Dijital müzik kayıt teknolojisi temelleri, 1967 yılında NHK (Japonya Yayın Kurumu) tarafından atılmıştır. NHK, dijital ses kaydı üzerine ilk ciddi araştırmaları başlatmıştır. 1969 yılına gelindiğinde, ilk pulse-code modulation (PCM) kayıt sistemi geliştirilmiş, 1971 yılına gelindiğinde ise Denon, ilk dijital kayıt sistemini tanıtmıştır.
O dönem PCM sinyal, 13-bit çözünürlükte ve 47.25 kHz örnekleme oranında dijital olarak manyetik banda kaydediliyordu. Tarihte ilk dijital olarak kaydedilen albüm, Steve Marcus’un ‘Something’ isimli albümüdür. 1977 yılında Denon tarafından kaydedilmiştir.
Yazımızın konusu olan DSD (Direct Stream Digital), Sony ve Philips tarafından geliştirilen ve ilk olarak SACD (Super Audio CD) formatında kullanılan bir dijital ses kayıt yöntemidir.
DSD, geleneksel PCM'den tamamen farklı bir dijitale aktarım yaklaşımı sunar.
PCM formatında, amplitude (genlik) bilgisi sabit örnekleme oranında (örneğin 44.1 kHz) ve belirli bir bit derinliğinde (16-bit, 24-bit) gerçekleşir.
16 Bit 192 Khz Pcm Signal
Grafikteki kırmızı basamaklar, bit derinliği (dikey) ve örnekleme (zaman) oranını temsil eder. Yatay eksende ise örnekleme oranını görebilirsiniz.
DSD’de ise durum farklıdır. Derinlik yalnızca 1 bit’tir. Fakat örnekleme oranı PCM’e göre çok daha fazla yüksektir. DSD 64 için 2.8224 MHz olan örnekleme oranı, CD’nin 64 kat fazlasıdır.
DSD, sinyalin mutlak seviyesini değil, değişim yönünü (arttı/azaldı) gösteren bir veri akışı üretir. Bu yapı, Sigma-Delta Modülasyon (ΔΣ Modülasyonu) adı verilen bir teknikle gerçekleştirilir.
Sigma-Delta modülasyon, gelen analog sinyali yüksek frekansta örnekleyerek ve yalnızca artış/azalış bilgisini saklayarak veri oluşturur. Bu, dijital sinyalin "pulse density modulation" (yoğunluk modülasyonu) ile temsil edilmesini sağlar.
DSD 64
Yukarıdaki görselde de görebileceğiniz gibi, her örnek sadece 1 bit'tir. "0" ya da "+, -1", yani sinyal arttı, azaldı bilgisi mevcuttur.
Soulution 760 Dac
DoP (DSD over PCM)
DSD konu başlığında bir diğer karşımıza çıkan terminoloji, DoP (DSD over PCM) konusudur.
DoP (DSD over PCM), DSD sinyalini PCM gibi görünmesini sağlayarak mevcut dijital aktarım sistemlerinde taşımaya yarayan bir yöntemdir. Bu sayede DSD, USB veya SPDIF gibi PCM destekli sistemlerden bozulmadan iletilebilir hale gelir.
DoP, sinyalin yapısını değiştirmez, yalnızca taşınmasını sağlar. SPDIF, AES/EBU dijital kablolar, iOS ortamında çalışan transportlar ve birçok dijital arayüz yalnızca PCM veri aktarımını destekler. Bu sorunu aşmak için DSD sinyali, PCM formatında zarf içine alınır; bu şekilde aktarılır. Yani DSD sinyali, PCM gibi giydirilip yollanır, alıcı DAC bu paketi tanır ve DSD sinyali olarak çözer.
DoP iletim formatını Native DSD ile kıyasladığımızda, ses kalitesinde herhangi bir bozulma olmaz fakat format, DSD256 ve üstünü desteklemez. DSD256 ve üzeri kayıtlar için Native DSD formatını destekleyen bir DAC’a ihtiyaç vardır. DoP yöntemi ile veri alan Allnic gibi DAC’ların DSD128 ile kısıtlanmasının sebebi budur.
16 Bit 192 Khz Pcm Signal
DSD 64
Görsel olarak değerlendirildiğinde, PCM vs DSD sinyallerini karşılaştırdığımızda, PCM’in sinüs sinyaline yakın bir formda olduğunu, fakat DSD sinyalinin köşeli kareler serisi olduğunu görmekteyiz.
Peki, Hi-Fi sistemimizdeki DAC’larımız bu sinyali nasıl analoğa çeviriyor?
Dac’ın (digital to analog converter) bileşenlerini hatırlamamız gerekirse;
-input stage
-Clock
-Digital Signal Processing
-Dac-Chip
-Analog output
DSD (Direct Stream Digital) sadece 1 bit bilgi içerir ve genlik yerine yoğunluk (density) üzerinden veri taşır. Bu yüzden DSD'de, PCM’deki gibi dijital filtreleme, interpolasyon (upsampling) ve dijital düzeltmeler yapılamaz. Dolayısıyla, DAC’ınızın dijital bileşenlerinin DSD üzerinde bir etkisi çoğunlukla yoktur.
DSD formatında dijital sinyalin analog forma dönüşüm süreci esas olarak DAC çipi değil, DAC'ın analog çıkış katı tarafından gerçekleştirilir. DAC çipi burada bir geçiş kapısı gibi çalışır; veri akışını yönlendirir ama sinyali sinüs formuna getirme işi analog filtre devresine düşer.
PCM’de işin büyük kısmı dijitalde yapılırken, DSD’de analog kat adeta bir dijital ‘sinüslendirici’ gibi çalışır. DSD'nin doğal, akışkan karakteri, doğrudan analog katın kalitesiyle ortaya çıkar. Bu yüzden DSD DAC’ta dijital yongadan çok, analog filtre devresi ses kalitesinin gerçek belirleyicisidir.
DSD sinyali, şekilde de görebileceğiniz gibi yalnızca iki seviyeden oluşur:
+1 ve -1.
Bu sinyalin frekansı, PCM’e göre çok yüksektir. DSD64 için 2.8224 MHz, DSD256 için 11.2896 MHz’tir. Bu kare dalgaların yoğunluğu, analog sesin genlik bilgisini taşır.
Analog low-pass filtrenin görevi, bu hızlı değişen +1/-1 darbelerini ortalama bir voltaj seviyesine indirgemektir. Bu aşamada +1 varsa → pozitif voltaj, -1 negatif voltajı oluşturur. Bu durumu, sinyalin momentumuna göre oluşan bir DC sinyale benzetebiliriz.
Filtreleme ile beraber, 100 kHz ve üzeri frekanslar süzülür; 20 kHz ve altındaki sinyaller temizlenir. Sinyal, buradaki süreçler ile birlikte sinüs dalgası formuna dönüşür.
Üstteki grafik: DSD sinyali yalnızca +1 ve -1 seviyelerinden oluşur. Bu darbelerin yoğunluğu sesin genliğini taşır.
Alttaki grafik: Analog low-pass filtre uygulandığında, bu hızlı değişen darbeler düzgün bir sinüs formuna dönüşür.
Uygun bir sistem ile DSD dinlerken göreceli olarak yaşamış olduğumuz analog hissiyat, yüksek örnekleme oranından veya 1-bit olmasından değil; çevrimin analog katman üzerinden yapılmasından kaynaklanan doğrudan ve fiziksel bir etkidir.
PCM dönüşümü esnasında dijital filtreleme, oversampling gibi çok sayıda işlem mevcuttur. Tüm bu işlemler dijital algoritmalar ile yapılır.
DSD’de low-pass filtre, gerçek, fiziksel bir elektronik devredir. Bu devreler sinyale müdahale etmez. Ses dalgaları, sürekli bir akış içinde, analog domain'de yeniden inşa edilir.
DSD’de örnekleme oranı PCM’e göre çok yüksek olduğundan, sinyalin anlık değişimlere tepki süresi çok hızlıdır. Low-pass filtre yalnızca gürültüyü bastırır fakat transiyentleri (peak) hiçbir şekilde düzleştirmez.
Bu yüzden DSD’de çello dinlerken arşe’nin sürtünmesi, enstrümanların içerisindeki hava akımı ve mikrodetaylar çok daha fazla hissedilir.
DSD formatının biraz da dezavantajları üzerine konuşalım:
DSD (Direct Stream Digital) formatı, analog doğallığı ve saflığıyla öne çıksa da teknik yapısı gereği bazı önemli dezavantajlara ve sınırlamalara sahiptir. Bu dezavantajlar hem kayıt sürecinde hem de çalma esnasında Hi-Fi sistemimizde kendini gösterir.
DSD’nin en önemli dezavantajı, kayıt esnasında hiçbir şekilde editlemeye izin vermemesidir. Mastering, EQ, gain, mixing, filtering gibi işlemler için PCM’e dönüştürülme zorunluluğu vardır. Bu da formatın saf kalma iddiasını zedeler.
DSD olarak kaydedilmiş bir albüm, ilk önce mastering işlemi için PCM formatına dönüştürülür, digital signal processing işleminden geçer ve sonrasında yeniden DSD’ye dönüştürülür.
Sonuçta duyulan müzik, PCM olarak işlenmiş fakat DSD olarak kaydedilmiş olur.
Channel Classics
2L Music
Yalnızca Channel Classics, 2L Records, Fone gibi bazı kayıt şirketleri Pure DSD kayıt yaparlar. Mikrofon preamfisi çıkışından sonra ses, DSD olarak kaydedilir. Mixing, editing yapılmaz.
Kayıt esnasında çok dikkatli pozisyonlama ve analog miks gerekir. Bu yöntem oldukça zahmetli, çok sınırlayıcı ve pahalıdır.
Hi-Fi sisteminizde DSD ile ilgili bir deneyim yaşıyorsanız, son kararımızı vermeden önce dosyanın Pure DSD olduğuna dikkat etmemizde yarar var.
Dsd’nin bir diğer dezavantajı ise dosya boyutunun Pcm’e göre oldukça büyük olmasıdır. Kaba bir örnek vermek gerekirse, DSD128 kaydedilmiş bir track, boyut olarak 24 bit 192 khz kaydedilmiş bir track’den iki kattan daha fazla büyüktür. Bu durum, DSD nin streaming platformlarında yer almasını engeller.
Diğer bir dezavantaj ise Quantization noise problemidir. Quantization noise kayıt esnasında analog sesi dijital’e dönüştürürken oluşan bir problemdir. DSD, 1 bit yapısı gereği yüksek miktarda Quantization noise üretir. Filtreleme esnasında noise shaping ile bu gürültü 50–100 kHz bandına yönlendirilir. Buradaki filtreleme duyum olarak tizlerde yumuşama ve dinamiklerde azalmaya sebebiyet verir. Bu durum DSD dinlerken çoğumuzun sisteminde mevcuttur. DAC üzerindeki analog çıkış katı hayati öneme sahiptir.
Dijital sesin evriminde DSD, rakamsal doğruluk ile analog doğallık arasında kurulmuş zarif bir köprüdür.
1-bit örnekleme mantığıyla çalışan bu sistem, sinyali doğrudan analog alana taşıyan basit ama etkileyici bir yapıya sahiptir.
Filtrelemenin analog katmanda gerçekleşmesi, müzikseverlere yalnızca teknik üstünlük değil, aynı zamanda daha akışkan, organik ve canlı bir ses deneyimi sunar.
Doğru ekipmanla Pure DSD dinlemek müziğin derinliklerine inmenizi sağlayan etkileyici bir yoldur.
Müzikle Kalın..
Pure DSD Samplers
