中.在音频应用中,大部分量化噪声被推挤到了远超过20kHz的高频,也就是人耳听不到的频段,利用一个低通滤波就可以很简单地把这些噪声给干掉了.

这就是DSD相对于PCM的最大优势,极小的量化噪声,超高的信噪比

DSD就是经过了以上的∑-Δ调制而得到的数字信号,如果把这一连串数字信号放在同一标尺上和原始信号相比,会发现数字"0"和"1"随着信号电频的增减成都而密度产生相应变化,所以DSD也称成为是脉冲密度调制（Pulse Density Modulation)

关于量化噪声整形的原理部分,想要更深入的可以参考以下文献

DSD的基本原理就是这么多,对于大部分人来说可能有点难理解,但是Δ调制的部分应该是所有人都能理解的

其实只要理解了Δ调制的思想,再引申到DSD上就够了,对于非专业人员来说也不需要去了解这么深入,普通人知道DSD的主要特征就够了

稍微总结下

打个比方,PCM是对着原图去描点,但是这个描点你再怎么精确总是会有点小误差,而DSD就是对着原图画轮廓,但是这个轮廓比PCM的描点更精确

虽然DSD比起PCM有着种种优势,但是有个硬伤,录音后期混音制作的时候你没有办法使用DSD呐!!只有PCM才能做混音处理呐!!

所以现在几乎所有的录音室所用母带还是PCM格式,混音完成了以后再压缩成DSD格式,制作成SACD,这个过程实际上已经丢掉了DSD的大半优势

不经处理的纯DSD直录音频,真的是少之又少

所以说,DSD的路,还非常漫长

转自百度耳机吧，会员“vantox730doo”发的科普帖子，感谢他为发烧友科普。