DS-DAC-10でＤＳＤディスク

質問

上記で作成したソフト音源はPCM等ですけど、再生した場合音質は劇的に向上するものでしょうか？音質評価は、かなり主観的な要素が入りますが。

回答No.3

DCI4

★回答

音源はPCM等すべて同じ考えでOK

DSD で録音されたものさえ
DSD で再生するだけで　よくなりゃしないよ

。。。。。おわり。。。。。。。。。。。。。

★詳細説明　

　理由　工学と社会の仕組み

(1)ハイレゾ　と言う名は

民間のメーカ　業界が　販売　業界の利益
のためにつけた名前　工学的に意味なし

(2)音声音響信号の記録は通信方式として確立している技術

PCM方式としてデジタル記録が確立している（1bit～任意N　bitまでを含む）
またその量子化　標本化　の値は自由に設計可能
それがどの程度の量子化　標本化が人間の聴覚に対して
最適ですか？と言う問題でしかない
可聴帯域内の量子化雑音は　デジタル信号処理回路　等により
制御可能である
よってその範囲で自由に　bit　サンプリング周波数は
設計仕様として自由に決められるわけ

可聴帯域内の量子化雑音（量子化ノイズ　量子化歪）は
たとえば　計算例は23bitなら　　　6.02db×23bit+1.76db=140.22ｄｂ　
と計算すればよい
しかしそのノイズはサンプリング周波数と量子化bitを好きに変え
ノイズシエーピング回路（デジタル信号処理アルゴリズム）で好きに周波数特性を変形できる
アナログ（A/D　D/A）に使用した場合　ΔΣ変調という名前で呼ばれるだけのこと
よって可聴帯域内の量子化雑音（量子化ノイズ　量子化歪）は好きに変調できる
すなわちノイズシエーピング回路（アルゴリズム）の出来しだい
いくらでも手抜きも可能
アナログを含む場合はその回路の出来しだいで性能が変わるだけ

(5)ハイレゾフォーマットに対し　正直に言及すれば以下となる

<基本原理>
可聴帯域およびその帯域の量子化雑音はΔΣ変調などの回路テクニックで変更できるため
設計者は　量子化bit数　標本化（サンプリング周波数）を任意の最適値に変更可能である。

<仕組み>
日本のAVセットメーカーが　SACD　や　ｆｓ=192KHzのサンプリング 量子化24bit　のPCM　記録を要求すると
各種デバイスメーカーや半導体商社が　LSIモデルチェンジの仕事が増えるのでその経済効果を利用し便乗商法となって儲かるのでよろこぶ。
オーディオ雑誌　評論家も便乗する。
まっとうに考えれば　量子化　24bit　　サンプリング周波数　96KHz　ぐらいが良識のある技術者のやることである。
もちろんそのほうが　デジタルミキサーによるデジタル信号処理もしやすいし、ノイズもまきちらさず、コストにもやさしい方法なのは言うまでもない。
音ももちろん問題ないのは言うまでもない。

(6)SACDは　SONY　馬鹿方式

WSD (Wideband Single-bit Data)など
業務用途や研究目的で音響信号を記録するために
ADコンバーターがΔΣ変調とオーバーサンプリングデジタルフィルター技術を駆使してとりあえず
音響信号を後で加工することを考えて　1bit量子化　して記録しておくことは　ありえる手法である。

しかし
DSDには様々なファイルフォーマットが存在しているため混乱するだけ
それをそのまま民生品に
　1bit量子化　で配布するのはまったくの　ナンセンスである。
ノイズシエェーピングにより増幅された量子化雑音をいっしょに配布することになり無駄な記録容量を使う
馬鹿配布方式と言うことは間違いない。
PCにおいてはハイディフィニッションオーディオ規格がインテルにより決められており　準拠したLSIとソフトドライバーが他社多数製品が製造されている。
AV企業は馬鹿のあつまり　内部にはそのことを馬鹿にしてるエンジニアも多い　サラリーマンは言わんよ
※本来の目的は　CDにおける覇権を　継続したいので　コピーされにくいSACDとなったのが本音
とくに1bitにするとノイズシエェーピングのカーブと　量子化高域ノイズにより　アナログ後段のフィルタが厳しくなる
ノイズ垂れ流しは後段のアンプ　SP　に影響をあたえ　音は　良くも悪くも　変わりやすい　　面白いわけである
そのまま電力増幅すりゃもっと変わるわけ　→ちょー馬鹿うけデジタルアンプ（ほんとはアナログパルスアンプ回路です）
スピーカーの動特性　が変わるわけ　　スピーカーS/N　はもともと悪いのである

(7)基本的なことは社会の仕組み

技術と商売は別　善意のある奴だけではない
企業には　アンプしかわらんような　おじさんエンジニアも　いっぱいいるわけ
逆もある　デジタル信号処理のプログラムしか出来ない　音響物理わからん奴とかいる
音響システムはトータルバランスが本質

AV機器メーカーは　音が変わるために　昔のアナログのように音質変化の楽しみが増えるので商売になる。
信号品質や音がよくなってるわけではない　あくまで変化するだけなのだ。
そのようなわけで、非最適化量子化標本化フォーマットでありながら
　SACD　や　ｆｓ=192KHzのサンプリング 量子化24bit　のPCM　記録がすばらしいとか言われ、AV機器商売の金儲けの　ねたになる。

★詳しいことを知りたければ　以下　検索でOK

(1)基本的なことは
大昔よりちゃんと　音響信号処理向けに　解説されている
東京オリンピックのころからやってる先人　山崎芳雄教授の解説がいいだろう

http://www.yu-cho-f.jp/research/old/pri/reserch/monthly/2001/155-h13.08/155-all.pdf
https://ja.wikipedia.org/wiki/%CE%94%CE%A3%E5%A4%89%E8%AA%BF
以下　JASの記事
JAS30-9-1990.pdf
JAS30-8-1990.pdf
JAS30-2-1990.pdf
◆ "高能率音声符号化技術," JAS Journal, Vol.30, No.2, (1990)
◆ "新連載 AD・DA変換技術(1)," JAS Journal, Vol.30, No.8, (1990)
◆ "連載AD・DA変換技術(2) 各種のAD/DA変換方式," JAS Journal, Vol.30, No.9, (1990)

日本の先人　草分け的　教科書　翻訳はこれ　MIT教科書
ディジタル信号処理 下: A.V.Oppenheim, R.W.Schafer, 伊達 玄

▲まとめ
※あくまでもダイナミックレンジは⊿Σ変調器やアナログバッファアンプ回路の出来栄えによるという点である。
※標本化　量子化　の精度は最終的にどの方式もアナログ回路できばえの精度に依存する
※ノイズシエェーピングの周波数特性は　知識があれば　だれでも工学的に計算できるし　仕様も作れる

★よって結論★
再生した場合音質は劇的に向上するものでしょうか？
音質評価は、かなり主観的な要素が入りますが。

→その方法では　向上するとは言えません　　別なこと　別な手法　で楽しむべき　　あなたの金と時間のむだとなる
以上の説明　仕組みがわかる程度の工学を学習すれば　だまされることもない

▲補足　詳しく質問したいなら

★ここの回答コナーは　回答がいかがわしいのが多い
へんなオーディオマニアが多いからと推定される

OKWave
学問・教育▼
電気・電子工学▼

OKWave
学問・教育
▼
情報工学
▼

に質問することを推奨します

回答No.2

denwaha4126

そういえば、以前

Ｑ．　CD を 192kHz にアップサンプリングすれば音質は向上しますか？
Ａ．　DAC 内部でオーバーサンプリングしてるから同じこと。

なんてやりとりがあったね～
それをいうなら

Ｑ．　CD を DSD に変換すれば音質は向上しますか？
Ａ．　1bit DAC は、内部で PDM（PWM）に変換してるから同じこと。

ってことになるのかな～

マルチビットと1ビットを複合した、アドバンスト・セグメント型ってのもあるんだけど。
もうこの分野はカオスでよく分からない（笑）

回答No.1

HAL2（@HALTWO）

＞上記で作成したソフト音源はPCM等ですけど、再生した場合音質は劇的に向上するものでしょうか？

しません(^_^;)。

「味付けに失敗した料理を超高級 Restaurant の皿に盛ったら味は劇的に向上するものでしょうか？」みたいな御質問です。

DSD (Direct Stream Digital) 本来の質を得るには音源も DSD でなければならず、CDDA (Compact Disk Digital Audio) 信号を DSD に変換しても Digital 変換誤差が生じるだけです。

なお PCM は Pulse Code Modulation (パルス コード 変調) という意味であり、DSD も 1bit の PCM です。

DSD には長所と短所があります。

それを理解するには DSD の Mechanism を理解する必要があります。

DSD とは Standard 仕様では 2.8224MHz の 1bit 信号なのですが、2,8224MHz の半分に当たる 1.4112MHz の波形であれば 2 回の検波を行えますので波形の正の側と負の側を検波して各々 1 と 0 という数値を得ることができ、これは 1bit (1 と 0) の分解能 (Audio 用語では Dynamic Range) を持っていると言えます。

更に半分の 0.7056MHz＝705.6kHz の波形であれば 4 回の検波を行うことができ、1 と 0 で表す数値を 4 個得られるということは 2bit (2 の 2 乗) の分解能が得られます。

同様に半分、半分と計算していくと 44.1kHz では 6bit 、22.05kHz では 7bit の分解能があることになります。

約 0.7MHz～約 1.4MHz……1bit
約 350kHz～約 700kHz……2bit
約 175kHz～約 350kHz……3bit
　　　　・
　　　　・
　　　　・
約 11kHz～約 22kHz……7bit
約 5.5kHz～約 11kHz……8bit
　　　　・
　　　　・
約 21Hz～約 43Hz……16bit
　　　　・
　　　　・
約 1.3Hz～約 2.7Hz……20bit

一方 44.1kHz 16bit の CDDA 信号はその半分となる 22.05kHz でも 16bit の分解能がありますので、分解能、即ち Dynamic Range という点で DSD は実に 43Hz 以下という、音質なんか判らないほどの低周波でなければ CDDA に勝るものにはならないことになります。

そのまま計算を続けると 2.7Hz で 20bit の Dynamic Range があることになり、DSD の Analog Digital Converter が持つ Dynamic Range の限界値もこの辺りにあることから DSD は最大 20bit (120dB) の Dynamic Range を持ち、原理的には 1.4112MHz まで検波可能であることから 22kHz 以上どころか 100kHz 以上でも問題なく Flat な周波数帯域を持っているなどと言われるのですが、20bit の Dynamic Range を持つのは 2.7Hz 以下であって 43Hz 以上での Dynamic Range は CDDA に劣り、22kHz 以上の検波はできても 43Hz 以上は CDDA よりも Dynamic Range が狭くなるのです。

でも、これはあくまでも計算上の理論であって、現実の楽音がどんな範囲の周波数帯域と Dynamic Range を持っているのかを全く無視した机上の比較論です。

下図は実際に音楽演奏会場で聴いたり、録音したり、Listening Room での Speaker 聴収や Headphone 聴収で得られる楽音と DSD、CDDA (CD)、ハイレゾ (192kHz 24bit) の周波数帯域 (X 軸) と Dynamic Range (Y 軸) とを示したものです。

なお、特定の楽器に他の楽器音の音が掻き消されてしまうほど近付けた Microphone で収録できる Peak 最大音量と完全な無音との比は 20bit (120dB) を超えることもあるのですが、他の楽器音が掻き消されてしまっては音楽になりませんし、人間の耳は耳内血流音が 30dB SPL (Sound Pressure Level) 近くあって、完全な無音に近い静寂も耳内血流音が占めてしまうことから、1kHz 前後 (700Hz±1oct) で 60dB とした「楽音の有効 Dynamic Range」とは実際に音楽を聴いている環境での Dynamic Range としています。

図を見れば判る通り DSD は実用域を充分に Cover しており、上記の「DSD は CDDA よりも Dynamic Range が狭い」と言うのはあくまでも机上の理論計算でのことであって、実用上は全く問題ないことが判ります。……実際 Standard DSD の周波数帯域別 Dynamic Range は Analog Audio 時代の 1/2inch 幅 2 Track 38cm Open Reel Tape Recorder の Master Tape に勝るとも劣らぬものになっています。

CDDA は 65536 段階 (16bit) の調整が効く 44.1kHz の Pulse を合成して音楽波形を作り出しているのですが、Pulse 発振時刻が 44.1kHz の半波長にあたる 1/88200 秒ずれてしまうと前後の Pulse と重なってしまって正確な波形が作れなくなります。

更に 65536 段階の調整が 1 段階ずれただけでも合成波形が狂ってしまいますので、これを時間軸に直すと 1 Pulse の 1/65536 以下に Pulse 発振精度を保たねば正確な Pulse 合成が行われないことになります。

1/88200 秒の 1/65536 というと約 ５8 億分の 1…… 173 pico 秒になるのですが、Pulse 発振誤差を 173 pico 秒以下に保てる Master Clock なんて Audio 用では TASCAM 社の Rubidium 原子時計を用いた製品以外にありません。

1ppm の精度を持つ Master Clock Generator でも誤差は百万分の 1 ですので、約 58 億分 1 以下の誤差なんて到底不可能です。

ハイレゾでは更に伝送周波数が 2 倍或いは 4 倍、16bit の Quantum Bit を 24bit に増やすと 24bit - 16bit＝8bit＝256 倍の精度が要求されますので、CDDA でさえも 100 万円以上する TACAM 社の製品でしか満足なものが得られない精度を更に 1 千倍高めてくれなんて言われても不可能ですよね(笑)。

だから CDDA やハイレゾは初めから時間軸精度に難があり、1ppm 精度の Master Clock Generator を採用する高額の DAC (Digital Analog Converter) でも Pulse 発振の時間軸精度は上位 10bit 強ぐらいまでしか信用できないものになります。……それだけあれば 10bit × 6dB/bit＝60dB はありますので、音楽を聴くのに特に問題になるわけではないのですが、この Master Clock Generator でハイレゾ信号を再生しても精度は同じですので上位 10bit 強の精度が広がるわけではありません。……ハイレゾで広げた領域は誤差による雑音や歪みを追加しただけのものに過ぎないというのもこの理屈です。

一方 DSD は 1bit 信号ですので上記の「更に 1/65536 の精度」という部分が不要となり、その代わり 1/88200 の部分が (2.8224MHz ÷ 44.1kHz＝) 64 倍厳しくなります。

でも 1/88200 × 1/64＝約 560 万分の 1 ですので百万分の 1 の精度を持つ 1ppm 精度の Master Clock Generator でも 6 倍程度……2 の 3 乗である 8 倍よりも小さいですから下位 3bit 以下が乱れるとしても上位 (16-3＝) 13bit までは正確な Pulse 合成が行われる理屈になります。

つまり DSD は CDDA に較べて理論計算上の Dynamic Range は狭いけれども実用上は全く問題の無い Dynamic Range を持っており、Pulse 合成の精度は原理的に CDDA を遙かに上回るものになっているわけです。

……従って DSD で録音されたものを DSD で再生する限りに於いては理論的に DSD は CDDA よりも優れているものになります。

でも CDDA を DSD に変換して再生しても最初に述べたように無意味なことですし、音質の善し悪しは Analog 変換した後の Amplifier に用いられている回路の Sound Character に負うところが大きいものですので、Analog Amp' 部分との相性を無視して DSD の音質は CDDA よりも優れているなどと言うこともできません。

素敵な Audio Life を(^_^)/

お礼

色々と教示していただきありがとうございました。これで、胸のモヤモヤ感が取れた様な気がします。