Il meraviglioso suono del DSD

"Il meraviglioso suono del DSD" potrebbe essere il titolo di un articolo che esalta una nuova frontiera della musica riprodotta. Se fossimo ancora ai tempi della crescita e del grande interesse per l'hi-fi o per l''hi-end" come si definì poi. Siamo invece in periodo di decrescita (non tanto felice), almeno in questo settore, nonché di scetticismo diffuso, quindi il grande interesse e gli entusiasmi per questo nuovo standard di codifica e distribuzione per la musica liquida vanno a maggior ragione valutati con attenzione e spirito critico, che si dovrebbero peraltro sempre applicare.

L'orchestra A Far Cry di Boston, pionieri del DSD 

Nuovo mica tanto
Perché si tratta del sistema di codifica, alternativo al PCM (Pulse Code Modulation) adottato per il CD, il DVD e il Blu Ray, che venne scelto oltre 10 anni fa per il Super Audio CD o SACD. Su Wikipedia e altrove esistono molte descrizioni tecniche dello standard e delle sue differenze rispetto al PCM e quindi non mi inoltro in un ulteriore tentativo di sintesi. Chi sa già tutto può saltare il resto e passare al paragrafo successivo.

Ricordo soltanto che sono entrambi sistemi di campionamento di un fenomeno analogico (la musica) per codificarlo nel dominio digitale. Il PCM agisce con un numero elevato di campionamenti (con frequenza da 44.100 a 382.000 al secondo per la musica) dove ogni campione è descritto attraverso una codifica che utilizza una combinazione di bit, da 2 alla 16 a 2 alla 32. Il DSD (Direct Stream Digital) utilizza invece campioni estremamente semplificati, usando solo un bit e due valori  (0 o 1) ma con una frequenza di campionamento non fissa ma variabile intorno ad una frequenza centrale, molto più elevata (64 volte ovvero 2.8MHz per il SACD, e si parla di DSD64 oppure 128 volte 5.6MHz per il DSD128). Qualcosa di simile in un certo senso alla modulazione di frequenza o FM usata in radio e che tutti conosciamo. In questo caso la risoluzione dipende dalla frequenza di campionamento "centrale" citata prima. Le due figure seguenti sono le tipiche utilizzate per illustrare e tentare di spiegare per immagini il sistema.

La novità sarebbe appunto l'adozione di questa codifica anche per la distribuzione di musica liquida, in alternativa al PCM, potendo però superare le limitazioni imposte dallo standard SACD ed utilizzando in pieno le potenzialità di questo sistema di codifica, che secondo diversi esperti del settore sono interessanti.



Vantaggi e svantaggi
Il risultato è simile in termini di capacità descrizione nel dominio digitale di un fenomeno analogico, il vantaggio del DSD quando è stato adottato (intorno al 2000) era il processo di codifica più semplice rispetto al PCM, soprattutto rispetto alla necessità di filtrare fenomeni spuri derivanti dal processo stesso. Inoltre la risoluzione in termini di bit per secondo (o bitrate) era aumentata rispetto al CD, ma si sarebbe potuto ottenere un analogo incremento anche col PCM (come fecero i concorrenti col DVD Audio). La necessità di realizzare SACD aveva però indotto anche la produzione di sistemi di codifica digitale - analogico basati sul sistema DSD, quindi cosiddetti a 1-bit, in modo da mantenere la stessa codifica per tutto il processo, dalla registrazione, alla produzione del supporto, alla decodifica in analogico. Utilizzando invece la registrazione con sistema PCM o il trasferimento su CD era necessaria una transcodifica. Operazione giudicata dannosa o almeno a rischio per la qualità sonora, anche se non è tanto chiaro quale sarebbe il motivo essendo noti in entrambi i casi, almeno si spera, gli algoritmi con i quali i flussi di bit devono essere trattati. Nella musica liquida si recupererebbe lo stesso vantaggio, a patto di avere un DAC che supporta anche il DSD, per tutte le registrazioni che partono in DSD.

L'altro vantaggio sarebbe la qualità superiore, secondo alcuni operatori del settore, in particolare con la codifica superiore a 5.6MHz, o DSD128 (ma c'è anche il DSD256). Su questo aspetto i pareri come sempre non sono unanimi, e la superiorità assai difficile da dimostrare oggettivamente, come discutevo in un precedente post, un tema sul quale comunque tornerò in un prossimo post dedicato a prove comparative in "doppio cieco". Un vantaggio su cui non tutti concordano, in particolare non concorda uno dei produttori più attivi del settore, la Linn, che considera il DSD una soluzione legata alla tecnologia del 2000 e alle sue limitazioni ma "terribile" nel 2013. E che conseguentemente non la prevede, almeno per ora, nei suoi DAC.
Gli svantaggi evidenti sono invece di ordine pratico: maggiore dimensione dei file audio, non essendo previsto alcun sistema di compressione, la necessità di avere DAC che supportano il DSD oltre al PCM, e la maggior parte di quelli prodotti sino ad ora non lo supportano.

Non resta che approfondire, anche ricorrendo a prove pratiche e confronti, non troppo difficili nel mondo digitale. Anticipando che il DSD non è sicuramente un bluff, ma neanche un nuovo nirvana musicale, soltanto una possibilità in più, ma non gratis.

Dove si trova il materiale DSD
L'interesse diffuso per questo nuovo standard trova conferma nel gran numero di "etichette digitali" che hanno iniziato a produrre e distribuire registrazioni musicali. Posso segnalare Opus3, Blue Coast, Design W Sounds, realtà molto piccole e che propongono materiale in maggioranza acustico e di genere folk, jazz e classica di musicisti magari molto validi e preparati, ma del tutto sconosciuti. A cui si aggiungono i portali musicali più noti, come Qobuz e AcousticSounds, o la ben nota etichetta norveges 2L, che aggiungono alle opzioni di formato anche il DSD. Una ulteriore conferma dell'interesse si ricava dal portale Find HD Music dove è proprio esplicitamente previsto un flag per selezionare il materiale DSD.
E' chiaro che per questi ultimi non è detto che si tratti di registrazioni effettuate in DSD (le informazioni in proposito latitano comunque quasi sempre) ma in PCM, quindi con il presunto peggioramento derivante dalla trascodifica.

Come ascoltarlo
Per l'ascolto serve un media player in grado di riconoscere un file audio in formato DSD e un DAC che implementa la decodifica in DSD. Una funzionalità, quest'ultima, presente in quasi tutti i lettori Blu Ray recenti, inclusi quelli economici, per la lettura dei SACD, ma disponibile solo su pochi DAC esterni su porta USB, almeno fino ai modelli più recenti. L'assenza di questa funzionalità non impedisce però di ascoltare i file audio USB se il media player è in grado non solo di leggere il formato DSD ma anche di convertirlo in PCM. E' il caso del diffuso media player open source e assai completo Foobar2000 più volte trattato su questo blog. Quindi per l'ascolto del materiale DSD non è obbligatorio cambiare il DAC se non supporta questo standard, anche se senza questo upgrade non si ottiene la uniformità end-to-end sul formato di codifica.

Nella pratica i file audio DSD possono avere due formati:

• DFF (o DSDIFF, Digital Stream Data Interchange File Format): file per contenere codifica audio DSD o DST (1), non supporta i metadata
• DSF (DSD Stream File): formato alternativo che introduce il supporto dei metadata

Per leggerli su Foobar2000 devono essere installati i componenti aggiuntivi foo_input_dsdiff per i file (A)  e foo_input_sacd per aggiungere i file (B). In più, se vogliamo utilizzare un DAC compatibile DSD potrà essere necessario configurare anche il driver specifico del DAC (che potrebbe essere una versione personalizzata di un driver ASIO).
Una volta installati sono riconosciuti e possono essere ascoltati senza problemi, e anche convertiti in altri formati. Durante l'ascolto come sempre Foobar2000 fornisce alcune informazioni sul file audio, in particolare il bitrate, la lunghezza di parola e la frequenza di campionamento una volta convertiti in PCM. Difatti, notazione importante, il test che ho fatto era in questa modalità, non avendo al momento a disposizione un DAC compatibile DSD.
Nelle videate seguenti Foobar 2000 sta eseguendo la lettura nei due formati di file. Come si vede il bitrate in un caso non è visibile, e nell'altro non c'è la frequenza.

Note di ascolto
L'ascolto è stato effettuato con una cuffia Grado SR-80 collegata a un DAC Musiland 01; è stato in tutti i casi molto soddisfacente, veramente realistico soprattutto con il country folk dei chitarristi Keith Greenigger & Dayan Kai di Blue Coast Records (che si autodefinisce produttrice di "exceptional acoustic recordings") e che è stato registrato in DSD con un registratore Korg serie MR (la Korg, nota casa di strumenti elettronici è una delle più attive nel settore DSD) in formato DSF, ma anche con un estratto di un particolare lavoro dell'orchestra di Boston di musica classica e contemporanea A Far Cry in DSD128 e formato DFF. Si trattava però in tutti i casi di samples dimostrativi seppur tratti da album completi, quindi scelti proprio tra il materiale in grado per suonare al meglio, un po' come i video dimostrativi per i televisori HD o 4K. Riguardo al confronto con gli equivalenti in PCM non mi addentro in un confronto assai arduo, si possono leggere molti confronti di questo tipo in rete, ma la impressione che ho avuto è che se differenze ci sono, si tratta proprio di sfumature, e che nessuna delle due scelte alternative è penalizzante.

Nel seguito la videata dell'ascolto dell'estratto, su musica di Beethoven dell'orchestra A Far Cry a cui è dedicata la immagine di copertina del post.

Come si può vedere le informazioni non sono complete (non sono supportati i metadata, il file è DFF) ma viene mostrata la frequenza di sampling (5644.8KHz) il tipo di Codec e la frequenza di campionamento dopo conversione in PCM (88.2KHz). Non viene visualizzato il bitrate.

Più complete le informazioni quando si riproduce un file audio in formato DSF (con metadata). Le informazioni riguardano anche il software utilizzato per la codifica più molti altri parametri.

Come si vede nella prima videata è riportata l'indicazione del software utilizzato per la codifica in DSD, che è l'applicazione di supporto ai registratori digitali a 1 bit della serie MR della Korg.
Nella seconda videata si possono leggere il numero di bit (24), il tipo di codifica (DSD64) la frequenza di campionamento o sample rate che è quella standard (2822400 Hz ovvero 2.8MHz come è indicato più comunemente) il bitrate (5645 Kbps) e perfino il numero totale di campioni, dipendente ovviamente dalla lunghezza del brano (5'53") e che sono quasi un miliardo. La dimensione del file è corrispondente e come si vede è di ben 238MB per circa 6' di musica.

Limitazioni e player alternativi
Sotto all'immagine si legge un'altra informazione interessante, la frequenza audio che è limitata a 44,1KHz, quella classica del CD. Eppure la codifica DSD64 è quella del SACD che ha una banda audio estesa a 88.2KHz, come noto (anche se ... ma la digressione sarebbe troppo lunga, magari in un prossimo post). Non si tratta di una limitazione voluta del software di rendering installato su Foobar2000, come si può pensare in un primo momento, ma di una curiosa scelta del gruppo di sourceforge che ha sviluppato questo component. Hanno scelto infatti di inserire come valore di default all'installazione la frequenza di 44.1KHz. Bisogna andare quindi andare su Preferences > Tools > SACD e settare manualmente il PCM samplerate a 88.2KHz (o 176.4KHz) e tutto torna a posto. Il valore si impostato è quello applicato anche in conversione.

Per un test di conferma che non sia un upsampling ho provato a riprodurre il brano anche con un altro player. Ho appurato così che di gratuiti non ce n'è nessuno a parte Foobar2000, e che il costo non è neanche basso. Un elenco pubblicato sull'ottimo sito audio audiostream.com segnala, oltre a Foobar2000 e al noto J River Media Center (costo base 50$): Signalyst HQ (172$) e JPlay (99€) per Windows e Audirvana Pro (74$) e Channel D (129$) per Mac. Poi ci sono i player forniti dai produttori di DAC o codec a 1bit, come Teac o Korg, gratuiti ma solo per chi ha questi prodotti. Quello di Korg però è disponibile da poco anche per chi non li ha, seppure in versione "lite" (ma non più fornendo un account twitter) e quindi ho installato e provato questo.

Il prodotto, che si chiama Audiogate (e che abbiamo già visto prima), in versione lite è limitato a 48KHz (oltre che ad altre cose) ma suonando lo stesso brano di prima si nota subito che la limitazione a 44.1 non è nel file, perché appunto qui viene riprodotto a 48KHz, dopo aver settato la frequenza in "auto" (e aver provato a riprodurre un brano a 44.1KHz per conferma, quello di McCoy Tyner che si vede in scaletta, per la precisione).
Per la versione completa e quindi per la conferma della frequenza effettiva (che sicuramente sarà 88.2KHz) bisognerebbe avere per forza un DAC o un registratore a 1bit Korg, non è neanche in vendita. Non basta neanche una tastiera del noto produttore, se no avrei chiesto al figlio di mio fratello che ne ha una (io ho una vecchia Roland e quindi sono fuori gioco).

Il materiale convertito da SACD
Non si può non citare la presenza e disponibilità in rete di materiale DSD proveniente dal trasferimento su file audio di SACD fisici. Possibile attraverso la funzionalità inserita (incautamente) dalla Sony in un modello di Playstation PS/3 di qualche anno fa, ha visto all'opera le solite moltitudini di entusiasti "rippatori" no profit e di distributori un po' meno no profit. Un buon numero delle migliaia di SACD prodotti dalle case discografiche nei 10 anni o poco più in cui lo standard è stato adottato è quindi disponibile in rete. Dove non lo potrei dire ma onestamente proprio non lo so, un tempo erano sui cyberlocker tipo Megaupload ma questi servizi sono stati sradicati dalle case discografiche, come noto.
Pare comunque che siano disponibili sapendo dove cercarli e temo che parte dell'interesse per il DSD dipenda anche da questa disponibilità. Oltre che dal diffuso parere (vedi Marco Benedetti di AR ad esempio) che l'ascolto di questo materiale in DSD nativo sia di qualità superiore rispetto allo stesso materiale convertito in PCM.

Tirando le somme
L'analisi e il test hanno dimostrato che materiale nel più o meno nuovo standard ce n'è e la disponibilità è in crescita, ma che si tratta ancora per la maggior parte di produzione "audiophile" con tutti i limiti che ciò comporta. La riproduzione anche non completamente in DSD, come nel test effettuato, è comunque valida e quindi si può parlare di compatibilità del software in DSD anche con impianti che non prevedevano il supporto di questo formato all'origine. Per ottenere il massimo dallo standard occorre evidentemente un processo tutto DSD e quindi un DAC compatibile e mi riprometto di fare questa verifica in futuro, i componenti con questa funzionalità inclusa sono in crescita.
Per quanto riguarda la scelta tra DSD e PCM in HD a mio parere il problema non si pone, nel senso che non sarà l'adozione di un diverso formato l'intervento in grado di migliorare la resa sonora di un impianto giudicato non soddisfacente, sarà piuttosto, parlando di digitale, il passaggio a un DAC di qualità superiore. Chiaramente per chi inizia ora o ha in programma di acquistare un DAC o un network player la compatibilità DSD può essere un plus, anche se non un obbligo.
Infine c'è da considerare l'aspetto pratico: volume e prezzo. Che sono entrambi superiori agli equivalenti PCM, anche se non in modo drammatico. Un intero album in DSD 128 "pesa" intorno ai 3GB (il doppio e anche più dell'equivalente in PCM) e il costo per album è mediamente più alto (raramente sotto i 20$ / 20 €).