DSD ってほんとに良い音なの？ 1ビットって何？
デジタルアンプについてなかなか進んでいませんが、自分の中ではほとんど結論が出ていまして、これまで有難くも拙文を読んでくださった方なら、デジタルアンプについてどんなことをこれから書くかは大体察していただいているんだろうなと想像しておりますが、これまでデジタルアンプについて見て来て、結局何が問題か。まだ増幅部について見ていませんが、何より、入力信号をPWMで1bit方式の信号にしてしまった。このことが一番の問題と言うことが確認できました。で、前回もお話しましたが、SACDも1bit。これも個人的には気に入らない音。このSACDを知るとは結局DSDを知らなければなりませんが、とりあえず、私が説明するより本家に説明いただいたほうが良いですので、Super Aidio Cd のホームページに簡潔で分かりやすい記事がありましたので、抜粋します。
— Super Aidio Cd ホームページより抜粋 —–
DSD (Direct Stream Digital)
「スーパーオーディオCDに採用されたDirect Stream Digital(DSD)方式は従来のPulse Code Modulation(PCM)方式とは全く異なる音声信号の大小を1ビットのデジタルパルスの密度（濃淡）で表現する方式です。（図1）
DSDの最大の特長は、回路構成がとてもシンプルに実現できること。最近のデジタルレコーディングではアナログ信号をデジタル信号に変換するところに、オーバーサンプリングA/Dコンバーターが使われています。このA/Dコンバーターの最初の部分ではアナログ信号が1ビットのデジタル信号に変換されます。
CDなどに記録する為には更にデシメーション処理を行ってPCM信号を生成しなければなりません。 従来のPCM方式では、その直後に、マルチビットのPCM信号に変換する為の間引き処理が行われます。
同様に再生時にもPCM方式では、補間データの作成がデジタルフィルターで行われ更に、1ビット信号に戻すデルタ・シグマモジュレーターを通します。 対してDSD方式では、A/D変換された1ビットの信号をそのまま記録。再生も極端に言えばアナログローパスフィルターを通すだけのシンプルなシステムで行えます。このようなシステムを実現したことで100kHzをカバーする再生周波数範囲と可聴帯域内120dB以上のダイナミックレンジを確保。「原音」にきわめて近い録音・再生を実現しました。」
説明にもありますが、DSDとは「音声信号の大小を1ビットのデジタルパルスの密度（濃淡）で表現する方式」、つまり、前回も説明したパルス密度変調 (PDM)方式ですね。
上の図1を見てください。図としては分かりやすいですね。アナログ波形が上に振幅するにつれ電圧が上がるかと思いますが、その値を表現するのに、ご覧のように小さなパルスを多く発生させています。パルスが下に振幅するにつれ電圧が下がる。そうすると、パルスも少なくなっていく。ただ、これだけでは何のことか良く分かりません。この1bitって何？ですよね。
ここで訂正しなければなりません。
前回、
「PWMを説明する中で、PWMが入力信号のエネルギー変化をパルスの幅で表現したのと同じように、DSDのPDMはそれをパルスの数、密度で表現したので基本は同じ。PCMが入力信号のエネルギーを瞬間に一発で数値で表したが、1bitはそのエネルギーをパルスの持続、集合で表した。つまり、瞬間のエネルギーを分割で表現した」と言うようなことを書きましたが、これは間違いです。
PWMは未だに理解できていませんが、DSDは多分大丈夫、かな…
DSDは上の説明だけではその実態は分かりませんね。
DSDとは、つまり1bitオーディオのことになるかと思いますが、1bitについては、もう本当に今更私が言うまでもなく、ΔΣ変調（デルタ・シグマへんちょう）を応用した「高速標本化１ビット符号化」方式のことで、昔からシャープがデジタルアンプ出した時に言ってましたよね。私も知ってはいましたが、それはシャープの言う独自の1bit方式なのかと思っていまして… これだから無知は困りますね。
これは1bitDAコンバータに使われている回路で、Δは引き算、Σは足し算を意味するそうです。下はその回路図。
もう詳しくは説明できませんので、この図が掲載されていたサイトから抜粋です。
※Vref（Reference Voltage）とは基準電圧のことのようです。
「アナログ信号Vaが入力端子から減算回路に入力されます。減算回路のもう一つの入力信号Voの値はVref か –Vref のいずれかですが、最初はVref だとします。すると減算の結果はVa－Vref （=Δ）となり、これが加算回路に入力されます。実は、Vrefはアナログ入力値の最大値か、それよりも大きな値です。したがって、Δはマイナスの値となります。
加算回路の初期値は 0Vであると仮定しますと、加算の結果は0＋Δ=Δとなります。
この値は量子化回路に取り込まれ、量子化回路の基準電圧と比較されます。ここで、基準電圧を 0V とします。量子化回路の出力は、入力が0Vより小さい値のときは0、大きいときは1となります。今の場合、量子化回路の入力値はΔ（マイナスの値）ですので量子化回路の出力は0となります。ここまでが、１つのクロック期間に行われます。」
解ったようで全く解りませんが、よくある説明ですと、早い話、この回路は、
「信号が入力してきたら過去の信号と比較し過去の信号より電圧が高ければ1、同じなら0、低ければ-1と出力し、この繰り返しによりアナログ信号の上下の動きを再現しようとしたもの」
と大まかに解釈しても一応間違いないようです。ただ、本当はそう単純な話ではないようですが、もうこの際無視しましょう。
ですから、急激な上昇変化の時は1が続き、つまりはパルスの発生が頻繁に起こり、波形が下降し続ければその逆です。
何故、この1ビット方式が良くないのか？
1.理屈ではなく、この方式で収録された音楽がどれもつまらなく聴こえるからです。
CDで感じていた感動が全く得られない。
2.この方式ではアナログ波形を無視していると思うからです。
よくよく考えてください。1ビット方式と言うのは、入力された信号が前のより多いか少ないかの情報に過ぎません。電圧の上昇、下降を表すための方向指示器みたいなものでしょか。
確かにそれによって机上ではアナログ波形をたどることは出来るかもしれません。
しかし、波形って単なる図面上の波線ではなく、空気のエネルギーの連続です。つまり、10というエネルギーが来て次は12と言うエネルギー、次は13、12.5、10.3・・・。決して10というエネルギーが来て次は＋1＋1というエネルギーではない。エネルギーは相対的なものではなく常に絶対的なものとして存在するものです。
一方、PCMは何度も言いますが、そういったエネルギーをそのまま、10なら10、12なら12。それを16桁の数字で表しているわけで、そういう意味ではマルチビットの方が、アナログ波形に忠実だと思っています。ただ、如何せん時間軸のサンプルが足らない。
1ビットで扱う0、1データとはこの時点では元のアナログ波形を表したものでもなんでもない。
じゃあ何か？
全くのイメージですが
アナログ波形の波の形に似ている別の波形
とでも言えばいいのか…
だって、1ビット場合、DA変換も所謂DAコンバーターではなく、アナログ・ローパス・フィルターで上をカットするとアナログ波形を抽出できると…. こういう説明が多いですが、こう書くとあたかも1ビット方式で得られるアナログ波形が元の波形そのものかのように思われますが、抽出されたアナログ波形は入力されたアナログ波形ではありませんよね。確かにアナログ波形は1ビットのデジタル信号に置き換えられ、ディスクに収録されました。にも関わらず、所謂DAコンバータのような変換と言う作業をしないでアナログ波形が存在すると言うことは、新たに波形を描いた、と言うことになります。つまり、さっき言いました、アナログ波形の波の形に似ている別の波形、ですね。
PCMは、01000101110というデータを10進法数値に読み替え、次々と読み出していく。これがアナログ波形となっていくわけですが、これは不十分ではあるけど正に元信号の復元です。そして電気信号としてアンプに送られる。子供レベルの認識で申し訳ありませんが、まあ、そういうことですよね。
で、今日は実際に従来のマルチビット録音とDSD録音の違いをざっくりですが聴いていただこうと思います。
お聴きいただくのは、新忠篤さんが復刻したという「ダイレクト・トランスファー CD-R」シリーズで、カザルスのバッハ/無伴奏チェロ組曲第3番からプレリュードです。それのPCM録音のものとDSD録音のもの、それとオーパス蔵のPCM録音のものをお聴きいただきます。
MP3だと違いが曖昧になりますので、WAVでお聴きいただきますが、そのためこのページに3つ貼り付けるとプレーヤーの立ち上がりが遅くなりそうなので、其々別ページに配し、リンクさせてあります。
聴き方としては、とにかく何回も聴いてください。
そうすれば、ああ… と分かっていただけると思うのですが。
一番のポイントは、最初強い音フォルテから入ってきて、下降していきながら次第に音が小さくなっていきます。そこから、ゆっくり、小さい音から小さい上昇音形を繰り返しながら、段々と音楽が高揚してくるのですが、この時のカザルスの微妙な感情の揺れを感じられるかどうか。チェロが一本調子になっていないか。このあたりをお聴きください。
音量は高めで、お聴きください。その方が分かりやすいです。
ダイレクト・トランスファーDSD
ダイレクト・トランスファーPCM
オーパス蔵
dsd録音のほうが音楽(メロディ)を聞いているようで、見通しがよく聞こえる。PCM録音は、音を後追いで聞いているように感じる、メロディというよりか音を聞いているように感じる。dsd録音のほうがアナログ音源に断然近く感じる。
村上さん
dsdのほうが一応サンプリングが多いので聴感上音が滑らかでつながりがよく聞こえます。
ほとんどの方はそういったところで「音がいい」と判断しているんだと思います。
この辺のレベルでは機器のグレードは関係ないでしょうね。
しかしPCMの場合は耳は慣れているし、サンプリングは当然dsdより少ない。
dsdで聴いてた聴き方と同じように音のつながりにばかり気をとられているとPCMでの大事なものを聞き逃しますし、この辺はDACのレベルがものをいいます。
dsd と昔あった、mashとかいう1bitのDACとは同じ方式ですか？
私はあまり詳しくありませんので、ネットで検索してお調べになったらいかがでしょう。
お使いのDACはΔΣ方式ですか？(現在はほとんどそうですが)
であったら、DAC内部で1bit化されますよ。
DSDのよさはPCM化する必要がないため、先のDACの内部回路をバイパスすることで、より変換のない音の生成ができるということです。
あと、空気振動の音波も疎密波なので、1bitの方が元波形に近いとも言えます。
さいさん、
現在の多くのDAコンバーターがΔΣ方式であると言うことは知っていますよ。
また、私のDAコンバーターがどのような方式かは把握していません。
今、代理店に確認を取っています。
それ以前に、アナログ信号をマルチビットでデジタル化された信号を聴くことと、アナログ信号を1ビットでデジタル化された信号を聴くこととは別の話だ、と言うことがまず一点。
あなたの話のレベルでいいますと、ΔΣ方式に頼らなくて済む技術があれば、16bit/44.1KHzの音もそのまま聴けて、実はもっと凄い音が聴けたはずですね。
次に、ΔΣ方式と言うと一般的にはADコンバーターを言いますが、DA時においても同じようにΔΣ変調がなされているとお考えですか？DA時での動作について説明してください。
＞DSDのよさはPCM化する必要がないため、先のDACの内部回路をバイパスすることで、より変換のない音の生成ができるということです。
どこかのSACDサイトの宣伝文句にあったような話ですね。
＞あと、空気振動の音波も疎密波なので、1bitの方が元波形に近いとも言えます。
言っている意味意がわかりませんので、もう少し詳しくお願いします。
gutsyさん
少し誤解されているようですが、1ビットは単に前の音との違い（Δ）を表現するのではなく0や1の連続した量（Σ）からマルチビットと同様に音の強さも記録（パルス密度）しており、アナログ波形をデジタル化するという点においてマルチビットとの原理的な違いはありません。
マルチビットも1ビットも波形のデジタル化に伴ってギザギザな波形と量子化ノイズが発生しており、「どちらがより元の波形に近いか」という評価は出来ません。ただ、マルチビットの方がビット幅の分だけ全域に渡ってノイズに強いという特徴があります。
＞ΔΣ方式に頼らなくて済む技術があれば
マルチビット型には古くからアナログ・セグメント方式がありますよ。
今もバーブラウン社が対応チップを生産しています。
＞ΔΣ方式と言うと一般的にはADコンバーターを言いますが、
＞DA時においても同じようにΔΣ変調がなされているとお考えですか？
一般的にはマルチビットのDA時においてもΔΣ変調器が一般的に
サンプリング周波数の64倍で動作し、PCM信号をPDM波に変換
すると共に量子化ノイズを高周波領域に移してLPFでカット
することで可聴域のノイズを減らしています。
詳しくは「PCM ノイズシェーピング」で調べて頂ければと
思います。
個人的にはPCMの方が好みですし、浮動小数点付き32bitのPCMは
音量を変えてもデータが減りませんから編集の在り方も変わって
くる技術だと期待しておりますが、一方でΔΣ変換でアナログ信号
に戻して聞いている一般的なオーディオ環境でDSDを否定するのは
ちょっと論点がずれていると思います。
通りすがりさん
まず、私は、1ビットとマルチでの音の違いについての話をしています。
私が何故、DSDを否定するか、それは音がおかしいからです。
このことは記事に明記しています。
私は音の話をしていますので、まずあなたは音の話をしてください。
1、あなたの使用機材
2、オーディオ暦
3、主に聴く音楽ジャンル
4、DSDの音とマルチの音の違いについてどう思うのか。
これについて、お聞かせください。
それが出来たら、あなたの疑問にお答えします。
できないようなら、自分は身の程知らずだったと、反省してください。
恐らくその辺のネット記事を拾ってきただけに過ぎないのでしょうね。
通りすがりだから、もういないか。笑
gutsyさん
仰ることは分かりますし、
＞私が何故、DSDを否定するか、それは音がおかしいからです。
という点に口を挟む気もありません。
しかし、一方でgutsyさんは
＞まず、私は、1ビットとマルチでの音の違いについての話をしています。
においてデジタルサンプリングについての理論的なアプローチを
試みており、そこで誤った認識を提示されてしまいますと折角の
提言に説得力が無くなると思って筆を執った次第です。
例えば、
＞1ビット方式と言うのは、入力された信号が前のより多いか
＞少ないかの情報に過ぎません。
のくだりですが、gutsyさんは
＞10というエネルギーが来て次は12と言うエネルギー、
＞次は13、12.5、10.3・・・。
＞決して10というエネルギーが来て次は＋1＋1というエネルギーではない。
と述べておられます。
ここで、PCMとDSDのサンプリング周波数が同じならば＋1カウントする1bitは
確かにマルチビットに対して解像度で劣ります。
しかし、実際には1bitはカウント回数をマルチビットより大幅に増やしており、
例えば24bit/96kHzのPCM
マルチビットが10、12、13、12.5、10.3と5回カウントするところを
例えば24bit/96kHzのPCMと比較してDSD64（2.8M）は29.4倍の
サンプリング行っています。
つまり、少し乱暴な言い方をすれば、24bitが10、12と1回カウント
している間、1bitは0(10)､+1､､-1､+1､-1､+1､……+1､-1､+1､+1(12)と
29.4回カウントすることで24bitと同等以上の情報に置き換えを行って
いる訳です。
誤解を承知で言えば、PCMはCCDのような一括読み出し或いは液晶TV
のような一括表示、DSDはCMOSのようなライン読み出し或いはブラウン管
TVのような走査表示であり、それぞれ回路の特性や製造技術上の問題に由来
する得手不得手は発生しますが「対象を信号に変換する」点において原理的な
優劣は無いのです。
その上で、DSDは再生原理上フィルターの設計によって音がかなり変わって
くることや、アナログ音源やCD音源といったS/N比の低いソースからの
DSD録音はノイズの分離能で劣ることを無視して「DSDの音は良い」
と妄信するのは如何なものかと思いますし、一方で再生環境の多くは
DAC内でDSD変換されていることや、同一音源のPCM録音とDSD録音
の聴き比べにWAVファイル（PCM形式）を使ったらPCM有利になること
も理解した上で懐疑の意見を述べなければ公平性が保てないと思います。
gutsyさんに対して特に疑問を抱いている点はありませんので
私の使用機材やオーディオ歴についてのコメントは差し控えさせて
頂きますが、ただ、市民オーケストラ歴10年を超えるバイオリニスト
として録音の際はDSDよりもPCMを使用しており、DAWも32bit-float PCMで
編集していることは申し伝えておきます。
最近普通CDにて、DSD録音と言うのが有りますが、
これはどうなっているのですか。
済みませんがどなたか教えてください。お願いします。
長島さん、
普通、録音時に、DSD、1ビット録音機器で録音して、その1ビットファイルを16ビット、44.1KHzにコンバートして、CDに収めたものと思います。
gutsy さんへ。有難うございます。
と、言う事は、録音時の音質は良くなっているだろうけれども、
出来上がったCDはどれ位良くなっているのでしょう。（勿論音質にて）
①周波数は当然通常のCD並みですね。
②音のち密さは相当良くなるのでしょうね。
③音色自身はそんなに変化は無さそうですね。
出来上がったCDは通常のCDやSACDに比べてどれぐらいの物なのでしょう。
判る範囲で結構です。是非お教えをお願いします。
長島さん、
私は、DSD、1ビット処理された音は悪いと思っていますので、DSD録音された音のはいったCDは、通常のマルチ録音されたCDより音は悪いです。
また、音の良し悪しは、所謂「緻密さ」「滑らかさ」と言った概念だけで決まりませんので、別のファクターもお考えになり、理解なさってから、ご質問願います。
また、1ビットとマルチの違いは、音色にありますので、それがお分かりにならなければ何をお聴きになっても宜しいかと思いますので、ご自由に、お好きなものをお聴きになってくださいね。
私はSP、LP派ですのでこのようなお話にはあまり興味はありませんが
、1つだけ指摘したいのは、すべてが完全に連続して処理されることを
前提にしてはいけないという事です。一般にPCの挙動は推測できず、
いわゆる、動画のキャプチャ時に発生するコマ落ちと同じ、処理の欠落
があり、それがノイズや音質の劣化に現れます。この時の処理をどうし
ているかで、音質に影響がでます。DSDでは、動画のキーフレームにあた
るものがないと、この処理の欠落でわけのわからない音になると思われ
ますが—–。
stさん,
だからDSDは良くない、とおっしゃりたいのでしょうか？
DSDなどは聞いたことがないのでわかりませんが、処理の欠落時の
対策方法によっては、その通りになると思います。Voyage MPD
などで、処理の欠落が起こりにくい再生方法をとる必要があると
思われますが——。
stさん、
stさんは、もしかしたら、DSD、1ビット、マルチビットについてではなく、所謂PCオーディオについておっしゃっていますか？Voyage MPDだとどうして処理の欠落が起こりにくいのでしょう？あまり詳しくないので、お教えいただけますか？
こちらの説明で、DSDとは”過去の信号と比較し過去の信号より電圧が
高ければ1、同じなら0、低ければ-1と出力し——“となっていました
ので、処理の欠落があれば、この過去がなくなるわけですから、何ら
かの対策がなければと思ったまでです。Voyage MPDについては、こち
らでもいろいろ話題になっていますね。私も大げさなVoyage MPDに
興味はありません。詳しくは私のブログでその一部を説明しいています
ので、参考にして下さい。
http://ameblo.jp/st2400/entry-12083239213.html
stさん、
お返事遅くなりました。
確かに、DSDファイル再生ですと、そういう問題もありますね。この辺は、PCによるデジタル再生全般に言えることかも知れませんが、実際、PCでの処理の欠落ってどのように、どのくらいの頻度で起きているものなんでしょうね。
ブログ拝見しました。
他の記事中、ウラッハのモーツァルトのｃｌ五重奏のノイズだらけのmp3を紹介してたサイトって、わたしのことでしょうかね。笑 もしそうでしたら… ノイズだらけでしたか… 済みませんでした。
ｓtさんが記事中参考にされているサイトの音源の音、私的にはあまり良い音でないように思いました。FLACとmp3の音源のサイト両方です。特に「クラシック音楽のおさそい」と言うサイトの音は以前も批判しましたが、改めて聴いてもその印象は同じでした。あの音はクラシック音楽の音ではないですし弦楽四重奏のハーモニー、佇まい、そういったものがすべて消えてます。mp3もデジタル音そのもので、生の楽器の音色、しなやかさがありません。音が直線的です。
LP,SPを聞かれる方がよくああいった音で満足しているな、と不思議です。デジタルはデジタル、アナログはアナログ、と分けていらっしゃるのでしょうか… 音楽は一つですけどね…
私も改めて、今のシステムでリッピングし直しました。
ウラッハのモーツァルト、クラリネット五重奏曲、第4楽章。
H7再発の1600円廉価版です。
https://app.box.com/s/h5lscinr94nenkxblnxkuribgggh3i7s
まだまだ駄音ではありますが、私は、私の音のほうが、良い音、と思います。
ご意見お聞かせください。
こんな記事が出ましたね。
http://ascii.jp/elem/000/001/130/1130242/
私もDSD（2.8MHｚのみ視聴）は嫌いです。
奥行き感が全く出ません。見通しが悪く、鼻をつまんだような音と感じます。
DSDを聞くくらいなら、CDの方が明らかに良いです。
しかし、DSDが悪いとはっきり認識できるためには、
再生装置のレベルがかなり高くならないとダメですね。
最近になってわかるようになりました。
気が付いて以降、ライブラリのDSDはPCM（CDフォーマットであっても）に入れ替えられました。
twingoさん、
なるほど…
まあ本当でしたら聞けばわかるんですが、おっしゃるようにある程度のグレードの機器でないとわからないかもしれませんね。 しかも、 単に高額機器ということではなくておそらく波形を正しく伝送できるシステムが必要だと思います。例えば fm アコースティック的なあいうシステムですよね。スピーカーも、ホーンドライバーでは分かりづらいかもしれませんね。
オーディオ界では未だに sacd がいい音と評価して 何も考えず聞いている人が多いですし、しまいには、レコードやテープをdsd に変換して保存したり している人もいるようですが、 まあ私的にはそういう人たちは自分は耳が悪い、音楽の、その演奏の、本当の感動をまともに聞いていないと公言してるようなものだと思いますね。
音の堀の深さ、音の立ち上がり、が全然違いますから、それは 音楽の表現、音色の多様性に関わってきますから…
ありがとうございます。少し報われた感じです。笑