DSD の全て- All About DSD Audio: ダイレクトストリームデジタル（DSD）

まず、新しいデジタルオーディオフォーマットが必要な理由を調べてみましょう。

もともと、音はアナログであり、私たちが耳の形態を変える場合を除いて、それはそのままです。一世紀以上にわたり、人々は音を捉えて媒体に格納しようとしているので、自由に再生することができます。音をコピーする最初の試みは非常に自然だった。アナログ音はアナログ的に保存されていた。実際には、今日のアナログ記録材料は、標準的なデジタル機器では達成できない性能を示しています。たとえば、最高30インチの1/2インチアナログレコーダーは、50kHzを超える周波数をキャプチャすることができ、良好なアナログコンソールの残留ノイズは、最大出力レベルより120dB以上低い場合があります。

しかし、これらのアナログフォーマット（ビニールやテープ）は、家庭での使用で高品質の仕様にアクセスするには大きすぎるか高すぎます。また、避けられない恒久的な劣化を直ちに受けます。

これらの問題のほとんどは、オーディオ分野でのデジタル技術の導入によって解決されています。小型でフレンドリーなインターフェイス、特にサウンドスクラッチはありません（これらの新しい光学読み取りシステムのエラー修正アルゴリズムにより）。コンパクトディスク（CD）は、44.1kHzのサンプリング周波数と16ビットの量子化を備えた画期的なオーディオフォーマットとして発表されました。

CDはアナログデバイスに比べてディスクの劣化に対して効果的なシールドを提供していますが、オーディオ業界ではアナログフォーマットの高品質な演奏が欠けています。

結果として、オーディオエンジニアは新しいデジタルフォーマットを定義することに熱心に取り組んできました。最高のアナログテープマシンの周波数範囲をカバーするために、周波数応答は100kHz近くまで平らで、より高い周波数でゆっくりとロールオフする必要があります。したがって、サンプリング周波数は500kHz以上に設定する必要があります。優れたアナログコンソールのダイナミックレンジをカバーするために、最大20kHzの残留ノイズパワーは最大出力レベルより120dB以上高くなければなりません。

DVDビデオには24ビット/ 96kHzの解像度のポップアップがありますが、次の図に示すように、ノイズレベルが約-120dBであったとしても、24ビット以上が必要でした。

アナログランダムノイズのオリジナル波形

44.1kHzでサンプリングされ、24ビットに量子化された-108dBのノイズ

44.1kHzでサンプリングされ、20ビットに量子化された同じノイズ

ノイズレベルが約-108dBFSであっても、2番目の図は、アナログ信号（第1図）と比較した場合、24ビットの量子化による波形劣化があることを明確に示しています。その結果、元の音楽トラックの微妙なニュアンスを再現するには24ビット以上の分解能が必要です。

デジタルオーディオ用のマルチビットPCM技術を大いに活用していた2社（フィリップスとソニー）は、結果的に、より高い解像度に到達するためにマルチビットから離れていくことに決めました。

確かに、より高いビットレートおよびサンプリング周波数は、PCMシステムの音質を著しく改善したが、主にフィルタリングのために、これらの改善は今日ではますます小さくなっている。

サンプリング周波数以上の信号をブロックするためには、通常、PCMシステムの入力に急峻なフィルタが必要です。例えば、従来の44.1kHzサンプリングシステムでは、20kHzのオーディオを通過させるが、22.05kHz以上の信号は除去するレンガ壁フィルタが必要です。このようなフィルタを実現することの困難さの他に、再量子化ノイズは、記録に使用されるマルチステージまたはデシメーション（ダウンサンプリング）デジタルフィルタによっても加えられる。

急峻なブリックウォールフィルタに起因する問題を克服するために、オーバーサンプリングが実際に頻繁に使用されています。しかし、マルチステージ補間（オーバーサンプリング）デジタルフィルタが必要となり、その結果、より多くの量子化ノイズが発生します。ビットストリームまたはデルタシグマとしても知られている1ビット変換技術は、今日のPCMシステムでは非常に一般的です。最初は、元のアナログ信号が64xFs変調のおかげでデジタル1ビット表示に変換されます。デシメーションフィルタは、サンプリング周波数（Fs）で高解像度信号（16,18,20,24ビット）を提供します。

再生に関して、現在のCDおよびDVDプレーヤーの大部分は、逆変換を行うデルタ - シグマ変換器を含み、最初に64xFs信号を生成するために補間フィルタが必要である。その後、デルタシグマ変調器は1ビット信号を提供し、一方、単純なローパスフィルタは最終的にアナログ信号を得るために使用することができます。