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DSD, ein Format mit Zukunft? – Erster Teil

16.05.2012 // Dirk Sommer und Andreas Koch

Auf der CES im Januar war DSD plötzlich wieder ein Thema, wie Kollege Danny Kaey berichtete. Die Audioplayer Audirwana Plus und Pure Music unterstützen das Ein-Bit-Format und Boliden von dCS und Playback Designs, aber auch der erschwingliche Mytek-DAC wandeln bereits DSD-Files. Grund genug, sich noch einmal mit diesem Format zu beschäftigen.

Und dies wird ausführlicher geschehen, als es in nur einem Artikel möglich ist. Es wird ein Test des Tascam DV-RA1000HD mit drei Klangbeispielen im DSD- und Hochbit-Format folgen, und auch unser nächstes Statement From Birdland wird ein Ein-Bit-File zum Download bieten. Hier werden wir kurz auf die SACD zurückblicken und uns dann die Vorteile von DSD von einem an seiner Entwicklung beteiligen Spezialisten erläutern lassen.

Ich gebe es gerne zu, als ich noch in der holzverarbeitenden Industrie tätig war – so titulierte die Süddeutschen Zeitung einmal wenig schmeichelhaft die Printmedien –, habe ich die SACD recht früh als Medium ohne Zukunft gesehen, was mir nicht nur freundliche Reaktionen von Leserseite bescherte. Auch wenn es immer noch engagierte audiophile Label gibt, die SACDs in hervorragender Qualität veröffentlichen, bleibe ich dabei: Als physisches Medium wird die Polycarbonatscheibe mit dem Ein-Bit-Datenstrom nicht mehr all zu lange überleben. Aber diese Prognose teilt die SACD langfristig mit der guten alten CD, die früher oder später der Verbreitung von Files per Internet oder billigem Festspeicher zum Opfer fallen wird. Für Downloads in sehr hoher Qualität könnte DSD aber das Format der Wahl werden.

Warum das so ist, erläuterte Andreas Koch in einem Beitrag für ein amerikanisches Online-Magazine, den er leicht gekürzt für Hifistatement übersetzte. Doch zuvor noch einige Informationen über den Autor: Andreas Koch war von Anfang an in die Entstehung der SACD involviert, während er für Sony arbeitete. Er leitete das Team von Ingenieuren, das die erste professionelle Studio-Software für Mehrkanal-DSD-Aufnahmen und -Bearbeitung (die Sonoma Workstation) und die weltweit ersten Mehrkanal-DSD-Wandler (A/D und D/A) entwarf, und gehörte verschiedenen Komitees zur weltweiten Standardisierung von SACDs an. Später entwickelte er als Berater eine Vielzahl von speziellen Algorithmen zur Konvertierung von DSD in PCM und in die Gegenrichtung sowie weitere Technologien zur D/A-Wandlung und zur Kontrolle von Jitter in Wandlern. Im Jahr 2008 hat er dann Playback Designs mitbegründet, um sein außergewöhnliches Wissen und seine Erfahrungen in Sachen DSD in Form von D/A-Wandlern und CD/SACD-Playern auf den Markt zu bringen. Vorher war er bei Studer in der Schweiz Teil eines Teams von Ingenieuren, das eine der ersten digitalen Bandmaschinen konstruierte. Anschließend war er Leiter einer Gruppe, die an einem Mehrkanal-Festplatten-Recorder arbeitete. Eine dreijährige Beschäftigung bei Dolby als deren erster Entwicklungsingenieur für Digitaltechnik verschaffte ihm ein sehr solides Fundament an Erfahrung und Know-how in der Audioelektronik. Man kann unter andreas@akdesigninc.com mit ihm Kontakt aufnehmen, um unter anderem auch zu seinem Beitrag Stellung zu nehmen:

DSD – ein neues Suchtmittel

von Andreas Koch

Eine neue Droge? Nein, aber ein ein ganz und gar unentbehrliches Audio-Format drängt in unsere Hörräume. Dabei gibt es DSD (Direct Stream Digital) schon seit einer geraumen Zeit, aber es war so stark mit dem physischen Medium, der SACD, verknüpft, dass es bisher nicht die Aufmerksamkeit bei Audiophilen erlangt hat, die es verdiente. Erst kürzlich in Verbindung mit dem wachsenden Interesse an Downloads in hoher Auflösung per Internet schaffte es DSD, wieder zum Thema zu werden. Was vor mehr als zehn Jahren zwingende Gründe waren, diese Wandlungsart bei der SACD einzusetzen, wird nun zu bequemen Wahrheiten in der neuen Ära hochaufgelösten Internet-Audios. Im Folgenden werde ich den Hintergrund und das Wesen von DSD darstellen und was daraus in naher Zukunft werden könnten.

Der Begriff Direct Stream Digital (DSD) wurde von Sony und Philips geprägt, als sie gemeinsam die SACD einführten. Der direkte digitale Datenstrom ist nichts anderes als eine bearbeitete Delta-Sigma-Modulation, die Philips in den 70-er Jahren entwickelte. Weitere Verbreitung fand sie erst in den späten 80-ern, als sie als Zwischenformat in A/D- und D/A-Wandler-Bausteinen zum Einsatz kam.

Abbildung 1
Abbildung 1

Abbildung 1 zeigt, wie eine analoge Quelle von einem Analog/Digital-Converter in ein digitales PCM-Format und anschließend von einem DAC wieder zurück ins Analoge gewandelt wird. Im Analog/Digital-Wandler laufen intern zwei unterschiedliche Prozesse ab:

  1. Delta-Sigma Modulation: Das analoge Signal wird mit einer sehr hohen Sampling-Rate direkt in DSD gewandelt. Dabei werden je nach Anwendung und notwendiger Genauigkeit verschiedene Algorithmen benutzt, die Ein-Bit-DSD oder Multibit-DSD mit einem im Vergleich zur normalen CD 64- oder 128-fachen Oversampling generieren.
  2. Dezimationsfilter: Das DSD-Signal aus dem vorherigen Prozess wird heruntergesampled und in PCM konvertiert. Die Wortlänge wird beispielsweise auf 16 oder 24 Bit vergrößert und die Abtastrate auf den CD-Wert oder für PCM-Formate mit hoher Auflösung auf ein niedriges Vielfaches davon herabgesetzt.

Die D/A-Wandlung läuft sehr ähnlich ab:

  1. Das PCM-Signal wird auf eine sehr viel höhere Abtastrate konvertiert.
  2. Dann wird es vom Delta-Sigma-Modulator zu DSD gewandelt, um die Wortlänge zu reduzieren.
  3. Schließlich wird es ins Analoge gewandelt.

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