Półwiecze cyfrowego audio

	Tekst: Filip Kulpa | Ilustracje: Sony, Studer, Technics, archiwum SAT-AV Artykuł pochodzi z Audio-Video 4/2023 - KUP PEŁNE WYDANIE PDF

---

Pierwsze próby z cyfrowym zapisem dźwięku datują się na koniec lat 60. ubiegłego stulecia, kiedy to japoński inżynier Heitaro Nakajima, wówczas pracujący dla nadawcy publicznego NHK, opracował 12-bitowy, monofoniczny enkoder PCM. Dwa lata później (1969 r.) stworzył on stereofoniczną odmianę tego urządzenia, która umożliwiła rejestrowanie dwóch kanałów audio na kasecie magnetowidowej w rozdzielczości 13 bitów przy częstotliwości próbkowania 32 kHz.

Na pierwsze komercyjne nagranie cyfrowe nie trzeba było wcale długo czekać. Pionierem nowej, obiecującej technologii był Dr. Takeaki Anazawa z firmy Nippon Columbia (Denon). Wykorzystując eksperymentalny rekorder NHK, już w 1970 r. zarejestrował dwa albumy („The World Of Stomu Yamash'ta 1 & 2” i „Something” duetu Steve Marcus/Jiro Inkanaki), które wydano w Japonii w styczniu 1971 r. Były to rejestracje na żywo, bez edycji. Niedługo później, w 1972 r., na bazie opracowania NHK, Denon wypuścił własny, 8-kanałowy rejestrator DN-023R, oparty o 4-głowicowy profesjonalny magnetowid szpulowy i wciąż 13-bitowe kodowanie PCM. Częstotliwość próbkowania zwiększono jednak do 47,25 kHz, co pozwalało nagrywać pełen zakres pasma akustycznego. W kwietniu 1972 r. nagrano czeski zespół grający kwartery smyczkowe Mozarta. Tym oto sposobem Denon stał się pionierem cyfrowej techniki nagraniowej.

Studer był pierwszym producentem, który umożliwił wielokanałowy zapis 24-bitowej fonii w formacie PCM.
Na zdjęciu model D827 z pierwszej połowy lat 90.

Rok wcześniej, pan Nakajima przeszedł do Sony, a efektem prac jego zespołu był tzw. adapter PCM (X-12DTC), czyli przystawka do magnetowidu Betamax umożliwiająca cyfrowy zapis dźwięku z wykorzystaniem kodowania PCM (pulse code modulation). Urządzenie pojawiło się w 1974 r.

Jednym z pionierów rejestracji dźwięku w technice PCM był także brytyjski nadawca BBC. Już w 1972 r. opracowano 13-bitowy system nadawczo-odbiorczy na potrzeby studiów nadawczych. Cyfrowe nagrywanie muzyki zaczęło rozkwitać w drugiej połowie lat 70. W 1976 r. amerykańska firma Soundstream miała gotowy 16-bitowy rejestrator pracujący z częstotliwością próbkowania 37,5 kHz. Próbne nagranie muzyki operowej zrealizowano jeszcze w tym samym roku, a efekty zaprezentowano na październikowej konwencji AES. Nadchodziła nowa era zapisu muzyki.

Pierwszym nagraniem cyfrowym w Stanach Zjednoczonych był album saksofonisty Archie Sheppa „On Green Dolphin Street” zarejestrowany 28 listopada 1977 r. w Studio Ideas w Nowym Jorku. Wykorzystano nową, przenośną wersję rejestratora Denon DN-034R. Z pomocą tego samego urządzenia nagrano w USA sześć innych albumów. Można przyjąć, że rok 1977 był początkiem ery cyfrowej rejestracji dźwięku na użytek komercyjny. Równo dwadzieścia lat później doszło do technologicznego przełomu, ale o tym za chwilę.

Symboliki wspomnianej dacie dodaje fakt, że we wrześniu 1977 r. do gry wkracza Sony — firma, która wraz z Philipsem za kilka lat dokona istnej rewolucji na rynku fonograficznym. Urządzenie o nazwie PCM-1 było 14-bitowym enkoderem pracującym z częstotliwością próbkowania 44,056 kHz, który do zapisu wykorzystywał... oczywiście magnetowid. Zaledwie pół roku później pojawia się kamień milowy w studyjnej rejestracji dźwięku cyfrowego — profesjonalny PCM-1600 w cenie 40 tys. dolarów, dokonujący zapisu na profesjonalnej taśmie U-Matic. Maszyny tej użył, jako jeden z pierwszych, Stevie Wonder do nagrania albumu „Journey Through the Secret Life of Plants” będącego ścieżką dźwiękową do dokumentu o podobnym tytule.

W tym czasie, w amerykańskich studiach nagraniowych funkcjonował już konkurencyjny, 16-bitowy system Soundstream oraz prototypowy rejestrator cyfrowy firmy 3M pracujący z częstotliwością próbkowania 50,4 kHz i zapisujący na 1-calowej taśmie przesuwającej się z zawrotną prędkością 45 ips (cali/s). Urządzenia tego użyto jako backupu dla analogowej sesji direct-to-disc orkiestry z Minnesoty (Saint Paul Chamber Orchestra) grającej kompozycję Aarona Coplanda „Apalllachian Spring”. Jak podają internetowe źródła, to jednak właśnie zapisu cyfrowego użyto do wydania... płyty analogowej w 1980 r. Nagranie to — jako pierwsze w historii dokonane techniką cyfrową — zdobyło nagrodę Grammy (a nawet trzy). Nieprawdziwy jest więc pogląd, że muzyka była nagrywana analogowo aż do roku 1985, kiedy to ukazała się pierwsza, nagrana cyfrowo płyta kompaktowa, „Brothers in Arms”. Proces przechodzenia z taśm analogowych na zapis cyfrowy zaczął się mniej więcej 8 lat wcześniej i był mocno rozciągnięty w czasie. Wielu z nas zresztą pamięta, że zdecydowana większość płyt CD z pierwszych lat produkcji nosiła oznaczenie ADD lub AAD, co oznaczało zapis na taśmie analogowej. Oczywiście, spora ich część była reedycjami materiału wcześniej wydanego na analogu.

Pod koniec lat 70. na rynku amerykańskim ukazały się pierwsze winyle z muzyką popularną nagraną właśnie w PCM. Technikę cyfrową zaczęto również wykorzystywać do masteringu nagrań analogowych (przykładami są ścieżka dźwiękowa do serialu „Star Trek” czy album „Tusk” grupy Fleetwood Mac). Dziś taka praktyka budziłaby wśród audiofilów oburzenie, jednak na przełomie lat 70. i 80. „cyfra” miała mandat rewolucyjnej nowości. To był poligon doświadczalny przed nadejściem płyty kompaktowej.

Warto wspomnieć o Europie, która wcale nie została daleko z tyłu. Firma Decca dokonała pierwszego cyfrowego nagrania na starym kontynencie w dniu 1 stycznia 1979 r. Potem sprawy nabrały tempa. W 1980 roku narodził się bowiem format Compact Disc. Temu zagadnieniu poświęciliśmy obszerny artykuł (TUTAJ), więc nie będę tu do tej kwestii powracał. W każdym bądź razie, po 1982 roku przemysł fonograficzny stopniowo przestawia się na cyfrę i od tego momentu rozpoczyna się pasmo gigantycznego sukcesu płyty kompaktowej. Przez ponad dwadzieścia lat 16-bitowy zapis PCM pozostawał „złotym standardem" w studiach nagraniowych — poza taśmą analogową nie istniała dla niego żadna, lepsza technicznie alternatywa. Warto w tym miejscu zaznaczyć, że w latach 90. na rynku pojawiły się konwertery a/c i c/a o 20-, a nawet 24-bitowej (teoretycznej) rozdzielczości.

Hi-res w studiach

15 lat po oficjalnym debiucie płyty CD (1997 r.) firma Sony zaprezentowała kompletny, 24-bitowy tor studyjny do rejestracji, miksowania i masteringu. Tworzyła go nowa wersja 48-ścieżkowego magnetofonu szpulowego DASH (Digital Audio Stationary Head) — model PCM-3348HR (następca PCM-3348 z 1988 r.), konsola do miksowania OXF-R3 oraz rejestrator PCM-9000 wykorzystujący dysk magneto-optyczny o średnicy 133 cm, który umożliwiał zapis 65 minut materiału stereo w jakości 24 bity /48 kHz. Częstotliwość próbkowania wynosiła standardowe 48, 44,1 lub 44,056 kHz. Urządzenie miało jedną, za to dość poważną wadę: kosztowało ćwierć miliona dolarów (!). Na kompletny system Sony mogły sobie zatem pozwolić jedynie największe i najbardziej znane studia nagraniowe.

W 1997 roku firma Sony stworzyła nową, 24-bitową odmianę 48-ścieżkowego magnetofonu PCM-3348 (HR). Zapis odbywał się z częstotliwością próbkowania 48 kHz na wszystkich ścieżkach.

Sony nie było jednak pierwszym producentem sprzętu studyjnego zdolnego do nagrywania w 24 bitach. Już na początku lat 90. szwajcarski Studer wypuścił na rynek cyfrowego następcę magnetofonu A827. Model D827 MkII był maszyną 16-bitową, ale umożliwiał zapis 24-bitowy za pomocą tricku polegającego na podziale słów cyfrowych na 16 bitów najbardziej znaczących i 8 bitów najmniej znaczących. Używano do tego celu dwóch śladów, co redukowało ich liczbę z 48 do 24.

Problem niedostępności sprzętu nagraniowego hi-res dla artystów o mniejszej sławie i popularności niż Madonna czy Michael Jackson wkrótce rozwiązała — w sprytny i zaskakujący sposób — niewielka amerykańska firma Alesis. Nowa generacja zaprezentowanego w 1992 roku magnetofonu ADAT (tzw. Type II, model XT20) pojawiła się w 1998 r. i była zdolna do rejestracji w 20 bitach przy częstotliwości próbkowania 48 kHz. Piętą achillesową systemu był zapis wielokanałowy, który wymagał synchronizacji grupy rejestrujących dwukanałowo magnetofonów bazujących na kasecie formatu S-VHS. Profesjonaliści nie byli zwolennikami tej opcji, ale do dwukanałowych, minimalistycznych sesji, poręczny i niedrogi ADAT okazał się bezkonkurencyjny.

Dziś przyjmuje się, że format 20 bitów/48 kHz to formalne minimum, by zapis mógł być określony mianem „hi-res audio”. Częściej jednak mamy do czynienia z zapisem w formacie PCM 24/48.

Podwaliny domowego hi-res audio

W 1996 roku na światowy rynek weszła płyta DVD oraz format DVD-Video, a niedługo później także standardy pokrewne (DVD-R-/RW, DVD-ROM i DVD-RAM). Jednostronny dysk o pojemności 4,7 GB miał ogromny potencjał nie tylko jako nośnik obrazu i dźwięku, ale także samego dźwięku — w dużo wyższej jakości niż ta uzyskiwana z płyt CD. W standardzie DVD-Video uwzględniono bowiem możliwość rejestracji fonii stereo z 24-bitowym kodowaniem liniowym LPCM przy częstotliwości próbkowania 96 kHz. Otworzyło to zupełnie nowe możliwości.

Rejestrator PCM-9000 był używany do zgrywania masterów gotowych nagrań w jakości PCM 24 bity/48 kHz. Zapis odbywał się na dyskach magneto-optycznych. Z takich nośników korzystała m.in. firma JVC, tworząc wydania XRCD.

W środowisku profesjonalnym od początku lat 90. stopniowo narastało przekonanie, że 16-bitowy zapis PCM o częstotliwości próbkowania 44,1/48 kHz stanowi wąskie gardło systemów rejestracji, edycji i masteringu. W 1997 r. na łamach miesięcznika „Stereophile” przetoczyła się fala dyskusji na temat wyższości zapisu PCM 24/96 nad płytą CD. Przedstawione opinie bazowały na demonstracjach, które odbywały się głównie za Atlantykiem, ale nie tylko. W tym samym roku na rynku zadebiutował pierwszy, konsumencki 24-bitowy DAC zdolny do pracy z sygnałami o próbkowaniu 96 kHz — dCS Elgar. Okrzyknięto go rewelacją.

Zapotrzebowanie na nowy standard dźwięku wysokiej jakości rosło niemalże z każdym tygodniem. A pojawił się on zaledwie rok później. I nawet nie tyle on jeden, co dwa, konkurujące ze sobą systemy. Za jednym z nich stała liczniejsza grupa producentów, za drugim — wynalazcy płyty CD. W najbliższych latach miało zapaść decydujące rozstrzygnięcie, która z propozycji okaże się lepsza.

Digital Audio Disc (DAD)

Nagrania hi-res mniej więcej do 1997 r. mogły być wyłącznie nowymi transferami (masterami) z archiwalnych taśm analogowych. Nie zmieniało to faktu, że możliwość ponownego sięgania do taśm analogowych i odkrywania dzieł muzyki jazzowej, klasycznej i bluesowej była dla wielu audiofilów niezwykle kusząca. A w związku z tym dla specjalistycznych wytwórni muzycznych również.

Schematy blokowe konwersji a/c i c/a przy zapisie i odtwarzaniu sygnału audio LPCM na płytach DAD i DVD-Audio. Zródło: SAT-Audio Video.

Nie czekając na finalizację nowego standardu o nazwie DVD-Audio, amerykańska wytwórnia Classic Records postanowiła skorzystać z przepustki do zapisu hi-res audio, jaką stworzył standard DVD-Video. Na początku 1998 roku pojawiły się pierwsze płyty DVD, które nazwano DAD (Digital Audio Disc). Zawierały one muzykę stereo w jakości PCM 24/96 z towarzyszącym obrazem statycznym, który stanowił jedynie uzupełnienie. Tego typu płyty mogły być odtwarzane przez standardowe odtwarzacze DVD-Video. Urządzenia zdolne do odtwarzania sygnału PCM 24/96 stały się niebawem dostępne — przykładem może być Denon DVD-5000 (1998 r.) wyposażony w cztery przetworniki c/a Burr-Brown PCM1704. Analogiczny ruch wykonała firma Chesky Records — z tą różnicą, że użyto nagrań zrealizowanych cyfrowo, w jakości hi-res PCM 24/96. Swoje płyty nazwała Super Audio Disc (SAD).

Płyty DAD (24/96) wydawane przez Classic Records i nieco pózniej takze przez Chesky Records były historycznie pierwszymi konsumenckimi nosnikami z muzyka w formacie hi-res. Powstały na poczatku 1998 r.

Sześć lat później wytwórnia Classic Records odświeżyła koncept, proponując dwustronne dyski HDAD. Na jednej stronie znajdował się zapis DVD-Video, a na drugiej — dwukanałowe audio w jakości 24/192. Było to już w czasie, gdy właściwy format o nazwie DVD-Audio zdążył się pojawić i... na dobrą sprawę odejść do lamusa. Prześledźmy to nieco dokładniej.

Początki DVD-Audio

W ramach DVD Forum, od grudnia 1995 r. działała grupa robocza Working Group 4 (WG-4) pod przewodnictwem Victor Company of Japan (JVC), skupiająca 10 firm, której zadaniem było opracowanie nowego, docelowego standardu nośnika dźwięku o wysokiej rozdzielczości. Prace trwały prawie 3 lata. W gronie „rozdających karty” znalazły się firmy JVC, Matsushita (Panasonic/Technics), Pioneer, Samsung, Toshiba i Warner Music. Nietrudno zauważyć, że brakowało w nim Sony oraz Philipsa. I nie był to bynajmniej przypadek.

Jeden z dwóch pierwszych odtwarzaczy DVD-Audio w Europie i na świecie — Technics DVD-A10. Dziś można go (jeszcze?) niedrogo kupić.

Pierwsze przecieki na temat spodziewanego formatu, który potencjalnie miałby zastąpić dotychczasowe srebrne krążki pojawiły się w 1997 r. Prace przebiegały jednak mozolnie. Alians DVD Forum tworzyło ponad 30 producentów i grono to stale się powiększało. Ponadto, w pracach tego gremium uczestniczyli nie tylko producenci elektroniki, ale także zrzeszenia wydawców muzyki — amerykańskie RIAA (Recording Industry Association of America), japońskie RIAJ (Recording Industry Association of Japan) oraz europejskie IFPI (International Federation of The Phonographic Industry). To wszystko tworzyło korporacyjną inercję do kwadratu.

Do końca 1997 r. zakładano, że zapis będzie 24-bitowy, a częstotliwość próbkowania wyniesie 96 kHz. Pod wpływem namów Samsunga (!) docelową częstotliwość próbkowania zwiększono dwukrotnie, do 192 kHz, ale tylko w odniesieniu do zapisu stereo. W czerwcu 1998 r. ujawniono specyfikację 0.9, a ostateczną (1.0) zatwierdzono w lutym 1999 r. DVD-Audio był piątym z kolei standardem korzystającym z płyt DVD (po DVD-Video, DVR-ROM, DVD-RAM i DVD-R). Założono w nim możliwość rejestracji fonii w dwóch podstawowych wariantach:

• stereofonicznym LPCM 24 bity/192 kHz;
• wielokanałowym (5.1) LPCM 24 bity /96 kHz.

Nowy format cechowała duża elastyczność. Wydawcy mogli żonglować liczbą kanałów i jakością zapisywanego sygnału, stosując częstotliwości próbkowania z przedziału od 44,1 do 192 kHz oraz słowa o długości od 16 do 24 bitów. Łącznie osiemnaście kombinacji, z czego kluczowe były te dwie, wyżej wymienione. 24-bitowe kodowanie liniowe umożliwiało uzyskanie teoretycznego zakresu dynamiki rzędu 144 dB, a więc znacznie przewyższającego możliwości standardu CD. Pasmo przenoszenia 96 kHz wydawało się przesadą, ale na gruncie technicznym nowy standard miał dosłownie wszystko, co potrzeba.

By pomieścić na dysku o pojemności 4,7 GB sześć kanałów audio w jakości hi-res i jednocześnie zmieścić się w limicie przepływności strumienia danych (9,216 Mb/s), konieczne stało się zaadaptowanie nowego schematu kompresji, innego niż Dolby AC-3. Z pomocą przyszła brytyjska firma Meridian, która opracowała algorytm bezstratnej kompresji MLP (Meridian Lossless Packing) bazującej na eliminacji informacji rebundantnej (zbędnej), która nie wpływała na percepcję dźwięku przez ludzkie ucho. Bobowi Stuartowi udało się nawet namówić firmę Dolby na licencjonowanie MLP, co otworzyło drogę do włączenia MLP do specyfikacji nowego formatu. Tym sposobem na pojedynczej warstwie płyty DVD (4,7 GB) pomieszczono 74 minut zapisu 5.1 w formacie PCM 24/96. Był to ważny element specyfikacji — a przynajmniej tak uważała grupa WG-4. Wytrącił on bowiem promotorom równolegle opracowywanego formatu Super Audio CD jeden z ważkich argumentów, jakoby dźwięk przestrzenny 5.1 miał być (w DVD-Audio) kodowany stratnie. Nie był.

Wbrew oczekiwaniom DVD Forum, zapis 5.1 na płytach DVD-Audio nie spotkał się z większym zainteresowaniem ze strony odbiorców. Problem polegał na tym, że dźwięk przestrzenny funkcjonował przede wszystkim w instalacjach kina domowego, które na początku nowego milenium stały się modne i pożądane. Audiofile pozostawali sceptyczni. Preferowali bardziej „koszerne” podejście do tematu. System audio miał być purystyczny, jak najwyższej jakości, nieskażony układami wideo, bazujący na odsłuchu stereo. Poza tym, oferta audiofilskich urządzeń wielokanałowych właściwie nie istniała. Mało który audiofil dopuszczał w ogóle myśl przesiadki ze sprzętu audio klasy high-end na drogie procesory A/V, wielokanałowe końcówki mocy i zupełnie inny typ źródeł. Taka rewolucja wiązałaby się przecież z koniecznością wymiany niemal całego toru odsłuchowego (za wyjątkiem kolumn) i było to zdecydowanie za duże poświecenie dla tych, których nie było stać na drugi, odpowiedniej klasy system wielokanałowy — i to najlepiej taki w oddzielnym pomieszczeniu. Wielokanałowy format DVD-Audio stał się więc rozwiązaniem niszowym. Ale i przed wariantem stereofonicznym stały poważne wyzwania...

Rekomendowane (ITU-R BS.775) ustawienie głosników w wielokanałowym systemie do odtwarzania płyt Super Audio CD (lub DVD-Audio).

Na przełomie lat 1997 i 1998 mogło się wydawać, że format dysku optycznego bazujący na 24-bitowym kodowaniu PCM będzie niekwestionowanym kamieniem milowym w rozwoju domowych systemów audio. W poprzednich latach podejmowano próby upakowania większej ilości informacji, korzystając z techniki kształtowania szumu (Sony Super Bit Mapping) oraz filtrów aliasingowych i ditheringu (HDCD). Efekty działania tych rozwiązań były słyszalne, a w studiach nagraniowych rozgościły się już przetworniki a/c i c/a o rozdzielczości 24 bitów (dCS 900, dCS 950). Co o tym sądzili wydawcy muzyki? Sprzedaż płyt CD wciąż jeszcze pięła się do góry, ale odwrócenie kilkunastoletniego trendu było już bardzo, bardzo bliskie (nastąpiło w 2000 r.). Czy Warner i Sony miały tego świadomość — możemy jedynie zgadywać.

Wytwórnie muzyczne zapatrywały się na całe to zamieszenie z rezerwą — tym bardziej, że nadziejom audiofilów i profesjonalistów związanym z DVD-Audio zaczęła towarzyszyć uzasadniona obawa dotycząca nadchodzącej wojny formatów.

Płyty DVD-Audio są kompatybilne ze zwykłymi odtwarzaczami DVD.

W czasie, gdy komitet WG-4 usiłował sfinalizować nowy standard, inżynierowie Sony i Philipsa pracowali pełną parą i w połowie 1998 r. wyszli na prowadzenie. Po drodze wydarzyło się coś zaskakującego. Nierealistycznie ambitne plany WG-4 dotyczące wprowadzenia na rynek pierwszych urządzeń (szacowano, że w pierwszym, tj. 1999 roku możliwa będzie sprzedaż 1,5 miliona egzemplarzy odtwarzaczy DVD-A!) oraz zapowiedzi setek tytułów płytowych, które miały wejść do sprzedaży przed końcem 1999 roku nagle pokrzyżowało złamanie zabezpieczenia antypirackiego (CSS). Nowy standard wymagał szybkiego i skutecznego dopracowania. W rezultacie tego zawirowania, rynkowa premiera DVD-Audio opóźniła się o rok — do jesieni 2000 r. Ten czas skrupulatnie wykorzystali rywale.

Direct Stream Digital (DSD)

W 1997 r. Nobuyuki Idei, dyrektor operacyjny Sony, podczas konferencji prasowej w Tokio, zapytany o możliwość powstania nowego formatu hi-res na bazie płyty DVD, odpowiedział enigmatycznie, że „nie sądzi, by była potrzeba opracowywania nowego formatu audio”. Nie mówił jednak całej prawdy. Koncern już wówczas (jako członek DVD Forum) poważnie rozważał opcję opracowania nośnika na bazie DVD dedykowanego do zastosowań audio, jednak wcześniej proponowana opcja kompatybilności dwustronnej płyty DVD z odtwarzaczami CD została (pod presją Toshiby) pogrzebana.

Poglądowe przedstawienie idei kodowania PDM (Pulse Density Modulation) stosowanej w 1-bitowym formacie DSD. Duża gęstość jedynek reprezentuje duża amplitude sygnału, duża liczba zer — sygnał o niskim poziomie.

Nastąpiło to w momencie, gdy specyfikacja DVD objęła dyski dwustronne. Tym samym stało się jasne, że Sony nie będzie dalej uczestniczyło w pracach grupy roboczej WG-4.

Co więcej, już na początku 1996 r., w kameralnym gronie profesjonalistów, odbyła się prezentacja nowego formatu zapisu dźwięku o nazwie DSD. W maju tego samego roku, na setnej konwencji AES w Kopenhadze, inżynier Sony zaprezentował pracę pod tytułem „Direct Stream Digital Audio System”. W marcu 1997 r., na 102. konwencji AES w Monachium, inżynierowie Sony omówili zagadnienie obróbki sygnału w systemach edycji DSD, a pół roku później (wrzesień 1997) na 103. konwencji AES przedstawiono założenia dotyczące dysku optycznego dla potrzeb „super quality audio”.
Propozycja Sony była rewolucyjna, a zarazem elegancka w formie. Zerwano bowiem z kodowaniem liniowym LPCM na rzecz 1-bitowego kodowania PDM (pulse density modulation), które wcześniej „przećwiczono” w przetwornikach c/a używanych do konwersji 16-bitowych sygnałów z płyt CD. Częstotliwość próbkowania zwiększono 64-krotnie, do 2,822 MHz. Reprezentację próbkowanego sygnału audio nie stanowił już ciąg 16-bitowych słów o wartościach liczbowych zdefiniowanych przez enkoder PCM, lecz strumień zer i jedynek o zmiennej gęstości (PDM — Pulse Density Modulation). Poszczególne próbki nie określały amplitudy sygnału, lecz wyłącznie jego zmianę. Duża liczba jedynek „pod rząd” oznaczała dużą amplitudę sygnału, zaś duża liczba zer — małą amplitudę sygnału. Tak zakodowany sygnał cyfrowy wymagał użycia 1-bitowego modulatora sigma-delta, co oznaczało odstęp od szumu na poziomie... 6 dB. Rozwiązaniem problemu okazała się metoda kształtowania szumu (ang. noise-shaping) polegająca na przesunięciu widma energetycznego szumu z częstotliwości akustycznych w obszar ponadakustyczny. W tej dziedzinie firma Sony miała już duże doświadczenie, ponieważ kilka lat wcześniej wymyśliła technikę Super Bit Mapping (SBM) stosowaną w produkcji płyt CD.

Schematy blokowe konwersji a/c i c/a przy zapisie i odtwarzaniu sygnału audio DSD na płytach Super Audio CD. W porównaniu z analogicznymi torami PCM (str. 36) widoczne jest znaczne uproszczenie toru sygnałowego dzięki brakowi filtrów decymacyjnego i interpolacyjnego. Źródło: SAT-Audio Video.

Powyżej 50 lub 70 kHz, a w najłagodniejszym przypadku powyżej 100 kHz, tor odczytu SACD musiał mieć filtr dolnoprzepustowy, który chroniłby wzmacniacz i głośniki. Ostatecznie, nowy format mógł się poszczycić dynamiką na poziomie 120 dB i efektywną rozdzielczością rzędu 20 bitów. Były to parametry znacząco lepsze niż w przypadku CD, ale jednak gorsze niż dla DVD-Audio. Twórcy DSD argumentowali jednak, że format ten miał przewagę nad kodowaniem LPCM. Chodziło mianowicie o brak filtracji cyfrowej w systemach PCM (decymacyjny filtr antyaliasingowy w konwersji a/c i interpolujący w konwersji c/a), będącej źródłem rozmycia czasowego sygnałów o naturze transjentowej. Argumentem za DSD miała być także prostota toru odtwarzania. 1-bitowy sygnał DSD mógł być przetwarzany bezpośrednio do postaci analogowej, za pośrednictwem analogowego filtru dolnoprzepustowego niskiego rzędu. I tutaj twórcy mieli rację — tyle że na praktyczną realizację tej koncepcji trzeba było poczekać ładnych kilkanaście lat. Ze względów czysto praktycznych (konieczność zapewnienia odczytu sygnałów PCM i DSD w jednym urządzeniu) przez wiele lat stosowano bowiem scalone układy przetwarzania c/a typu delta-sigma (i robi się to do dziś).

 

Początki Super Audio CD

W ślad za opracowaniem specyfikacji formatu DSD poszły energiczne prace badawcze nad odpowiednim nośnikiem. W tym momencie do akcji wkroczył Philips, który podobnie jak w przypadku standardu CD, miał swój istotny wkład w opracowanie postulowanego następcy płyty kompaktowej. Oczywistym było, że płyta Super Audio będzie bazować na płycie DVD, ale nie takiej, jak proponowała grupa WG-4. Wkładem inżynierów Philipsa było m.in. opracowanie metody kompresji bezstratnej DST (Direct Stream Transfer), niezbędnej do zmieszczenia danych na jednej warstwie płyty CD — zapis 74 minut dwóch kanałów DSD o czasie trwania 74 minut wymagałby bowiem 25 GB przestrzeni, czyli pięć razy więcej niż było dostępne.

Obie firmy uznały, że nowy standard musi być wstecznie kompatybilny z istniejącymi odtwarzaczami CD, których populację pod koniec lat 90. szacowano na niebagatelne 500 milionów. Było to bardzo ważne założenie, które twórcy konkurencyjnego standardu niby brali pod uwagę, ale ostatecznie pomysł zarzucili. To był ich pierwszy, choć niejedyny błąd.

Płyta hybrydowa

By osiągnąć ten cel, Philips opracował koncepcję dysku hybrydowego. Zawierał dwa, połączone ze sobą nośniki danych. Górny, oddalony o 0,6 mm od spodniej powierzchni zawierał ścieżkę gęstego zapisu DSD (pity o szerokości 0,74 µm), natomiast na standardowej głębokości zapisu dysku kompaktowego (1,2 mm) znajdowała się warstwa zapisu PCM kompatybilnego z odtwarzaczem CD. Dzięki temu, każdy odtwarzacz CD był w stanie odtworzyć dysk hybrydowy, oczywiście ze standardową jakością płyty kompaktowej.

Warstwa DSD wymagała soczewki lasera o krótszej ogniskowej (i krótszej długości fali — 650 zamiast 780 nm). Do tego celu doskonale nadawała się optyka czytników DVD, a później także Blu-ray. Fakt ten umożliwił powstanie odtwarzaczy wieloformatowych, które istotnie dość szybko się pojawiły. Pierwsze takie urządzenie stworzył Pioneer, który już w 2000 r. zaprezentował high-endowy odtwarzacz DV-AX10 w cenie 500 tys. jenów (w USA — 6000 dolarów). W teście przeprowadzonym przez „Stereophile” nie wypadł zbyt dobrze jako odtwarzacz SACD, ale zdobył uznanie przy odczycie płyt DVD-Audio. Przypadek? Raczej wątpliwe.

Budowa dysku hybrydowego Super Audio CD. Warstwa CD znajduje się 0,6 mm poniżej warstwy SACD.

SACD nie pozostawało dłużne wobec DVD-Audio pod względem dźwięku przestrzennego. W specyfikacji zapisano bowiem możliwość tworzenia dysków SACD Multichannel z 6-kanałowym zapisem DSD (5.1). Inaczej mówiąc, propozycja Sony i Philipsa „odhaczała” wszystko to, co oferował konkurencyjny standard DVD-Audio. Miała jednak istotne atuty praktyczne.

Sony i Philips poczynili bowiem jeszcze jedno, ważne założenie, a mianowicie takie, że następca płyty CD powinien zachować prostotę obsługi, a więc i nawyki potencjalnych użytkowników. Żadnego zapisu wideo, żadnego menu — czysty odczyt płyty w odtwarzaczu pozbawionym jakiegokolwiek menu czy sekcji wideo. Całe sterowanie miało przypominać zwykły odtwarzacz CD. Dotyczyło to także przełączenia ścieżek stereo DSD/wielokanałowej/CD. Bonusem były informacje tekstowe o nagraniu (dziś powiedzielibyśmy: metadane), ale to już znaliśmy z niektórych płyt CD (CD-Text).

 

Wiązka lasera o długości fali 650 nm jest ogniskowana na warstwie SACD, natomiast laser do odczytu warstwy CD odbijając się od dolnej warstwy z zapisem PCM (CD).

Pod koniec lutego 1998 r., w studio nagraniowym Abbey Road w Londynie, firma Sony zaprezentowała system odtwarzający DSD, a w maju tego samego roku prototypowe odtwarzacze Sony i Philipsa zadebiutowały na wystawie High-End w hotelu Kempinski (dzisiejszym Monachium, a wkrótce Wiedniu). Doszło do bezpośredniej konfrontacji z DVD-Audio. Atmosfera zgęstniała...

 

SACD obejmuje prowadzenie

Obydwa wynalazki były na swój sposób obiecujące, ale zarazem bardzo odmienne. DVD-Audio, jako standard, który wykiełkował z DVD-Video bazował na dobrze znanej technice konwersji c/a, ale był „genetycznie” obciążony zapisem wideo i hardware’owymi powiązaniami ze sprzętem A/V, co w praktyce utrudniało mu bezpardonowe zajęcie miejsca audiofilskich odtwarzaczy CD. Stworzenie odtwarzacza nowego typu oznaczało wchodzenie na dość grząski grunt technologii wideo, która w praktyce była nieodzowna (menu, wybór ścieżki dźwiękowej, sekcja wizyjna). Pod tym względem oferta Sony i Philipsa wydawała się bardziej przyjazna i elegancka. Wystarczyło kupić napęd i dekoder, opłacić licencję i stworzyć resztę, stosując te same rozwiązania co przy zwykłym odtwarzaczu CD. Zakres możliwej optymalizacji był większy.

Co gorsza, w obozie DVD-Audio chronicznie brakowało producentów urządzeń high-end (wyłączając nieliczne marki, jak np. niemiecki Audionet, a później także Linn, który w 2003 r. opracował wieloformatowy odtwarzacz Unidisk). Dla DVD-Audio był to poważny problem wizerunkowy.

Na domiar złego, ofertę płyt rozwijano niemrawo i niekonsekwentnie, jakby bez wiary w sukces całego przedsięwzięcia. Znakomita większość specjalistycznych wytwórców stała z boku. Czekali na rozstrzygnięcie konfrontacji, bojąc się ryzyka postawienia na niewłaściwego konia. Większość z nich pozostawała jednak bardziej sceptyczna wobec DVD-Audio niż Super Audio CD. Obóz SACD znacznie szybciej wytworzył psychologiczną przewagę i skuteczniej uwiarygodnił się jako przyszły format audiofilski. Złożyło się na to kilka czynników.

 

SCD-1 — flagowy odtwarzacz SACD marki Sony. Europejski debiut miał miejsce we wrześniu 1999 r.

 

Sony rozpoczęło promocję Super Audio CD na bardzo poważnie. Odtwarzacz SCD-1 z drugiej połowy 1999 r. był spektakularnym przykładem japońskiej myśli technicznej połączonej z perfekcją wykonania. Dziś jest to już biały kruk na rynku urządzeń używanych (czy wręcz vintage). Ceny egzemplarzy w idealnym stanie przekraczają dziś 25 tys. zł. Bezpośrednim konkurentem SCD-1 był Marantz SA-1. Pokazany równolegle, tańszy model Sony SCD-777ES także był sprzętem audiofilskim klasy high-end. Philips siłą rzeczy mierzył niżej, ale i jego SACD 1000 trudno uznać za nieudany, czy mało ambitny, choć w tym przypadku akcent położono na odczyt wielokanałowy. Był to jednak fajny sprzęt, czemu dał wyraz sam Ed Meitner (konsultant Sony i Philipsa przy tworzeniu podwalin DSD), opracowując do niego moduł wyjściowy do zastosowań profesjonalnych. O takim wsparciu hardware’owym konkurencyjny obóz mógł co najwyżej pomarzyć.

 

Marantz SA-1 zadebiutował nieco później, w 2000 r. Testowaliśmy go w AV 1/2001 r.

Jakby tego było mało, w 2000 r., pojawił się poważny sprzymierzeniec SACD. Japońska firma Accuphase wypuściła dzielony odtwarzacz złożony z transportu DP-100 i procesora c/a DC-101. Te wspaniałe urządzenia połączono autorskim złączem HS-Link — innej opcji nie było ze względu na zabezpieczenie sygnału DSD przed kopiowaniem. Wkrótce później pojawił się zintegrowany odtwarzacz DP-85.

Ambitnej i ciekawej ofercie sprzętowej towarzyszył szybciej powiększający się repertuar płyt Super Audio CD, z których zdecydowana większość miała postać wydań hybrydowych, będących przy okazji remasterami, co stanowiło dość skuteczną zachętę dla melomanów i kolekcjonerów. Ci nie musieli od razu kupować odtwarzacza SACD, ponieważ świeżo zakupioną płytę można było odtwarzać na dotychczasowym cedeku.

Do obozu SACD bardzo szybko, bo już 1999 r. dołączyły audiofilskie wytwórnie płytowe, jak Telarc i DMP. To był kolejny impuls do szybkiego startu SACD.

Tymczasem rynkowa premiera DVD-Audio, po perturbacjach związanych z zabezpieczeniem przeciwpirackim, dopiero nadchodziła. Jesienią 2000 r. wreszcie pojawiły się w sprzedaży dwa pierwsze odtwarzacze DVD-Audio: Technics DVD-A10 (w cenie 2598 marek) i podobny do niego, lecz słabszy jakościowo i tańszy Panasonic DVD-A7 (1999 marek). DVD-A10 formalnie był odtwarzaczem DVD-Audio, ale jednocześnie także pełnoprawnym odtwarzaczem DVD-Video. Nie było to więc urządzenie w pełni audiofilskie, mimo że wcale nietanie. Jakościowo, na tle topowych modeli Sony i Marantza wypadało blado — tak konstrukcyjnie, jak i brzmieniowo.

Tymczasem na drugim biegunie cenowym też miały miejsce ciekawe debiuty. Niedrogi odtwarzacz Sony CDP-XB940QS z 2000 r. (2000 marek) pokazał, że w Super Audio CD drzemie duży potencjał.

Splot tych wszystkich okoliczności sprawił, że standard Super Audio CD szybko wyszedł na prowadzenie. Grono specjalistycznych producentów go wspierających powiększało się o marki z pierwszych okładek prasy fachowej. W 2002 r. Esoteric pokazał uniwersalny odtwarzacz DV-50 (5500 USD), w 2003 r. Krell zaoferował bardzo wysoko oceniany, lecz nie jakoś spektakularnie drogi odtwarzacz SACD Standard (4000 USD), natomiast dCS wprowadził do sprzedaży transport Verdi (10 tys. USD).

Wspólne bolączki

Ten sam materiał muzyczny bardzo rzadko (jeśli w ogóle) ukazywał się w obydwu nowych formatach. Trudno było więc o miarodajne porównania. Niemniej, o pewne konkluzje można się było pokusić. Generalnie rzecz biorąc, zapis DVD-Audio brzmiał bardziej precyzyjnie i dynamicznie, podczas gdy charakter nagrań SACD uważano za łagodniejszy, w pewnym sensie bardziej „analogowy”. Ta prawidłowość odegrała pewne znaczenie w batalii obydwu standardów, choć nie można powiedzieć, że było ono decydujące.

Jeden i drugi format okazały się rozczarowujące w kontekście ich daleko posuniętej hermetyczności sprzętowej spowodowanej upiorną wręcz troską firm fonograficznych o ochronę praw autorskich. Sygnału DSD ani PCM hi-res audio nie można było przesłać cyfrowo do zewnętrznego przetwornika c/a (wyjścia S/PDIF w przypadku sygnału DSD były nieaktywne, natomiast ścieżki DVD-Audio downsamplowano do formatu 16 bitów/48 kHz). Było to irytujące w dobie rosnącej oferty przetworników c/a kompatybilnych z sygnałem PCM 24/96, a później także 24/192.

Przetworniki c/a obsługujące format DSD pojawiły się nieco później, a to ze względu na brak standardowego interfejsu nadającego się do transmisji DSD. Próbą rozwiązania tego problemu miało być złącze FireWire wprowadzone w późniejszym okresie, ale tylko w nielicznych odtwarzaczach wieloformatowych. Pojawiły się także autorskie metody połączenia oparte na skrętce komputerowej, jak wspomniany HS-Link (Accuphase) czy Denon Link. Żadne z nich nie było jednak uniwersalne. Ten niekorzystny stan rzeczy zmienił się dopiero wraz z pojawianiem się złącza HDMI w wersji 1.1 (zgodność z DVD-Audio, 2004 r.), a następnie 1.2 (zgodność z DSD, 2005 r.). W przypadku DVD-Audio była to jednak przysłowiowa musztarda po obiedzie, natomiast w odniesieniu do SACD także nie było to rozwiązanie mające znaczenie dla audiofilów, ponieważ żaden przetwornik c/a w tamtym okresie (i sporo później) nie posiadał wejścia HDMI. Transfer sygnału DSD był więc możliwy jedynie w obrębie wielokanałowych systemów A/V. Wielu audiofilów dało sobie z tym spokój i dalej inwestowało w format CD.

Z odtwarzaniem wielokanałowym też nie było różowo. W praktyce konieczny był amplituner lub wzmacniacz A/V z analogowymi wejściami 5.1 lub — w późniejszym okresie — z wejściami HDMI. Takie rozwiązanie oczywiście stało w sprzeczności z dążeniem audiofilów do maksymalizacji jakości toru odsłuchowego. Nie dość, że trzeba było zainwestować w dodatkowe głośniki, to jeszcze korzystać ze znacznie gorszej brzmieniowo amplifikacji. Nic dziwnego, że audiofile pozostali sceptyczni wobec dźwięku wielokanałowego z płyt SACD — mimo bardzo wysokiej jakości nagrań. Odrębną kwestią pozostawała kwestia sposobu realizacji surround. Miks 5.1 „The Dark Side Of The Moon” można było uznać za nową wersję tego albumu, jednak wiele nagrań w wersji wielokanałowej robiono wyłącznie „na efekt”, przez co nie brzmiały one naturalnie. Najwyraźniej zapomniano, że dla audiofila naturalność dźwięku jest złotem.

Jak wielokrotnie miałem okazję się przekonać na własne uszy, dodatnie tylko jednej pary głośników (tylnych) i jednego wzmacniacza (stereo) przynosiło efekty przestrzenne nieporównywalne ze stereofonią. Niestety, tylko garstka audiofilów o otwartych głowach miała okazję się o tym przekonać. Brak audiofilskich przedwzmacniaczy 5.1 czy nawet 4.0 (kanały centralny i LFE przeważnie nie były wykorzystywane, przynajmniej w nagraniach muzyki klasycznej) przyczynił się do znikomego zainteresowania formatami SACD Multichannel i DVD-Audio 5.1, a odtwarzacze pokroju Sony SCD-XA777ES pozostały ciekawymi eksponatami dla kolekcjonerów i zwolenników dźwięku przestrzennego.

Powolny zmierzch SACD

Kolejne generacje masowo produkowanych odtwarzaczy SACD stawały się coraz mniej ambitne i coraz bardziej ukierunkowane na rynek masowy — w tej strategii Sony upatrywało szansę na „rozkręcenie” nowego standardu. Sprawy nie szły do końca po ich myśli, bo rynek reagował opornie, nie wyłączając wytwórni płytowych.

Odtwarzacze takie jak SCD-XB740 z 2001 r. w cenie 700 euro nie były w stanie ukazać wyraźnej przewagi SACD nad CD, a co gorsza, pod względem jakości brzmienia (nawet z płyt SACD) często ustępowały najlepszym dyskofonom CD w zbliżonej cenie. Efekt ten dodatkowo się nasilił wraz z pojawianiem się niedrogich odtwarzaczy wieloformatowych CD/SACD/DVD-Audio. W ich przypadku rodzaj odtwarzanej płyty nie miał większego znaczenia. Część audiofanów doszła do poniekąd słusznego wniosku, że całe to zamieszanie nie ma sensu. Wśród producentów wielu było takich, którzy nie stworzyli ani jednego odtwarzacza zgodnego z SACD czy DVD-Audio.

Dopiero po latach, w epoce odtwarzaczy strumieniowych i przetworników c/a kompatybilnych z DSD, zalety tego formatu zostały szerzej dostrzeżone i docenione. Miało to również związek z samymi nagraniami, które dziś mogą być realizowane ze znacznie wyższą jakością niż na początku XXI wieku. Wówczas niemal wszystkie nagrania wydawane na płytach SACD pochodziły z zapisu cyfrowego PCM lub analogowego poddanego cyfrowemu masteringowi. Jedynie specjalistyczne wytwórnie, jak Telarc, DMP czy Mobile Fidelity próbowały ograniczyć konwersję PCM do minimum, ale w tamtych czasach nie było takich systemów edycyjnych jak obecnie. No i nikt nie słyszał o podwójnym albo poczwórnym DSD.

Pomimo szeroko zakrojonej kampanii reklamowo-marketingowej Sony oraz powstania naprawdę ciekawych urządzeń, format, który w swoim założeniu miał być następcą płyty CD został w ciągu zaledwie kilku lat zmarginalizowany.

Szacuje się, że przez dziewięć lat promocji formatu SACD (2000–2009) wydano łącznie 6000 albumów, z czego niemal wszystkie zawierały dobrze znaną muzykę. Były oczywiście wyjątki, jak np. premierowy album „Sacred Love” Stinga. Artyści mainstreamowi nie upatrywali w Super Audio CD wielkiej szansy, studia nagraniowe wolały pracować w systemach PCM (o wiele łatwiejsza edycja i miksowanie), a Sony i inne firmy fonograficzne wspierające format skupiły się na repertuarze muzyki klasycznej, reedycjach albumów jazzowych oraz znanych hitach muzyki popularnej. Pewien sukces został osiągnięty, jednak nie na miarę ambitnych założeń.

W 2009 r. duże wytwórnie płytowe zrezygnowały z wydawania albumów w formacie SACD. Dziś, po latach, pierwsze nakłady płyt SACD są dawno wyczerpane, w związku z czym zaczynają być one (płyty) poszukiwane przez kolekcjonerów i zyskują na wartości. Obecnie format przeżywa coś w rodzaju reinkarnacji — płyty tego typu są wydawane w Japonii (w stosunkowo niewielkich nakładach), głównie z myślą o rynku lokalnym i azjatyckim. Aktualizacja: w 2024 roku Polskie Nagrania zainicjowały dużą serię wydawniczą obejmującą albumy najlepszych polskich artystów muzyki rozrywkowej i jazzu (np. „Astigmatic” Krzysztoda Komedy). Są to oczywiście płyty hybrydowe, ale oparte o zupełnie nowy, staranny mastering analogowych taśm matek.

Zasadniczym powodem ostatecznej porażki obydwu standardów było błędne zdefiniowanie potrzeb użytkowników. Ani jeden ani drugi nie był — choćby w najmniejszym stopniu — równie rewolucyjny jak płyta kompaktowa względem winylu. W 1982 r. poznaliśmy zupełnie nowe medium, które na trzy dekady zmieniło sposób obcowania z muzyką w skali setek milionów, jeśli nie miliardów użytkowników na całym globie. Grupa docelowa dla DVD-A i SACD była o jakieś dwa rzędy wielkości mniejsza. Niedostrzeżenie tego faktu z dzisiejszej perspektywy może się wydawać zdumiewające, jednak w epoce ogromnej popularności i dynamiki rozwoju nośników optycznych CD/DVD z pewnością nie było to aż tak oczywiste.

FLAC i WAVE

Do zmierzchu SACD przyczyniła się także rosnąca popularność downloadów, a także powstanie pierwszych serwisów oferujących legalne pliki FLAC/WAV w jakości hi-res audio, takich jak HDTracks (2008 r.). Audiofile otrzymali do dyspozycji pierwsze odtwarzacze sieciowe hi-res audio (m.in. trzy modele Linna) oraz przetworniki c/a z asynchronicznym wejściem USB, które usunęło wszelkie ograniczenia dotyczące bezstratnego (bit-perfect) przesyłu sygnału cyfrowego ze źródła do konwertera c/a. To samo dotyczyło odtwarzania nagrań w formacie DSD, choć tego typu urządzenia pojawiły się nieco później.

Historia hi-res audio po 2005 r. da się streścić w następujących punktach:

• Powstanie pierwszych przetworników c/a z wejściem USB Audio Class 1.0 (24 bity/96 kHz) i USB Audio Class 2.0 (24/192, DSD).
• Powstanie pierwszych odtwarzaczy sieciowych (LAN) kompatybilnych z formatem PCM 24/192 — Linn Majik DS, Akurate DS i Klimax DS (2007 r.)
• Powstanie serwisów internetowych z downloadami hi-res (np. HDTracks.com) — 2008 r.
• Upowszechnienie kompatybilności z hi-res audio w urządzeniach średniej i niższej klasy (amplitunery sieciowe, urządzenia all-in-one) — 2010 r.
• Pojawienie się urządzeń przenośnych (DAP) zgodnych z hi-res audio — 2013 r.
• Pojawienie się płyt Pure Audio Blu-ray (High Fidelity Pure Audio) — 2013 r.
• Debiut formatów o ekstremalnych rozdzielczościach: DSD 128, DSD 256, DSD 512, DXD (PCM 352,8 kHz) oraz PCM 384 kHz (po 2014 r.).
• Format MQA (2014 r.).
• Streaming hi-res MQA w Tidalu (2017 r.)
• Streaming PCM 24/192 w Qobuz (2019 r.)
• Apple Music w jakości Hi-res Lossless (24/192) — 2021 r.
• Streaming FLAC hi-res w Tidalu (2024 r.) — AKTUALIZACJA
  
  

High Fidelity Pure Audio (Blu-ray)

Narodziny standardu Blu-ray w 2006 r. ponownie otworzyły drogę do zapisu fonii high-res (także wielokanałowej) w najwyższej jakości z wykorzystaniem dysków optycznych nowej generacji. W grę wchodziły formaty kompresji bezstratnej (Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio), ale także stary dobry, znajomy, czyli 24-bitowy LPCM. Częstotliwości próbkowania mogły wynosić 48, 96 lub 192 kHz, zależnie od liczby kanałów (w przypadku zapisu 5.1 może to być 192 kHz, natomiast dla ścieżek 7.1 — co najwyżej 96 kHz). W przypadku koncertów wydawcy stosunkowo często sięgali do zapisu LPCM 24/96 (także stereo).

Przykładowe wydanie Pure Audio Blu-ray w komplecie z dwoma płytami CD.

W 2013 r. pojawiła się inicjatywa Sony Music i Universal Music polegająca na wprowadzeniu na rynek płyt Blu-ray zawierających wyłącznie zapis audio. Nazwano je HFPA (High Fidelity Pure Audio). Oczywiście nie miała ona żadnych szans na upowszechnienie. Skoro DVD-Audio i SACD to się nie udało, to dlaczego audiofile mieliby się przesiadać na odtwarzacze Blu-ray, które — z bardzo nielicznymi wyjątkami — były urządzeniami wyposażonymi w prymitywne sekcje audio?

MQA

Na temat MQA (Master Quality Authenticated) opublikowaliśmy obszerny materiał (TUTAJ). Bliżej zainteresowanych tym opracowaniem odsyłamy do tej publikacji. W wielkim skrócie: MQA nie jest formatem bezstratnym w rozumieniu integralności strumienia danych, co nie znaczy, że nie można go uważać za format hi-res. Twórcy MQA pośrednio przyznają, że część niepotrzebnych danych jest usuwana, ale niejako w zamian przywracana jest spójność czasowa impulsów, które w kodowaniu PCM są degradowane podczas konwersji a/c i c/a (argumentacja analogiczna jak w przypadku firmy Sony tłumaczącej zalety DSD).

W marcu 2023 r. spółka MQA ogłosiła upadłość. Prawa do patentu nabyła kanadyjska firma Lenbrook International, właściciel m.in. marek NAD i Bluesound.

DSD128 i dalej

Po 20 latach audiofile ponownie zainteresowali się formatem DSD. Nie powinno to dziwić. Dawne ograniczenia wynikające z ówczesnej technologii, braku uniwersalnego, kompatybilnego interfejsu cyfrowego oraz możliwości przesyłania sygnału DSD do przetwornika c/a całkowicie straciły na aktualności. Dziś, za ułamek ceny dawnych odtwarzaczy SACD, wykorzystując DAC za 2000 zł i komputer można słuchać muzyki w formacie DSD — i to nie tylko takim, jaki był dostępny z płyt SACD, a więc DSD64 (2,8 MHz), lecz (teoretycznie) w dużo wyższej jakości, np. DSD 128 (5,6 MHz) czy DSD256 (11,3 MHz). Powstaje jednak pytanie, czy te formaty istotnie są lepsze, a jeśli tak, to dlaczego.

Przy spełnieniu określonych warunków można i należy przyjąć, że podwójne DSD (5,6 MHz) jest lepsze niż pojedyncze (2,8 MHz). Standardowa częstotliwość próbkowania dobrze sprawdza się w przypadku analogowego masteringu nagrań z archiwalnych taśm, które są następnie transferowane do DSD w procesie zwykłej, dwukanałowej konwersji a/c. Daje to gwarancję utrzymania głównych zalet formatu DSD. Może być on również używany do rejestracji purystycznych sesji nagraniowych „live to two track”. Z kolei w przypadku sesji studyjnych, 1-bitowy format staje się wysoce nieporęczny i problematyczny. Suma dwóch ścieżek musi być wyrażona próbką dwubitową, a to oznacza brak ciągłości oryginalnego formatu. Ponadto, w trakcie edycji i miksowania, czego nie da się przeprowadzić w całości bez uniknięcia konwersji do PCM/DXD (systemy Sonoma i Pyramix ponoć częściowo to umożliwiają), występuje ryzyko związane z pojawieniem się podwyższonego szumu kwantyzacji w pasmie ponadakustycznym i jego remodulacji podczas ponownej konwersji PCM->DSD. Może tu bowiem wystąpić efekt przesterowania i utraty stabilności modulatora sigma-delta (opisany przez P. Lipshitza i J. Vanderkooya w 2001 i w 2001 r. na 109. i 110. konwencji AES), co w prowadzi do degradacji jakości dźwięku.

Nagrywanie w formatach DSD128, a tym bardziej w DSD256 przesuwa szum wysokoczęstotliwościowy daleko poza górną granicę pasma akustycznego, zwiększając odstęp od szumu kwantyzacji, a więc efektywnie podciągając parametry zapisu powyżej 20-bitowego systemu PCM) i niwelując ryzyko zaistnienia opisanej sytuacji. Paul McGowan, właściciel PS Audio oraz Octave Records, uważa, że podwójne DSD (128) wydaje się optymalnym kompromisem, choć poczwórne DSD wypada jeszcze (nieco) lepiej — pod warunkiem, że cały tor edycyjny pracuje na sygnale DSD!

DSD lepsze od PCM?

Przytłaczająca większość nagrań hi-res dostępnych w postaci (legalnych) downloadów została dokonana w formacie PCM 24/96, czasem w PCM 24/192, a nierzadko także w 16 bitach przy częstotliwości próbkowania 44,1 lub 48 kHz. Z wyżej opisanych powodów, format DSD jest wykorzystywany jedynie przez nieliczne audiofilskie wytwórnie, które mają czas i środki na zabawę w minimalizm, precyzyjne dostrajanie wzmocnienia mikrofonów za pomocą fizycznych gałek w przedwzmacniaczach, a nie w oknie stacji roboczej DAW. W repertuarze tych wytwórni nie znajdziemy, rzecz jasna, słynnych jazzmanów i orkiestr, a tym bardziej gwiazd rocka czy popu (ocenę atrakcyjności wydawanej muzyki pozostawiam samym zainteresowanym). Z tego też powodu, podwójne czy poczwórne DSD jest formatem absolutnie niszowym. Co więcej, gros wydań DSD muzyki popularnej (żeby nie powiedzieć, że wszystkie) było w najlepszym razie edytowane i masterowane w formacie PCM, a najczęściej także tak nagrane. W związku z tym trudno mówić o ich wyższości nad 24-bitowymi wydaniami PCM. To, że komuś bardziej odpowiada miękkie brzmienie plików DSD nie znaczy jeszcze, że jest to lepszy format.

Z własnego doświadczenia radzę kupować pliki hi-res PCM, chyba że mamy pewność, iż nagrania dokonano w formacie DSD, ewentualnie na taśmie analogowej i zostało ono bardzo starannie przygotowane do wydania właśnie w DSD. W tym kontekście dosyć kuriozalne są oferty znanych sklepów z downloadami hi-res, które tę samą muzykę oferują w jakości źródłowej, formatach nieco gorszych (i tańszych) oraz „lepszych” (i droższych). Jeden z takich sklepów deklaruje, że sprzedaje muzykę w jakości zgodnej ze źródłową (którą podaję przy każdym albumie), tymczasem dany album (nagrany np. w PCM 24/96) bywa dostępny nawet w siedmiu różnych wersjach, począwszy od FLAC 96 kHz (czyli jedynej słusznej!) a skończywszy na DSD 512. Różnica w cenach sięga niemal dwukrotności...

Osobiście spotkałem się z plikami DSD od znajomych, które w mojej bibliotece Roona wylądowały obok ripów tych samych płyt CD i które grały od nich (CD) znacznie gorzej. Jeden z albumów w DSD brzmiał także gorzej niż wersja MQA z Tidala Masters. Sztandarowym przykładem konwersji PCM do DSD na potrzeby marketingowe jest album „Brothers in Arms” grupy Dire Straits. Został on nagrany cyfrowo, w 16-bitowym formacie PCM (podobnie jak „Unplugged” Erica Claptona, także dostępny na SACD). Wydawca nie mógł oczywiście przepuścić okazji, jaką stało się pojawienie formatu Super Audio CD. Zaoferował więc ten jakże popularny album w wersji hybrydowej SACD. Znacznie późniejsze, japońskie wydanie SHM-CD (Red Book 16/44,1) brzmi zdecydowanie lepiej. Warto zachować rezerwę i skrupulatnie sprawdzać, co kiedy i jak mogło być nagrane. Oczywiście nie zawsze jest to możliwe. Można jednak przyjąć pewne reguły, które streszczamy poniżej.

1. Nagrania sprzed 1980-1982 r. są siłą rzeczy analogowe, a ich wydania high-res z oficjalnych źródeł przeważnie bazują na nowych zgraniach taśm-matek do 24-bitowych masterów PCM, ewentualnie (rzadko) 1-bitowych DSD.
2. Nagrania z lat 90. (szczególnie z pierwszej jej połowy), o ile nie pochodzą z wytwórni audiofilskich, są cyfrowe i nagrane w 16-bitowym formacie PCM. W takim przypadku sens zakupu wersji hi-res jest znikomy. W najlepszym razie uzyskamy lepsze brzmienie spowodowane poprawionym masteringiem.
3. Nagrania dokonane po roku 2000 z coraz większą dozą prawdopodobieństwa (im nowsze, tym bardziej) są dostępne na 24-bitowych masterach (zwykle 48, czasem 96 kHz), zatem sens ich kolekcjonowania w plikach hi-res (ewentualnie na płytach DAD, HDAD, DVD-Audio, DACD czy Pure Audio Blu-ray) jest coraz większy.
4. Nagrania hi-res pochodzące od wytwórni audiofilskich są najbardziej „pewne”, o ile nie spełniają warunków pkt. 2.

***
Jeśli czytelnicy dotrwali do końca tej lektury, to moja satysfakcja będzie wielka i liczę, że ta wiedza komuś się przyda.

Źródła/referencje

• SAT-AV: 7-8/98 (str. 4); 9/98 (str. 18 i 59), 10/98 (str. 16); 11/98 (str. 62), 5/99 (str. 58), 11/2000, 1/2001 (str. 6).
• Stereophile: Vol. 19, maj 1996, Vol 20, maj 1997, Vol 20, czerwiec 1997, Vol. 20, lipiec 1997, Vol. 20, wrzesień 1997, Vol. 20, listopad 1997, Vol. 21, luty 1998, Vol. 21, marzec 1998, Vol. 21, luty 1998, Vol. 21, maj 1998, Vol. 21, sierpień 1998
• ARSC Journal XXXIX, Vol. 39, No.1 (PDF)
• Vicki R. Melchior, High Resolution Audio: A History and Perspective, „Journal of the Audio Engineering Society" vol. 67, no. 5, May 2019, p. 246–257.
• Stanley P. Lipshitz, John Vanderkooy
  — „Why Professional 1-Bit Sigma-Delta Conversion is a Bad Idea”
• Stanley P. Lipshitz, John Vanderkooy
  — „Why 1-Bit Sigma-Delta Conversion is Unsuitable for High-Quality Applications”
• (https://timbreluces.com/assets/sacd.pdf)
• Kanał na YouTube — Paul McGowan, PS Audio
• https://en.wikipedia.org/wiki/Super_Audio_CD
• https://www.ambisonic.net/pdf/dvda.pdf
• https://gear-vault.com/twenty-bit-rock/
• https://www.highfidelityreview.com/classic-records-release-first-192khz-hdad-discs.html
• https://v2.stereotimes.com/post/dvd-forum-finalizes-the-dvdaudio-format
• https://www.bramjacobse.nl

 

Artykuł pochodzi z Audio-Video 4/2023 - KUP PEŁNE WYDANIE