DSD (англ. Direct Stream Digital) — однобитный аудиоформат, разработанный компаниями Sony и Philips, в котором используется кодирование плотностно-импульсной модуляцией (англ. Pulse Density Modulation (PDM), разновидность сигма-дельта-модуляции) и применяется для хранения звукозаписей на оптическом носителе SACD. Изначально предполагался как архивный формат звукозаписывающей компании Sony Music для перевода музыкального архива в цифровой формат.
Аналоговый звуковой сигнал конвертируется в цифровой с помощью дельта-сигма модуляции при частоте дискретизации 2,8224 МГц (в 64 раза больше, чем у CD Audio), с разрешением 1 бит и 4 раза большим битрейтом данных, в отличие от используемых в формате CD 16 бит при частоте 44,1 кГц. Преобразование, при котором отсчёты аналогового сигнала берутся с частотой, многократно превышающей верхнюю граничную частоту сигнала, называется передискретизацией (англ. oversampling).
Избыточность дискретизации способствует уменьшению шума квантования, являющегося продуктом процесса квантования аналогового сигнала по времени. При равномерном законе распределения спектра шума квантования его модуль спектральной плотности мощности уменьшается благодаря увеличению частоты Найквиста (Котельникова) при передискретизации, то есть шум распределяется на более широкую полосу частот.[1] При этом мощность шума в частотном диапазоне, занимаемом полезным сигналом, уменьшается пропорционально повышению частоты дискретизации. Таким образом, отношение сигнал/шум увеличивается, когда частота дискретизации становится больше. Передискретизация позволяет избежать необходимости предварительного фильтрования и сохраняет гармоники в их первоначальном состоянии (хотя они могут оказаться задавленными шумом квантования, особенно на высоких частотах). Фазовая характеристика становится более схожей с высокочастотной характеристикой аналоговых систем.
Чтобы иметь ещё меньший уровень шумов в пределах частотного диапазона полезного сигнала, дельта-сигма модуляция применяет технологию формирования шума (англ. noise shaping), которая перемещает большую часть шумов за пределы слышимого диапазона. Формирование шума является основой уменьшения шума квантования сигнала в области полезных частот. Без неё избыточность дискретизации не давала бы значительного прикладного эффекта. Полученные одноразрядные синхронные[2] импульсы записываются напрямую на носитель.
Значение амплитуды аналогового сигнала в каждый момент представляется в виде плотности импульсов, из-за чего этот метод иногда называют плотностно-импульсной модуляцией Pulse-density modulation[англ.] (PDM).
Цифро-аналоговое преобразование состоит в фильтрации одноразрядного представления для удаления ультразвуковых шумов.
Для возможности записи, минуя преобразования в ИКМ, в 2000 году был разработан файловый формат DSDIFF (англ. Direct Stream Digital Interchange File Format)[4]
Для снижения занимаемого дискового пространства и для уменьшения полосы передачи, необходимых для DSD, применяется сжатие звука без потерь DST (англ. Direct Stream Transfer ). В 2005 году DST стандартизован как MPEG-4 Аудио стандарт (ISO/IEC 14496-3:2001/Amd 6:2005 — Кодирование без потерь звука с передискретизацией)[5]. В 2007 году была опубликована эталонная реализация MPEG-4 DST как ISO/IEC 14496-5:2001/Amd.10:2007[6].
Некоторые профессиональные звукозаписывающие системы могут производить запись непосредственно в DSD. Для высококачественной записи выпускаются модели со 128-кратной передискретизацией, так что частота дискретизации получается равной 5,6 МГц, как, например, Korg MR-1000. Разработаны и более продвинутые форматы DSD - DSD128, DSD256, DSD512 со 128-, 256- и 512-кратным превосходством в частоте семплирования, соответственно, в сравнении с CD (44,1 кГц) вплоть до 22 579,2 кГц, что в 8 раз выше классического DSD (2 822,4 кГц).
Из-за невозможности обработки сигнала формата DSD без преобразования в другой формат в 2004 году компанией Digital Audio Denmark был разработан ИКМ-формат для записи и обработки звука DXD с разрядностью квантования 24 или 32 бита и частотой дискретизации 352,8 кГц[7].
В начале 2014 года AudioFEEL предлагает проект, комбинирующий качества DSD формата и SD-медианосителя. По замыслу, будет создан новый «популярный» медиаформат, превосходящий оптические форматы прошлого (DVD, CD, SACD и т. д.)[9].
Из-за недостатка интереса к формату DSD проект будет переименован в DA[SD]. Первый плеер, совместимый с данным форматом — d-play, будет поддерживать DSD64 и DSD128, также PCM/Flac от 16/44.1 до 24 бит/192 кГц.