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HDCD原理

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你可能已經聽說過HDCD，也可能在一些CD唱機上看到過HDCD的標識，也有可能你擁有幾張用HDCD技術編碼的CD，可到底什麼是HDCD呢？

HDCD通過編碼和解碼來提高CD碟片的音質。

用HDCD技術編碼的唱片可以用任何CD播放器還原出來，在保真度上比傳統的CD會有一些提高。可是如果你有一台裝備了HDCD技術解碼器的CD唱機，那用H DCD技術製作的唱片就會比傳統方法錄製的C D在音質上有極大的提高。

這種處理技術是由Keith Johnson和Michael Pflaumer發明的，他們和Michael Rimer組建了太平洋微聲公司來發展和推廣HDCD技術。

CD有一個根本的問題就是還原音樂的數碼資料量不足以正確編碼所有我們可以聽到的訊息，CD的取樣頻率44.1kHz不夠高,而且16bit取樣又太少,面臨的挑戰就是通過CD的16bit /44.1kHz的通道放入更多針對音樂訊號的訊息如何將更多的訊息放到這個已經放滿的通道裡呢？

HDCD編碼器在讀取模擬聲音或16bit/44.1kHz數碼母帶訊號後，把它提升成一個極快的取樣速度（176.4kHz）和20bit的解析數位訊號。

由此產生的資料量太大以至不可能存儲在一張CD碟上，於是HDCD編碼器分析了這個高度解析的訊號，來決定當訊號轉化為16bit/44.1kHz成的訊號儲存在一張CD上時，有哪些音樂方面的訊息將丟失。


然後編碼器輸出一個16bit/44.1kHz的數碼音訊號，在其第16bit有一個隱藏的控制程式碼，這個隱藏的、聽不見的控制程式碼在CD播放器裡告訴HDCD解碼器執行某些有關聲音訊號的程序來恢復一些當初在高解析數碼訊號中表現出來的訊息，解碼時可以產生巨大的聲音訊號的變化。這個控制程式碼是一種解碼器可以識別的速寫方式。


打個比方，如果我們想把貝多芬第九交響曲由一個地方傳輸到另一個地方，我們不會把整首交響曲傳輸過去，相應地，我們只會傳輸幾個bit來音告訴另一個設備輸出貝多芬的第九交響曲，這就是HDCD的工作模式。


控制程式碼不是通過傳輸通常在一般的編碼程序中會丟失的音樂訊息，而是傳輸指示給解碼器如何還原這些訊息。


因為在HDCD解碼器當中有許多的「智能」,所以控制程式碼中的幾個bit就完成了原本要很多bit才能完成的工作。


讓我們看一看HDCD是用什麼方法來克服CD的20kHz頻寬限制的。


沒錯，人只能聽到至高20kHz的純聲（如果你是16歲的話；但當你40歲時能聽到的就只有15 kHz了），那也並不是說人不能感知超過20kHz的音樂訊號了。


一個聲音系統的頻寬說明了它對音樂訊號的反應速度。試想一個低音喇叭，想再現三角鐵的打擊聲，那個低音喇叭由於不能快速震動而不能準確地再現三角鐵轉瞬即逝的波形的情形。

這就是當我們用一個限制在20kHz的頻寬錄音時經常發生的事情。

20kHz頻寬的數碼音系統不能準確編碼音樂中強度變化非常快的部分，其效果就是聲音變得轟響渾濁，而且聽者也不能準確地找到演奏者的位置。


實驗證明，耳與腦的結合利用了那種短促的資料作為引導提示。


更有甚者，限制音樂訊號的速度改變了樂器的音色。CD的頻寬不夠，樂器的音色就變了，自然它的引導提示也變了。

在HDCD編碼錄音的第16bit中的這個控制程式碼指令告訴放在CD唱機中的HDCD解碼器，把訊號中原本的那個短促的陡高音還原出來。


這樣，HDCD就能夠在CD的44.1kHz的取樣頻率極限內，把頻寬超過20kHz的聲音訊號重現出來了。

這只是許多HDCD技術中的一種用來通過16bit/44.1kHz通道壓縮更多的音樂的方法，相仿的技術讀取和存儲了超強範圍的16bit的編碼。


該系統在使用程序中表現了極端的精良技術，同時也反映了一個人類聽覺、錄音、電子設計和數碼訊號處理的新時代的到來。

HDCD技術是數碼音響的重大飛躍。

輕易比較一個用HDCD編解碼的母帶和一個傳統的16bit/44.1kHz版本的母帶，HDCD可以得到更多的細節解析度；音色的還原也更加準確；高音部分更加平滑，也少了許多人工的痕跡；更寬的動態範圍；大動態和複雜的章節更有透明度；更寬廣的聲場；當其他大音量的樂器演奏時，可以更好地聆聽小音量樂器的精微演繹。


即使我們期盼已久的超高音質的CD制式面世後，16bit/44.1kHz制式CD仍將很長一段時間內不會退出音樂舞台，因為HDCD系統提供了一種從CD格式裡獲取最好音樂的方式。