Tema: El DSD explicado.

Voy a intentar en este post, explicar el funcionamiento del sistema DSD y las ventajas que aporta respecto al PCM convencional.
¿Cómo funciona?
Primero vamos a hablar del PCM.
Como todos sabéis, el PCM se basa en la Teoría del Muestreo de Nyquist, la cual dice que toda frecuencia puede ser almacenada o transmitida tomando muestras al doble de la frecuencia que se quiere transmitir.
Luego del muestreo, vendrá la cuantización, proceso en el cual, cada muestra será medida mediante una escala dada y que determinará, junto con la frecuencia de muestreo, la precisión con que se recuperará esa señal.
En el proceso de muestreo, la media onda muestreada se expresará mediante la combinación de ceros y unos, mediante una jerarquía de bits. Cada bit vale el doble que el anterior.
Luego durante la reproducción, estos bits irán entrando secuencialmente para conformar y recuperar la media onda original. Posteriormente a la conversión D/A, se pasará la señal por lo que se llama inglés "brick wall filter" o filtro de pared, ya que el resultado de la conversión D/A no es una onda perfecta, si no una representación aproximada con forma de dientes o peldaños de escalera, que al filtro de pared le tocará "limar".
Es fácil deducir los defectos del PCM:Jitter, errores de sincronía en la entrada de los bits en el conversor D/A y que tienen como deformación de la onda original.
Luego están losfiltros de pared, verdaderos destructores de la amplitud original de la onda, y con ello, de la información de bajo nivel, que queda literalmente suprimida.
¿Cuál es entonces el funcionamiento del sistema DSD?
Toma un camino muy diferente al PCM clásico.
En vez de trabajar con una frecuencia de muestreo del doble de la frecuencia con la que se quiere trabajar y muestrearla mediante una jerarquía de bits, se trabaja a una frecuencia ultra-alta y con un sólo bit.
¿Pero qué significa esto realmente esto?
Vamos a poner un ejemplo práctico: imaginemos que queremos en nuestro comercio, tener una iluminación exacta a la de la luz diurna exterior, con las variaciones horarias y todo.
Lo podemos hacer de dos formas.
Una sería tener una batería de X bombillas, cada una teniendo un nivel de luminosidad del doble de la anterior, enciéndolas y apagándolas secuencialmente.
Otra podría ser tener UNA ÚNICA BOMBILLA, cuyo valor total de iluminación fuera igual al máximo.
Esa única bombilla la encenderíamos y apagaríamos a una velocidad lo suficientemente rápida de forma que, cuanto más tiempo permanezca encendida, mayor será la iluminación, y cuanto menor tiempo esté encendida, menor.
Así, ni más ni menos, es como funciona el sistema DSD, un único bit que nos va definir la forma de la onda con más precisión que 16, 20 ó 24.
Cuanto mayor número de unos en el tren de bits, mayor amplitud, y viceversa. El paso por cero quedaría reflejado por la cadencia por igual de ceros y unos.
La modulación Delta/Sigma en la que se basa el DSD tiene como ventajas:
-Precisión. Es más fácil controlar un único bit, que 16, 20 ó 24.
-Sencillez, tanto de filtros intermedios en la conversión A/D y D/A, ya que para recuperar la señal original grabada, la conversión DSD/A es extremadamente simple, basta con pasar el tren de bits por un filtro pasa bajos analógico.
-Resistencia al envejecimiento en los conversores, ya que en un conversor D/A multibit, los primeros bits trabajan con mayor frecuencia que los últimos de la escala, y por lo tanto sus resistencias se desgastan más, perdiendo precisión el conversión.
A diferencia, el conversor DSD/A y en general todos los monobit, al funcionar con un único bit, no pierde precisión con el paso del tiempo, como mucho, pequeñas pérdidas de amplitud que van a afectar a toda la forma de la onda, y que serán imperceptibles.
Aquí tenéis el por qué de que que se diga que el DSD es el más analógico de los sistemas digitales.
Quedaría por hablar de la conformación de ruidos, la técnica por la cual, el ruido de fondo es desviado fuera de la banda audible, pero los principios básicos los tenéis aquí.

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¿y aquí que ha pasado? Ni una sola respuesta a este post.

¿os habéis quedado todos anonadados por la explicación de eddie?


Una explicación sencilla y a la vez muy completa para los que siempre queremos aprender más, con conceptos claros.

Gracias Eddie.

Saludos.</p>

Si señor, un aplauso!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Y ahora digo yo, DSD o Analogico???????????????
Ahi queda eso!!!!!!!!!
Saludos

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"Los hombres sabios discuten los problemas, y los necios los deciden".
"El modo de dar una vez en el clavo es dar cien veces en la herradura".
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Alguien podría explicar la base del rival del DSD, es decir, el DVD-A con sus pros y contras??

Gracias.

Un saludo.<img src=https://www.mundodvd.com/forum/emoticons/smug.gif ALT=":]">

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Hola Eddie, perfecta la exposición <img src=https://www.mundodvd.com/forum/emoticons/laugh3.gif ALT=":laugh">

Tengo una duda acerca de lo que comentas. La señal reconstruida en base a una digitalización con el doble de la frecuencia de muestreo de nyquist es idéntica a la original, no?

Supongo que el efecto escalera al que te refieres es al ruido de alta frecuencia parásito que se genera, y que se elimina con el brick wall filter.

Lo que no entiendo muy bien es la distorsión que introduce el filtro, pues creo que es de retardo de grupo constante a lo largo de toda la banda, y si está bien hecho se debe recuperar la señal perfecta <img src=https://www.mundodvd.com/forum/emoticons/cool.gif ALT="8)">

Otra cosa es que los conversores A/D tengan un reloj chungo e introduzcan jitter, pero la base de la codificación PCM me parece cojonuda <img src=https://www.mundodvd.com/forum/emoticons/happy2.gif ALT=":D">

Un saludo

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En primer lugar, lo de la frecuencia de muestreo.
El muestrear al doble de la frecuencia de muestreo, no garantiza queluego se vaya a recuperar la señal exactamente.
La frecuencia reproducible se define por la frecuencia de muestreo, la precisión en la restitución de cada una de las ondas por el número de bits empleado en la cuantización.
Siguiente, los filtros.
El filtro de pared (brick wall) es el encargado de suavizar la pendiente de la onda, ya que debido al proceso de cuantización, no es una pendiente tal y como sale de las resistencias del convertidor D/A, si no que tiene forma de (de ahí lo de "brick wall") escalera. La onda no puede quedar así, ya que sería sumamente desagradable al oído, por lo tanto hay que "limar" esos frentes de onda. Ello conlleva siempre una pérdida de amplitud, con el peligro para las señales de bajo nivel.
Lo que elimina las frecuencias espúreas superiores a la mitad de la frecuencia de muestreo es el filtro pasa bajo. De ahí que la frecuencia de muestreo del CD sea 44.1 Khz, y sin embargo su respuesta en frecuencia útil esté limitada a 20.000 Hz.
Con la ayuda de un filtro digital de sobremuestreo, que lo que hace es acelerar los datos, se consigue una mayor respuesta en frecuencia teórica, y aplicando un conformador de ruido, se desplaza el ruido lo más lejos posible de la banda audible, con lo que el filtro pasa bajos puede tener una pendiente más suave dentro de la banda audible, causando el menor impacto a la señal.
Espero haber sido de ayuda,pero no le pidáis peras al olmo, que sólo soy un vendedor de muebles.
Saludos a todos.

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Gracias eddie

Mi duda es precisamente esa:

<blockquote>Quote:<hr> El muestrear al doble de la frecuencia de muestreo, no garantiza queluego se vaya a recuperar la señal exactamente.
<hr></blockquote>

Eso es lo contrario de lo que dice la teoría de nyquist. Si muestreas al doble de la frecuencia del ancho de banda de la señal, la reconstruyes perfectamente.

Por eso creo que la forma de escalera es debido a la calidad o tipo de D/A converter, pero no a la forma de codificación en si.

Creo que "brick wall" hace referencia a que la caida del LPF es muy abrupta (en torno a 20 dB).

Un saludo

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Excelente tema. Seguid. Os leo, os leo.

Saludos.

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Esta bien que conteis estas cosas, es muy interesante. Seguir asi.
Los escalones creo, puedo estar equivocado, se producen por el tipo de muestre empleado (muestreo con retencion o sampler and hold), cada muestra tiene una cierta anchura temporal, es decir se mantiene el valor durante un cierto tiempo hasta la llegada de la siguiente muestra. Y en teoria, ya se que en la practica se haran muchas mas guarrerias a la señal, se "pulen" los escalones con un filtro paso bajo.


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Efectivamente nikon, el muestreo se realiza con un circuito sample and hold. Este toma el valor de una señal y la mantiene durante el tiempo de muestreo, de forma que la señal resultante está escalonada, pues se ha introducido una componente de muestreo de alta frecuencia.

Al muestrear con la frecuencia de nyquist (2 x el ancho de banda de la señal), estás barriendo la señal con una frecuencia del doble de la máxima variación que tiene tu señal (22,05 Khz para la señal de 44,1 Khz), de modo que te aseguras que consigues captar hasta la máxima de las frecuencias.

Con esto resolvemos la primera parte: el muestreo.

Luego viene la cuantificación. Si pudiésemos almacenar cada muestra tomada con una precisión infinita, la reconstrucción de la señal sería perfecta. Como no es así, cogemos 8 bits y dividimos la señal en 256 niveles. Al asignar un nivel a cada muestra, lo que hacemos es perder resolución, además de rango dinámico. Aquí si estamos hablando de la señal en forma de escalera, pues es la amplitud de la señal (no la frecuencia) la que hemos cuantificado en una serie de valores.

Por último la codificación, con o sin pérdidas.

Entonces, es una codificación PCM realizada como dios manda, no habría pérdidas de frecuencias, sino de rango dinámico de la señal. A más bits más rango dinámico.

Y eso sin contar que muchas veces la cuantificación no es lineal, sino que se sigue una ley logarítmica para dar mayor énfasis a las frecuencias donde está la información que interesa <img src=https://www.mundodvd.com/forum/emoticons/freak.gif ALT=":shock">

Mas leña al fuego <img src=https://www.mundodvd.com/forum/emoticons/happy2.gif ALT=":D">

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Efectivamente, la señal se pasa por un compansor con una zona lineal (donde estaran las muestras de las frecuencias mas interesantes) y el resto no lineal, con lo que vamos "puteando a la señal" tanto al grabar como al reproducir. Al menos asi se hace en telefonia digital.
De todas formas todo esto mejora aumentando la frecuencia de muestreo, pues la frecuencia de Nyquist es la minima para poder recuperar la señal, conforme aumentamos la frecuencia de muestreo mas se parecen la señal original y la recuperada. <img src=https://www.mundodvd.com/forum/emoticons/shocked2.gif ALT=":eek">

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Veo que te conoces la G.711 <img src=https://www.mundodvd.com/forum/emoticons/laugh4.gif ALT=":lol"> Igual eres del gremio <img src=https://www.mundodvd.com/forum/emoticons/wink3.gif ALT=":sic">

EN telefonía digital se introduce la ley u o ley A para centrar la cuantificación allí donde importa, en la voz, y así se amplia el rango dinámico allí donde hace falta.

Si aumentamos la frecuencia de muestreo, aumentamos el ancho de banda que muestreamos, mas allá de los 22,05 Khz, donde están los armónicos esos que nadie oye pero son como las meigas, pero la señal por debajo de 20 Khz se muestrea igual de bien a 44 Khz que a 100 Khz (cogemos información redundante)

Salu2 y buenas noches <img src=https://www.mundodvd.com/forum/emoticons/sleep.gif ALT="|I">

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En el articulo de este link sound.westhost.com/cd-sacd-vda.htm se comenta que no esta tan claro que el SACD sea tan bueno como nos quieren hacer creer.

Un saludo.


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Perdon, el link correcto :

sound.westhost.com/cd-sacd-dvda.htm


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Muy interesante joseppp <img src=https://www.mundodvd.com/forum/emoticons/sweatdrop.gif ALT=":u">

<blockquote>Quote:<hr> Anyway, in the practical life, it seems like DVD-A wins over SACD at all frequencies, cleaner sound, lower noise, and a completely stable system, free from potential noise shaping algorithmic oscillations. <hr></blockquote>

Parece que el DVD-Audio mantiene la S/N constante en todo el rango de frecuencias, y el SACD empeora mucho a altas frecuencias.

<blockquote>Quote:<hr> SACD is in the high frequency range quite mediocre, even compared to a good CD-system one-bit DAC, and of course clearly inferior to a CD-player with a real multi-bit converter.
On the contrary, DVD-A is in theory 250 times better than the CD-system at all frequencies! <hr></blockquote>

Pone al SACD a caldo comparado con el DVD-Audio, e incluso comparado con un buen PCM <img src=https://www.mundodvd.com/forum/emoticons/shocked2.gif ALT=":eek">

<blockquote>Quote:<hr> Stereophile also performed a large subjective listening test between some existing high performance recording formats and SACD was even considered to be inferior to PCM 16bit, 176,4 kHz
<hr></blockquote>

De hecho confirma que Sony en sus procesos de remasterizado y proceso de la señal en los estudios utiliza multi-bit PCM, que permite el manejo sin pérdidas con la suficiente resolución.

Ahora solo falta comparar con las orejas para ver si lo que dicen los señores de las fórmulas es correcto (o no <img src=https://www.mundodvd.com/forum/emoticons/freak.gif ALT=":shock"> ).

Salu2


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La relación señal/ruido del DSD (SACD) es objetivamente inferior a la del PCM lineal a 16, 20 ó 24 bits.
La cuantización a un único bit genera enormes cantidades de ruido.
¿Cómo se consigue entonces una relación señal ruido teórica de 20 bits? Usando conformación de ruido.
El ruido de fondo de un sistema digital es uniforme en toda la gama de frecuencias, lo que hace un conformador de ruido es alejarlo del espectro audible.
Por eso la relación señal/ruido del DSD y de todo sistema de conversión de 1 bit, debe ser evaluado dentro de la gama audible.
Saludos a todos.

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Eso significa que el SACD manda el "ruido" al espectro no audible??
si es así quizás esté perjudicando los famosos armónicos que no se oyen pero que se sienten.....( pregunto)


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Es el precio que hay que pagar por la conversión Delta/Sigma.
De todas formas, ya te comentaba en otro post que a mí el sonido del SACD me parece de lo más natural.
Si os fijáis, la frecuencia operativa teórica del DSD para SACD es de 100 Khz, y sin embargo en realidad está limitada, dependiendo del modelo, a 50-53 Khz. Se deduce de esto que el ruido ha sido desplazado a partir de esta frecuencia, para así afectar lo menos posible a estos armónicos tan valiosos para la música.
La verdad, no creo que haya mucha información más allá de los 50 Khz.
Saludos y buen fin de semana a todos.

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Ante todo, mi agradecimiento y ánimo a que sigais con este interesante tema.

Tengo una duda: Creo que para PCM algunos fabricantes han construido DAC's que se basan en tecnologías de un sólo bit. Mi pregunta concreta, es si este aspecto(mono vs. multibit) es lo que verdaderamente marca la diferencia, y si es así, porqué no son más habituales estos conversores.

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Los convertidores D/A de 1 bit son muy habituales.
Sobre todo en marcas como Sony, Philips, Marantz, Pioneer, Rotel etc...
¿Ventajas de convertir PCM lineal mediante un D/A de 1 Bit?: Economía, los convertidores monobit tienen más tolerancia a defectos de fabricación, al conformarse la onda mediante una única resistencia, longevidad, estabilidad por cambios de temperatura, ausencia de distorsión en el eje de cruce por cero.
Teniendo en cuenta lo que cuesta su fabricación, su precisión y calidad es magnífica.
Durante los 90 fueron muy usados los Chips deconversión TDA-1587 de Philips, no sólo por al propia marca, si no también por Marantz o Rotel.
SAi tenéis más preguntas...
Saludos a todos.

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Hola, me parece muy interesante vuestros comentarios sobre la calidad de sonido, estos terminos se salen un poco del tema.

En cuanto a calidad del sonido os aclarare unicamente que depende en primer lugar del HARDWARE que se haga servir para su masterizacion, la habilidad del ingeriero de sonido y como no, el formato, que suele ser al maximo posible en la actualidad con los equipos informaticos y/o mesas de mezclas que existen.

El liston por ahora, a nivel profesional/domestico para masterizacion ronda en 24bit a 96Khz por canal, y de momento, los dvd's a pesar de toda la propaganda que oigais ....(dts,superaudio....) , por el momento no pasan de 16bit a 48khz por canal que es suficiente para el oido humano y no requiere interpolacion alguna para suprimir el "brick wall" que dices, ya que es imperceptible para cualquier oido.

Saludos.

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En lo de los 48 Khz y los 16 bits.
Todos los sistemas PCM,a menos que la conversión D/A se haga con convertidores de 1 bit, necesitan de filtros de pared.Es algo inherente a los sistemas PCM clásicos.
Respecto a lo de los formatos de audio, el sistema DSD en el que se basa el SACD,no necesita de filtros de pared.Para recuperar la señal analógca original es suficiente pasar el flujo de datos de 1 bit por un filtro pasa bajos analógico.
No estoy de acuerdo en lo de que el oído no detecta diferencias en el aumento de recuencia de muestreo y bits de cuantización, no digamos ya si se trata de una masterización en DSD de una cinta máster analógica.
Te puedo decir que el álbum de debut de Boston,analógico del año 76 o el Dark Side of the Moon de Pink Floyd,suenan completamente distintos a sus homónimos en CD.
Comparado con el SACD,el CD convencional suena áspero,los agudos chillones y excesivamente brillantes,a diferencia el SACD,donde los agudos suenan limpios,definididos y brillantes,pero nunca agresivos.
Y estamos hablando de grabaciones de los 70 que supuestamente no aprovechaban todo el potencial del CD.
Claro qu esto es sólo m opinión y apreciación personal con las pruebas que yo mismo he podido realizar en mi casa.
Cuidaros.

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Hola holita

Desconozco los estudios en donde se grabaron ambos trabajos, asi como el hardware utilizado. Asimismo quiero hacerte comprender que mi post no hablaba sobre los chipsets DAC de 1 bit que utilizan el 99% de nuestros dispositivos digitales, sino a decir que el oido humano no diferencia entre una muestra de audio de 48khz y 16 bit y una de 96khz a 24bit.

Yo si que lo noto, si tengo que hacer un downsampling para crear un sonido 4 o 5 octavas mas graves de la original, sin que haya que aplicar demasiada interpolacion y que el sonido pierda brillo.

Recientemente han salido al mercado unas tarjetas de audio capaces de grabar a 24bit y 192khz con un ratio señal/ruido muy profesionales y a precio domestico. Pillate una a ver que tal, por la forma de hablar que tienes, supongo que estas metido en esto por algo mas que el 7º arte. <img src=https://www.mundodvd.com/forum/emoticons/wink.gif ALT=";)">

Saludos....

www.soundblaster.com/products/audigy2/

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...antes, y durante 8 años, era guía turístico en Galicia, y ahora mismo vendo muebles en la Costa del Sol.
Así que soy sólo un aficionado....

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Weno, de todas formas, pillate una de esas tarjetas, puedes hacer autenticas birguerias, por si te interesa, pillate tambien por ahi (*****) algo como el ulead dvd picture show, ulead dvd movie factory 2, y si quieres meter algo de musiquilla, te recomiendo el reason 2.0.

Aunque no seas un profesional en segun que kampos, siempre puedes meter mano, y kien sabe, quiza caigas de lleno y acaben por gustarte aspectos mas interactivos en el mundo del dvd.

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