Curiosità tecnica sul dsd....

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cmpaolo
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Curiosità tecnica sul dsd....

Messaggio da cmpaolo »

Vorrei capire perchè per il flusso dsd è possibile prevedere una "conversione" tramite filtro passa basso (un segnale diretto) mentre ciò è impossibile per il pcm...in sostanza quali sono le ragioni che consentono di applicare al flusso dsd tecniche come il No-dac (assenza di un reale convertitore)?
mr2a3
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Re: Curiosità tecnica sul dsd....

Messaggio da mr2a3 »

Ciao,
non sono un esperto ma la tua domanda mi sembra abbastanza generica da poterti almeno suggerire uno spunto, secondo me parliamo solo di differenti filtri anti alias, che poi con il delta sigma così differenti forse non sono e il link qui sotto, di cui non ho le competenze per capire le parti tecniche, secondo me spiega molto bene i concetti:

http://www.emmlabs.com/pdf/papers/DerkSigmaDelta.pdf
Ciao, Massimo
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plovati
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Re: Curiosità tecnica sul dsd....

Messaggio da plovati »

In brevissimo:

Nel caso del PCM (CD) i dati sono codificati in digitale come numeri puri in formato binario.

Nel DSD (DVD) la codifica è effettuata modulando in digitale un segnale analogico. Vedi codifica PWM.
_________
Piergiorgio
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Re: Curiosità tecnica sul dsd....

Messaggio da UnixMan »

Ops, questo post mi era completamente sfuggito... :oops:
cmpaolo ha scritto:Vorrei capire perchè per il flusso dsd è possibile prevedere una "conversione" tramite filtro passa basso (un segnale diretto) mentre ciò è impossibile per il pcm...in sostanza quali sono le ragioni che consentono di applicare al flusso dsd tecniche come il No-dac (assenza di un reale convertitore)?
se vuoi comprendere l'argomento in modo rigoroso, l'articolo postato da Massimo mi sembra abbastanza esaustivo. In breve, intuitivamente parlando, il motivo sta nelle caratteristiche -completamente diverse- della codifica DSD rispetto a quella PCM.
480px-PCM-vs-DSD.svg.png
Uno stream PCM è niente altro che una mera sequenza di numeri, ciascuno dei quali rappresenta il valore di un singolo "campione", cioè la misura (quantizzata) dell'ampiezza del segnale in un dato istante di tempo (quantizzata = approssimata con un numero razionale descritto da un numero finito e predeterminato di cifre). Tale sequenza è codificata in binario con "parole" composte di "n" bit ciascuna (16, 24, 32, ...), secondo uno dei vari standard esistenti, in un modo da risultare trasmissibile, memorizzabile ed elaborabile per mezzo di strumenti elettronici/informatici.

Sebbene da un punto di vista logico (e del contenuto di informazioni) uno stream PCM sia una rappresentazione perfettamente valida (e, entro i limiti previsti dalla teoria, "perfetta") di un dato segnale analogico, da un punto di vista per così dire fisico/elettrico uno stream di dati PCM comunque trasmesso (come tale) su una linea elettrica “non assomiglia per niente”, neanche lontanamente, al segnale analogico che rappresenta. Per poter ricostruire tale segnale analogico a partire dallo stream PCM è necessario operare in modo opportuno... cioè utilizzare un DAC.

Tecnicamente, anche uno stream DSD non è altro che una sequenza di numeri (binari). Ma ci sono alcune differenze sostanziali. Anziché essere costituito da una sequenza di parole di "n" bit, ciascuna delle quali rappresenta il valore "assoluto" di un dato campione (cioè dell'ampiezza del segnale in un dato istante di tempo), uno stream DSD è costituito invece da una sequenza di singoli bit ciascuno dei quali rappresenta per così dire “l'andamento della variazione dell'ampiezza del segnale” in quel dato punto rispetto al punto precedente (punto="campione").

In altre parole, posto che il mio segnale analogico abbia una ampiezza "X" al tempo "t" ed "Y" al tempo "t+1" (tempo "discreto", cioè la sequenza degli istanti di campionamento scanditi dal clock), nel mio stream DSD il bit corrispondente al tempo "t+1" varrà "1" se Y>X, "0" in caso contrario (Y<=X).

(...un matematico probabilmente direbbe qualcosa del tipo: “ciascun bit rappresenta il segno della derivata prima rispetto al tempo della funzione S(t) che rappresenta il segnale, in un intorno dt di ogni dato istante di tempo t1 ... tn”). :lol:

Questo fa sì che, diversamente da quanto accade per il PCM, un segnale elettrico corrispondente ad uno stream di dati DSD (rappresentato in modo "diretto", ad es. 5V se 1, 0V se 0) abbia un fortissimo “legame” con il segnale analogico di partenza.

In che senso? Prendi una matita ed un foglio di carta a quadretti e traccia un grafico, su un piano cartesiano, con il tempo "t" in ascissa ed un valore y=f(t) in ordinata. Comincia segnando un punto nell'origine (y=0, t=0), quindi passa a t=1 e vai a guardare il valore del bit corrispondente (primo bit della lunga serie...) nel tuo stream DSD. Se questo vale 1 segna un punto in (t=1, y=1), in caso contrario segnalo in (t=1, y=-1). Passa ora a t=2 e somma 1 oppure -1 al valore del punto precedente a seconda che il bit per t=2 valga 1 oppure 0. Segna un punto con il valore y così ottenuto in corrispondenza di t=2. Continua così per tutti gli altri bit del tuo stream.

In altri termini, stai plottando il valore di una sommatoria cui aggiungi o togli una unità a seconda che il bit corrispondente dello stream DSD valga 1 oppure 0:

f(t)=0 per t=0;
f(t)=sum[]( f(t-1) + x(t) ) per t>0;

laddove:

x(t)=1 se dsd(t)=1
x(t)=-1 se dsd(t)=0

A questo punto "unisci i puntini" e guarda cosa viene fuori... :wasntme:

...indovinato, ciò che hai ottenuto è proprio "una copia" del tuo segnale analogico di partenza! :razz:

Ora, rifletti un attimo: che tipo di operazione hai effettuato con quella funzione "y=f(t)"? :wink:

hint #1: una sommatoria è l'equivalente "discreto" di un ... ?
hint #2: qual è la funzione inversa di una derivata?
hint #3: a quale funzione matematica corrisponde un filtro passa/basso RC?
Non hai i permessi necessari per visualizzare i file allegati in questo messaggio.
Ciao, Paolo.

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Re: Curiosità tecnica sul dsd....

Messaggio da UnixMan »

plovati ha scritto:In brevissimo:

Nel caso del PCM (CD) i dati sono codificati in digitale come numeri puri in formato binario.

Nel DSD (DVD) la codifica è effettuata modulando in digitale un segnale analogico. Vedi codifica PWM.
vero. A scanso equivoci mi sembra però il caso di sottolineare che PWM e DSD (che è una forma di PDM) non sono esattamente la stessa cosa. ;)

Pulse-width modulation (PWM) is a special case of PDM where the switching frequency is fixed and all the pulses corresponding to one sample are contiguous in the digital signal. [...]
Ciao, Paolo.

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Re: Curiosità tecnica sul dsd....

Messaggio da mr2a3 »

Ciao Paolo, bella spiegazione.
Per essere sicuro di aver capito ti chiedo due precisazioni: è' comunque corretto dire che anche il filtro di un DSD è un filtro anti alias? E la modulazione sigma delta (con upsampling) di fatto poi utilizza un filtro paragonabile ad un DSD (al di la dei calcoli che ha dovuto fare prima)?
Grazie!
Ciao, Massimo
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Re: Curiosità tecnica sul dsd....

Messaggio da UnixMan »

mr2a3 ha scritto: è comunque corretto dire che anche il filtro di un DSD è un filtro anti alias?
direi di sì, sebbene il filtro di uscita (tanto per i DAC PCM quanto per il DSD) di solito venga chiamato piuttosto "filtro ricostruttore", dato che quella è la sua funzione precipua. Non di meno, il filtraggio degli alias (e di altra mondezza) è uno dei compiti di quel filtro.
mr2a3 ha scritto:E la modulazione sigma delta (con upsampling) di fatto poi utilizza un filtro paragonabile ad un DSD
ti rivelerò un segreto: :lol:

DSD uses pulse-density modulation encoding [...] The signal is stored as delta-sigma modulated digital audio

http://en.wikipedia.org/wiki/Direct_Stream_Digital

http://en.wikipedia.org/wiki/Delta-sigma_modulation

...il DSD altro non è che una determinata implementazione della modulazione sigma-delta, o delta-sigma che dir si voglia! ;)
Ciao, Paolo.

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Re: Curiosità tecnica sul dsd....

Messaggio da cmpaolo »

Grazie per la spiegazione Paolo..
ho capito la differenza di "architettura" tra segnale pcm e dsd ma, a causa della mia preparazione di tipo umanistico, la parte finale (quella matematica) non mi è per nulla chiara :whew: :sweat: :sad:
Grazie a tutti comunque :up:
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Re: Curiosità tecnica sul dsd....

Messaggio da UnixMan »

cmpaolo ha scritto:ho capito la differenza di "architettura" tra segnale pcm e dsd ma, a causa della mia preparazione di tipo umanistico, la parte finale (quella matematica) non mi è per nulla chiara :whew: :sweat: :sad:
avevo già cercato di limitarla e semplificarla al massimo, e per altro è tutt'altro rigorosa: non è che una iper-semplificazione tagliata con l'accetta, molto approssimativa ed imprecisa, giusto per cercare di rendere vagamente l'idea a livello intuitivo. Purtroppo in modo più semplice di così non saprei proprio come spiegarlo, mi spiace. :(

L'unica cosa che posso aggiungere, a livello discorsivo/descrittivo (ma dovrebbe già essere chiaro da quanto detto) è che, in sostanza, il DSD è un tipo di segnale digitale dello stesso tipo di quello che esce da un DAC PCM di tipo "delta-sigma" (o "bitstream" che dir si voglia).

Quindi, un possibile modo di vedere le cose è che nel DSD il DAC è stato "spostato" dalla fase di riproduzione a quella di produzione (oppure realizzato in software, nel caso delle conversioni PCM->DSD fatte con HQP o altro).
Ciao, Paolo.

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