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HDCD、DSD、SACD、XRCD究竟是什麼東西?

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SACD簡介

SACD全稱叫Super Audio CD,是超級音瀕光碟系統,它是由新力和飛利浦公司合作開發的一款具有全面取代CD音源實力的最新格式的數碼系統。SACD採用DSD數位錄音技術,它的頻率範圍和動態範圍均優於CD。SACD是一種新型的光碟,它不是CD格式,而類似DVD光碟,播放時 需使用SACD專用的播放設備。

SACD光碟結構大致與DVD相似,播放面有單面和雙面,訊息層有單層和雙層。目前市場上的SACD光碟較多採用單面雙層結構,一層是0.6mm基片上儲存16bits傳統CD格式的信號,可與CD相容,另一層是0.6mm基片高密度的半透明層,儲存SA CD格式的信號,再將兩片基片像DVD碟片那樣粘合而成。這種光碟可以在普通CD播放機上播放,也可以在SACD播放機上播放,當然,兩者的音質是有差別的。
下面我們將SACD與DVD-Audio和CD作一比較:

從上表可以看出,SACD的技術指標遠優於CD,而與DVD-Audio相似。
SACD的核心技術是DSD (Direct Stream Digital 直接資料流),它與CD、DVD-Audio的多bit錄製原理有根本的區別。


DSD的技術要點

DSD的技術,簡單地講:它是將信號以2.8224MHz採樣、經多階Δ-Σ調製,輸出1bit信號流。

多階(如:7階 7th Order)Δ-Σ調製器,運用負反饋,將信號與上次採樣的波形進行比較(差分運算),「大於」便輸出「1」,「小於」便輸出「0」。利用求和器將波形在一個採樣週期中積累,以形成下次的比較波形。Δ和Σ則分別是差分和求和的含義。由此可見,1bit信號流是相對值,而傳 統的PCM記錄的量化值是絕對值。
上圖是一個正弦波經多階Δ-Σ調製後1bit資料流的示意圖。圖中顯示,正半周,振幅越大,出現「1」越多;負半周,振幅越大,出現「0」越多。這個圖讓我們想起揚聲器發出的聲波在空氣中傳播的情形:正半周,紙盆推出,壓縮揚聲器前方的空氣,使空氣密度增加,振幅越大密度也越大;負 半周,紙盆拉回,使空氣密度降低,振幅越大,密度也越低。由此可見,1bit信號流竟然反映的是原始的模擬信號作用於揚聲器後聲音在空氣中形成的疏密程度!目前,有的公司已經在研究開發數位功放和數位揚聲器,希望將1bit二進制的資料經過數位功率放大器 放大後,直接提供給數位揚聲器,數位揚聲器既是一個簡單的低通濾波器,又是將電能轉換為聲能的換能器,這樣,不但簡化了結構,而且提高了重放效能,相信不久以後,我們會看到這種數位器件的實際套用。

與傳統的PCM信號比較,1bit信號流調製程序較為簡單,而且精度高、成本低,解調程序更是簡捷方便。從理論上講,重放端僅需要一個RC積分電路就可成功地還原音瀕模擬信號。同時,又從根本上剔除了PCM所固有的一些失真,使音瀕信號得以高度的返真還原 。DSD制式的取樣頻率為2.8224MHz,較傳統CD的取樣頻率 44.1kHz高出64倍,而總的訊息容量為傳統CD的4倍。理論上可以把頻響範圍增強至0Hz-400kHz,這就大大超越傳統CD的20 kHz的極限。而64倍於CD的超取樣頻率,又可使聽域範圍的量化噪聲完全被分配到人耳的聽域之外。更因為DSD技術中又開發了所謂的"噪聲整形電路"可進一步把可聞頻帶(0 ~ 20kHz)內的噪聲進一步轉移到20kHz以上的超音瀕範圍中去,從而令SACD的信噪比高達120dB以上。

SACD與DVD-Audio比較,兩者原理雖然不同、電路也各有差異,但都比傳統CD的音質改善甚多。而就技術指標而言,SACD和DVD-Audio可謂旗鼓相當。因而兩者之爭至今也無法統一。但就目前的情況而言,SACD始終保持著領先的地位。

首先:在硬體供應方面,SACD已先一步走到DVD-Audio之前,早在兩、三年前,SONY公司就有一款轟動業界的SCD-1旗艦問世,之後接踵而來的SCD-777SE、SCD-555、SCD-XB940,甚至影音相容的DVP-S9000ES、Manantz公司的SA-1、SHARP公司的DX-SX1、先鋒公司的DXAX100;飛利浦公司的SACD1000,還有日本著名的Hi-Fi精品金嗓子DP-100/DC-101分體機,其它如日本安橋、愛華、第一音響等等,不勝枚舉。而DVD-Audio陣容到目前為止也僅有松下、勝利、天龍等幾家公司的少量品種應市。不過近來DVD-Audio也在加快步伐追趕。

其次,軟體供應方面也是SACD捷足先登,至今已有超過300款SACD唱片面世,國內看得到的也有近百種,其中SONY和Philips一方面憑借自己旗下的唱片公司源源不斷地出版SACD碟以示支持。另一方面更說服Telarc、DMP、拿索絲、DI GITAL等發燒唱片公司加盟SACD陳營,不斷推出SACD軟體給廣大消費者造成了"先入為主"的極深印象。而DVD-Audio卻時乖命蹇,還在搖籃中就被電腦黑客破解了防盜版密碼,從而大大推遲了DVD-Audio唱片推出的時間表,這也是許多飽受盜版之苦的唱片公司暫不考慮對DVD-Audio陣營支持的主要原因。

等級方面:SACD一開始就把自己定位於Hi-end等級,新力推出的第一台旗艦SCD-1可謂極盡發燒之能事,無論內部用料、整機工藝都嚴格按Hi-end唱機規格設計,以後推出的中便宜機種機型也嚴格按厚重沉穩,用料實在的發燒理念設計製造。深受廣大Hi-Fi發燒友的青瞇與肯定。而DVD-Audio陣營在與SACD的爭鬥中,一直把DVD-Audio當作是一種花費不多,效果不錯的功能附加在普及型DVD影碟機上進行宣傳的,給人的印象是一種普通貨,加之DVD-Audio功能眾多但並不專一,機身纖薄,用料一般,故在廣大音響發燒友心目中並不好看,從而在等級上輸給了SACD。
音質方面:由於SACD自身的定位以及1比特量化DSD直接資料流在技術方面的簡潔和優勢,大多數資深的音響發燒友經過親耳聆聽後,主觀感覺都認為SACD在音質上略勝一籌。因而音響界許多朋友都認為,若組建家庭影院相容Hi-Fi,DVD-Audio應該是首選。但若以玩高傳真音樂為主,特別是以追求音質音色的至真至純為目的的朋友而言,SACD是您理想的選項。

xrcd介紹

  xrcd是採用日本JVC公司開發的K2接頭,包括了Mastering設備、製造工序、硬體與理論等多方面成果。發明這一技術,在CD製作的各個環節都以獨創的主時鍾系統對時基進行控制,使CD製版的抖晃失真係數以及玻璃母模的組誤差係數有大幅降低 ,製版精度相應地則有大幅提高,從而使CD製作中的保真度有了很大的保證。

  xrcd可以說是完美的16位,不需要任何附加設備,在任何一部唱機上都能表現出CD的最高音響效果來。在完全一樣的音響系統上,xrcd很明顯在透明度、高頻的圓滑延伸、立體感與珠圓一滑的質感等方面,要勝過原版CD。好透明的聲音,好乾淨的背景, 絲毫不帶火氣與毛邊的樂器與人聲,這是首次聽XRCD者共同的印象。原來的CD都像有一層薄霧遮掩在聆聽者與演奏者之間。xrcd如同一陣風吹散了輕煙,眼前一片通清明朗。

xrcd2則是xrcd的昇級版。

我公司採用xrcd技術出版的節目有:《雲之南》(xrcd);《東方大峽谷》(xrcd2);《天之山》(xrcd2)等。


xrcd2介紹

xrcd2向完善的數碼音瀕這一目標繼續了一大步,她是JVC多年來刻意追求再現原音的代表性技術成果。xrcd2是通過對母版進行藝術加工及工業加工程序中,對有關的設備及理論進行深層次研究後才開發出來的錄音製品,她將xrcd系列以更加卓越的版本方 式提供給追求高水準音質的聽眾。同時,與xrcd家族的其它產品一樣,它不必使用特殊解碼器及專用的CD唱機。

通常的CD加工工序是在整理母版後,用U-matic1630格式磁帶或者PMCD、DDP磁帶的媒體形態送到加工工廠去壓片。此後,表演者、製片人、導演及錄音師只能祈禱從工廠出來的產品—CD是與他們所精心創作的作品聲音不要發生太大的變化。錄音棚和生產加工工廠之間沒有一個聲音的判斷基準, 即使數碼系列是正確的,也未必能保證實現最高音質的再現。另外,CD的生產工序是由多種設備及技術構成的,結果是其音質也受各種設備的狀況所左右。這意味著要想忠實再現記錄在原始母版上的聲音,必須對從CD母版的調音製作到生產加工的每一個細小環節都要精 心的實現追求。因此,不能只滿足現有檢測資料單純的高指標。所以,不只是依靠單純的測試資料,而是加上活用長期以來的聽覺感受,判斷採用了最好聽覺效果的精良設備構成方案。這種努力甚至包括從安裝及連接方法、交流電源系統、時鍾的精度、記錄格式、交接系統 直至生產CD的材質都作了各種組合的測試,其結果即是xrcd2。她是迄今為止比任何CD都明瞭的對原音進行了鮮明、清晰的忠實描寫,從而實現了成功提供音質更加卓越的CD。

xrcd2的工藝是從對母版的加工開始的。先將模擬信號經過特製的母版加工專用調音台,再用JVC產20比特K2模/數轉換器轉換成數碼信號。再將這個20比特數碼信號通過新開發的數碼K2從SDIF-2接頭器輸出,記錄在磁光碟(MO)上。在這個程序中用數碼K2遮斷數碼部分給模擬部分帶來的影響,從而實現了高純度模數變換。另外,xrcd2的加工工序使用了具有安定性及20比特以上記錄能力的磁光碟作為送到生產工序的音瀕記錄媒體。
拿到JVC橫濱工廠的20比特PCM-9000格式磁光碟,再一次通過數碼K2重放。在這個階段重放中寄生在數碼信號中的「吉塔」噪音除掉。接下來,由K2超級編碼器將20比特信號變換成具有20比特優勢的16比特信號,再經過EFM編碼送入K2雷射。在此,將EFM信號在送入雷射燒刻機之前 的一刻進行重放。在最後的階段,將留在資料流中的時間性「吉塔」噪音除去。

通過上述的從母版到生產程序的各工序,實現了將原版母帶的最高音質傳送到CD。充分的照顧到原音的細節,從而再現表演者的細膩表演,將這種與錄下時的聲音不走樣的重放出來,讓聽眾充分領略到表演者、製片人、導演、錄音師的聲音表演意圖,這就是xrcd2。

Xrcd技術已得到業界的一致好評,而最新問世的xrcd2版本產品,更加強了xrcd系列忠實再現原音的優勢。JVC公司為了保持xrcd品牌的優勢,在選項母帶品質上極為嚴格,而且對母帶的xrcd再製作、刻母碟、壓片等各工序都有嚴格的要求,加之技 術保密等原因,JVC公司嚴格規定只能在本公司的本土的定點製作室及定點工廠加工生產。由於這些特性,即使是以數碼對數碼的刻制母碟這樣嚴格方式進行非法複製,加工時不使用xrcd技術,xrcd的優勢也將毫無顯示現。因此xrcd又被稱為是「不能被盜版的 光碟」。





什麼是HDCD?

  HDCD即High Definition Compatible Digital(高解析度相容性數碼技術)的縮寫,它採用一種新的錄音技術,在將母帶上的模擬音瀕信號送入HDCD編碼器的時候,以超過傳統CD制式44.1KHz,16bit的高解析力編成數碼信號,此時產生的信號將多於普通CD所能容納的信號。

高相容高解析度的HDCD

CD現狀

  12cm 的CD 雷射唱片問世至今已十幾年的光景了。由於它許多特有的優勢如:小型、容易儲存、頻響寬、信噪比高、動態範圍大,至今仍是 Hi Fi 設備的主要音源。隨著人們鑒賞力的提高,CD 音源固有的缺陷也日漸突出。同傳統 LP 唱片相比,CD 所播放的聲音總有一點生硬感,細節少,臨場感欠缺。如果把近幾年風起的 VCD 音質也列於其內的話,那就更使許多燒友、行家們宛惜之聲不絕了。

  對於 CD 這種固有缺陷,得從 CD 當年制定的紅皮書規格說起。

  限於當時微處理技術軟硬體的限制,1982年2月發怖的CD DA雷射唱盤紅皮書標準做了如下規定:唱盤直徑120mm,盤速1.2m/s,調製方式EFM,誤碼校正CIRC,資料速率0.6Mbps,資料量0.7GB。如要將變化著的模擬音瀕信號記錄到這張光碟上,首先要對模擬信號進行採樣,其重現信號波形的條件關於香農定理:設信號帶寬為Bw,採樣頻率為fs,如滿足Bw<=fs/2的條件,即可完整重現原波形。關於人耳可聽到的最高頻率為20kHz這一研究結果,CD的採樣頻率為44.1kHz,將採樣所得的採樣值相對於振幅進行離散的數值化操作(即量化)就可得到一系列的脈衝串,再加上CIRC糾錯碼、同步信號和位址訊息之後, 再經EFM格式調製後所得到的資料訊息即可灌制到CD唱片上了。

  由於受當時雷射唱盤容量和晶片技術的制約,量化採用了16 bit 操作,其能夠表現的動態範圍D為D=20lg2+1.76[dB]=98dB(n=16),這就是CD的理論動態範圍。

  20kHz的頻響,97dB的動態範圍再加上低不可測的抖晃度,使得雷射的唱盤在數位音響領域中大放異彩,很短的時間內即成為HiQFi放聲設備的重要音源,以致人們毫不猶豫地拋棄了磁帶和膠木唱片。但是,隨著數位音響進一步深化和探討。這種44.1 kHz/16bit的記錄格式其缺陷已日漸突出。

  首先,44.1kHz採樣率是影響音質、音色的第一要素,44.1 kHz 的採樣能夠完整重現一個20kHz的正弦波,卻難以完整重現一個7kHz的非正弦信號。這是因為非正弦信號可分解一個基波加上二次三次…諧波組成。雖然基波能夠重現,但三次以上的諧波在D/A轉換後可能丟失掉或畸變,至使最終得到的波形與原始訊息產生差距,造成音色的變化。

  受當時的認識和條件制約,雷射唱片的資料訊息記錄格式定義為16bit其能夠實現的理論動態範圍為98dB,實際上為留有一個安全裕量,以免出現強限幅,尚不能完全用足16bit,加上錄製編碼至解碼程序的丟失掉,使得動態範圍難以突破96dB,這對於 表現古典打擊樂(118dB)顯然不夠。這是人們發現的數位音瀕所特有一種失真—缺損性失真(Subtractive distortions)。

  由於原始模擬訊息是無限連續變化著的。而雷射唱碟上的訊息是將這些原始訊息分成65536個階段進行記錄的。16bit的CD錄音為完善訊息只得把處理階段之間的聲音四捨五入,加到上一階段或下一階段中去。這樣一來,CD所含有的訊息即使能夠完全復原 也與原來的聲音相比有誤差。

  如果量化的精度高,則重現原始模擬訊息越逼真,細節更豐富,用一個16位遊戲機和32位遊戲機的畫面做比較很容易得出結論。低位元的量化使得量化後的誤差也比高位的量化大,這些量化後產生的誤差(量化噪聲)使得聽感發刺、混濁,尤其是小信號時影響更加突 出,這些原信號中未有的諧波成份構成了增加失真(additive distortion)。

  做為數位音響的一個特例,VCD所表現的音質更是典型的數位運算後得出的結果。它較之普通CD唱片放音感覺更為空洞缺乏細節和層次,高音尖刺感更突出,這是因為VCD為兼顧圖像聲音訊息能夠在一張12cm的光碟上重放,對圖像和聲音訊息利用人耳的掩蔽 效應忽視了那些人們不易察覺的訊息,對資料進行了大量的壓縮和編碼重組,其程序為一大幅度減法運算,其最終結果是形似而神少。

  如果採用高比特和高取樣率進行數位處理其音質可獲得質的飛躍,實際上,不少錄音公司已在CD先期製作採用如96kHz取樣率、20∼24bit的錄音技術製作母帶,但在製作CD唱片時,受制於現行CD規格,不得不重新進行編碼處理使得符合16bit/44.1kHz的格式,因此我們所能見到的標有20、24bitCD唱盤,實際上仍然為16bit的資料流。

  如要改變CD現狀,一是推翻現有CD格式,採用高取樣,高比特記錄格式和播放設備,這無疑要增加訊息容量和傳輸速度。現行CD機無法勝任,好在DVD的面世已可解決這個問題。但是高品質音瀕光碟的記錄格式尚未確定,而一旦確定則意味著已風光市場十幾年 的CD轉盤、DAC、LD、VCD機將與其無緣而成為玩具,即使上萬元的CD機也難逃厄運。

  解決問題另一辦法則是對先行CD進行改良,以求得在現行體制下能有所突破,如同當年黑白電視向彩色電視過渡一樣。HDCD技術則是這類方案中一個成功而成熟的典範。

HDCD簡述

  為改善現有CD記錄格式的缺陷,使之既能高度相容而在音質上又能有所突破,美國Pacific Microsonics公司推出了具有專利保護的HDCD錄播新技術,它的英文全稱是High Definition Compatible Digital,譯為高解析度的CD。用HDCD方式編碼製造的雷射唱片與普通CD具有高度的相容性,用在普通的雷射唱機上播放,已可領略到HDCD編碼錄音技術的優越性,如用帶有HDCD解碼功能的CD唱機播放,則可充分欣賞到全部解壓縮的HDCD訊息所 特有的魅力: 音質清晰細膩、動態範圍廣闊、信噪比極高,音色更為自然逼真。

HDCD的編碼與製造

  針對傳統CD錄音格式的局限與不足,PM公司的兩位HDCD創始人,Keith O·Johnson錄音師和Michael W.pflaumer電腦專家在多年音響製作中,尋找並證實了對CD音質影響的幾個關鍵因素,並提出切實可行的解決方案。

  HDCD技術是在前期錄音製作中即重視所錄製信號的完整和精確性,採用高於一般兩倍的取樣頻率88.1kHz對模擬信號進行採樣,以最大限度地展寬高頻回應,減少缺損性失真,高的採樣率也為HDCD編碼運算留足了空間。

  用24bit量化其取樣值為1677216個,它比16bit系統高出256倍,採用高位元處理技術可以提高處理精度,降低量化誤差,增加動態範圍至120dB。

  在模擬至數位信號轉換程序中,HDCD技術十分重視轉換精度,盡量減少串音和處理的穩定性,其能夠達到的指標為轉換精度百萬分之一,失真份量<-120dBfs。

  這個高精度、寬頻帶的數位信號構成HDCD編碼製造的基礎,其資料訊息量十分龐大。用一般CD PCM編碼格式無法將其容納。如要在普通CD機上相容播放,需經特殊運算編碼方可。

  用高採樣和高比特技術進行CD的錄音製作已被普遍認可和廣泛採用,但提醒一點是目前市場上所能見到的20、24bit CD雷射唱盤其實質應是錄音程序中採用的比特數,由於CD「紅皮書」所制定的44.1kHz/16bit標準格式制約,這些高訊息量的母帶在灌制CD唱片時,均經過重新運算,編碼製成16bit的CD唱片。因此,我們現在CD唱機所能解讀出來的規格仍然是16bit/44.1kHz,由於各唱片公司在轉化程序所採用手法不同 ,我們現在能聽到的不同版本的CD音質也的確各有千秋,但有一點可以肯定:高比特高取樣技術製作的CD音質遠勝16bit/44.1kHz錄音格式製作的CD。

  那麼HDCD技術又是怎樣製作與普通CD相容的高清晰度唱片呢?

  取樣頻率轉換。首先對88.1kHz取樣資料進行動態轉換,這是HDCD技術一大特色。它採用多個資料插值濾波器經分析系統做動態控制,這個系統既時分析信號頻帶寬度,波峰能量和高頻訊息,以高分辨信號精確控制濾波器的波通特性。執行結果使得即使變化 為44.1kHz最後採樣率,其頻寬在16kHz∼22kHz變化仍然很少。該系統有超越44.1kHz取樣率的記錄,能夠反映聲音的每個精細微妙的變化。

  振幅分析。HDCD技術另一特點就是對振幅進行了有效控制,由Decimation濾波器傳送的是一個24bit/44.1kHz的信號,為了容納這個信號,編碼器在這一級被精確地進行振幅解析和增益控制量化編輯為20bit然後再分配到16bit格式中執行。

  自然界的音響變化範圍是很寬的,突響的聲壓能造成記錄設備瞬時過載出現削峰現象,在模擬磁帶記錄程序中採用電平壓縮方式以避免磁帶的飽含失真,而對於一個數位記錄系統過載可導致出現不必要的量化誤差(資料碎片),同樣會對音質產生影響。為此普通A/D轉換器設備都有一個絕對最大錄音電平(0dB)以保證峰值不削波。HDCD採用獨特的振幅編碼技術,可獲得比一般數位記錄多出一個比特(相當於+6dB)的容量來處理大動態信號。由於採用數位運算處理方式,這個增強訊息能以精確穩定的特性控制重放設備的 譯碼器復原。加上數位處理特有的「超前處理」(Look ahead)能力,所以系統能在一個大信號開始前瞬時恢復增益,提供更大訊息容量避免信號瞬時過載。

  對於這個一個比特的訊息擴張量,何時操作受制於HDCD的隱含控制碼(稍後講到),對於普通CD播放,訊息無變化,而用HDCD譯碼器播放,則可在隱含碼的控制下,訊息準確膨脹,達到大動態播放的目的。

  高頻擾動技術(Dither)。採用高頻擾動技術,可提高量化信號的分辨能力,使之量化器的非線性變換特性得以改善,降低低電平信號的諧波失真,而且有可能重現低於量化差值的信號。但如增加不當,高頻振蕩(dither)將會變成真正的增加噪聲。HD CD技術採用了改良的高頻擾動技術,使得音樂細節更為豐富而噪聲低不可聞。

  HDCD隱含控制碼。對於HDCD的最後量化操作部分,為準確控制HDCD編碼記錄的超量訊息在解碼器上精確播放,特設定一相關的控制程式碼,這個程式碼被插入資料記錄的字組段中的最小有效位LSB位,如被普通CD機播放該碼為隱含而不被激發。由於所處的 特定位置且只佔LSB位元的1%∼5%,對於CD音質的影響弱不可聞。當用HDCD解碼器播放時,系統可準確捕捉該隱含碼並用來啟動主要資料通道的訊息,使得訊息量膨脹,得到數倍於普通CD格式的訊息輸出,經DA轉換即可獲得大動態、細節豐富、高信噪比的 模擬音瀕信號。

  為避免誤碼操作,HDCD採用在主副通道設定雙重程式碼同步計時器,這樣它與該字組段中的主要資訊相伴而生時序不會錯位。只有在隱含碼與主要相關程式碼呼應時,主通道選項資料才有效,否則取消解碼操作。

  模擬音瀕信號經緩衝器低通濾波後,先進行模數轉換,並用一個高頻擾動信號對ADC既時控制,量化產生88.1kHz、24bit資料流,該資料流向主副兩通道,主通道訊息被延遲儲存於,而副通道訊息相對於主通道提前一個份量進行資料分析產生控制信號,該 信號動態控制數位濾波器做取樣率變換,振幅編碼和增益控制。最後由微處理器將分析、濾波、資料再格式化容易被漏失的訊息分離(這些訊息可能涉及到音色、聲場、微細聲音),與控制碼一起組合產生隱含碼被插入主通道音瀕資料LSB位,經高頻擾動處理後再量化為 16bit/44.1kHz標準CD格式輸出,完成全套HDCD編碼程序。

HDCD的解碼程序與PMD100

  HDCD的解碼操作是編碼程序的逆動作。設計目的是在DAC的數位濾波器部位用HDCD解碼專用整合電路取代,完成HDCD訊息解碼及超取樣數位濾波雙重作用。

  解碼器首先檢測資料流中的LSB位中是否攜帶有HDCD隱含碼,如有則按照隱含碼的連續指令啟動主通道音瀕資料訊息使之膨脹,恢復在編碼程序中對資料訊息的壓縮。由於隱含碼的控制,可準確地對波峰進行適時增強,對低於平均電平值的訊息做適當的增益下減 ,因此HDCD方式可獲得高於一般的大動態及小信號的高清晰度。

  作為HDCD的唯一解碼晶片是美國PMI公司生產的PMD100,該晶片需經使用權使用。它是一個28腳DIP封裝的大規模整合電路。

  當PMD100接收到輸入資料為HDCD編碼方式則自動轉換到HDCD解碼格式下工作,並在其27腳輸出電流驅動LED發光管做狀態指標。

  當非HDCD信號時,訊息資料被接收做一般超取樣數位濾波處理,因此該器件有雙重特性。在做普通CD格式數位濾波器使用時該器件特性也相當優良,通帶紋波從0∼20kHz不超過0.0001dB,阻帶衰減>120dB。

  該器件的其它特性為:
  ·具有2、4、8倍超取樣數位濾波
  ·可接受24bit輸入資料及同精度處理
  ·可按受32∼ 55kHz任一輸入取樣頻率
  ·輸出16、18、20及24bit不同資料格式
  ·具有數位去加重功能
  ·可用0.188dB步長進行數位音量控制
  ·時鍾頻率為256fs或384fs可選
  ·具有軟、硬兩種靜噪方式
  ·提供硬體設定及程序方式兩種控制模式,
  ·提供8種不同檔案類型的高頻擾動模式以適應不同檔案類型的DAC
  ·提供恆定輸出時鍾到DAC,即使輸入資料和主脈衝都丟失掉也能保證DAC輸出無偏移和產生脈衝的可能

  解碼晶片PMD 100的管腳排列與一些頂級數位濾波器有相似之處,如SM5842、SM5803、DF1700等,因此在有上述濾波器的DAC或CD機上,通過稍加改動就可將普通CD機或DAC改為具有HDCD解碼功能的處理器了。

不知不覺間CD(Compact Disc)雷射唱盤問世已有十幾年光景了,像筆者一樣收藏了數百甚至數千張CD的音樂愛好者、發燒友不計其數,然而在新世紀伊始,我們不得不面對這樣一個現實:CD的變種(或稱增強版CD)、SACD、DVD-Audio已經逐漸形成三雄爭霸的局面。作為 消費者應何去何從?本文將與大家一起揭開它們的神秘面紗。


CD為什麼要被陶汰?44.1KHZ、16BIT的數位化採樣導致的的丟失掉性失真是以往數位錄音的缺陷,這正是普通CD的一個根本的問題。16BIT的CD的動態範圍只有40-50DB,高頻顆粒感與微弱的訊號喪失令發燒友無法忍受;此外A/D和D/A轉換所引起的增加失真,44.1KHZ、16BIT的數位化採樣導致的的丟失掉性失真是以往數位錄音的缺陷。在世紀末,對於Hi-end級發燒友來說,最靚聲的音源媒介毫無疑問仍然是早已淘汰多年的模擬LP黑膠唱機!雖然要忍受諸如性噪比差、易用性低、成本極高等缺點,但進階LP系統回放出的聲音確實是要比CD甚至現在的SACD、DVD-AUDIO動聽的多,無論是同價位產品的A/B切換對比還是追求音樂韻味的發燒友,LP仍是最佳選項。但時代是需要進步的,如何改進普通CD的音質、如何全面超越LP的音質尤其是LP的音樂生命力成為新的課題。顯然已經誕生近20年光景的CD已顯廉頗老矣!CD之後聽什麼?什麼是最佳選項?本文不會 給你答案,但希望能給你一些啟發。


一.延續CD發燒生命的使者


1.壯志未酬身先死-HDCD:HDCD的全名是HIGH DEFINITION COMPATIBLE DIGITAL,中文名是高清晰相容數碼CD。HDCD誕生於著名的美國太平洋音響軟體公司,自1986年起開始研究,至1992年終於開發出一套複雜的編碼技術從而提高了CD的音質。你可能已經聽說過HDCD或擁有許多HDCD碟片,也可能經常在一些C D唱機甚至盜版CD上看到HDCD的標幟,可到底什麼是HDCD呢?您可以使用進階的Hi-end級CD機,這樣即使播放普通CD也有極其出色的效果,如世界著名音響公司馬蘭士的旗艦產品CD7(定價40000元人民幣左右),這是一款16BIT CD機,但它的重播效果依然出類拔萃,因為它的A/D、D/A、轉盤、電源等等設計不計成本、出類拔萃。但我們不能否認原始的44.1KHZ、16BIT的數位化採樣導致的的丟失掉性失真既數位錄音程序中的損失是極大的。HDCD既是針對CD這一弱點提出的改進方案,HDCD可以說是從錄音到再生的完整技術,錄音時 以一個高品質的A/D轉換器為開端,其規格高於16BIT/44.1KHZ,其後再以11只摩托羅拉DSP56001處理器運算。運算的程序關於音響心理學與聽覺生理學,同時兼顧機械原理,數碼訊號在這裡分成兩部分,人耳能感知的訊息被編碼為PCM數碼信號,另外一部分被編碼成隱藏的控制信號。當使用帶有HDCD 解碼的機器播放HDCD編碼的軟體時,隱藏的信號會啟動解碼器的解碼功能,機器的顯示視窗的HDCD指示燈點亮,訊息被準確的還原出來。這一信號隨後以20BIT信號取樣方式輸出到唱機中的D/A轉換,就會獲得更自然、低失真與高動態的聲音。優點: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。如果對HDCD比較感興趣而自己的CD播放機又支持HDCD解碼的話,可以視聽以下三張CD作為參考:1.FIM(First Impression Music) Audiophile Reference 4(見圖1) 以HDCD技術加上24K金CD作為主打招牌的"一聽鍾情"公司曾是HDCD技術的堅定支持者,Audiophile Reference則是HDCD中招牌的招牌。2.RR(Reference Recoding) TUTTI!(見圖2)國內俗稱"無敵天碟"的就是它了!既然敢稱為"參考級錄音",當然是實力非凡了,不但錄音靚到極點而且動態範圍之巨大駭人聽聞,如果自認為器材夠等級卻從沒試過這張碟的話,恐怕會被人笑話的哦。 3.馬可波羅公司的呂思清版《四季》(見圖3) 中國小提琴大師呂思清用6把價值上億的名琴演繹維瓦爾第的傳世名作,加之馬可波羅公司頂級的錄音器材、24K金盤、HDCD技術輔佐,造就了這張演錄俱佳的發燒名盤。


缺點:什麼樣的人需要HDCD?!從目前的市場狀況看,HDCD前景堪憂,甚至已經在發燒友和音樂愛好者中淪落為雞肋的角色。HDCD剛推出時受到了大家的肯定,但由於受到日本廠商抵制以及缺乏DG、DECCA、飛利浦等國際唱片巨鱷的支持,加之歐美Hi -Fi器材廠商生產的帶有HDCD編碼器的進階CD機越來越少,因此逐漸失勢。近幾年採用HDCD技術的大陸Hi-Fi CD機倒是很多,前兩年炒得也較火,甚至許多幾百元的大陸DVD也號稱支持HDCD解碼(效果之差可想而知!)……筆者前些年購買過2款大陸HDCD播放機,分別為山靈CD-S100(見圖4)和原創A9(見圖5),單純從音樂欣賞角度考慮,個人認為在低價位Hi-Fi CD機中HDCD功能顯得無所適從。目前在發燒友中基本形成了"帶HDCD解碼功能的大陸DVD、CD機均是入門級的騙人玩意"的概念,雖然有失偏頗,但市場的否定決定了HDCD的未來將是走向滅亡的。

  2.叫好不叫座的另類王者-XRCD:上文提到,導致HDCD市場推廣受阻的最大原因之一就是需要帶有HDCD解碼功能的CD播放機"硬解壓"。日本JVC公司的XRCD此時應運而生,並號稱完美的16位CD。XRCD不同於HDCD,它不需要任何附加設備,在任何一部唱機上都能表現出CD的最高音響效果來。JVC開發的K2接頭,包括了Mastering設備、製造工續、硬體與理論等多方面成 果,數位訊號經過K2接頭,最大的作用是降低時基誤差既發燒友常說的Jitter失真。事實上唯有真正降低時基誤差,才能得到正確無誤的數位訊號,這也是K2接頭的最大功效。在數位化程序中,JVC把訊號儲存在Sony的PCM-9000 MO光碟上,最後一連串的K2編碼,以及K2燒刻、壓片,全由JVC位於橫濱的工廠內進行,中間絕不假手他人。透過SDIF-2傳輸(Sony開發的數位傳輸技術,JVC認為比工業標準的AES/EBU更好),以及爾後的每個環節,JVC在時鍾位准與電源淨化上都下了很多功夫,確保數位訊號不受任何干擾。K2所用的20位,128倍超取樣A/D轉換,動態範圍可達108dB,總諧波失真-96dB,有效頻寬範圍內頻率誤差小於0.05dB。在完全一樣的音響系統上,XRCD很明顯在透明度、高頻的圓滑延伸、立體感與珠圓玉潤的質感等方面,要勝過原版的CD。與一些粗製濫造的HDCD截然不同,XRCD絕無那種陽光奪目、高頻過亮的現象,既 擁有超越普通CD的解析力,又帶來了更好的音樂感,那些樂器、人聲的稜角被修整得平順無比,難怪無數膽機(電子管功放)、LP(模擬唱盤機)愛好者也對其刮目相看!優點:"不食人間煙火"XRCD共經歷了3代發展,分別為XRCD、XRCD2和XRCD24,其中筆者在親耳聆聽過XRCD2版《鄧麗君十五週年》(見圖6)後毫不猶豫將其買下,酷似LP的那種不食人間煙火的聲音讓人足以忘卻200元張的"天價"帶來的肉痛!

二.未來音瀕之王

1.新構架、新陣營、新價格--SACD:SACD(Super Audio Compact Disc,超級音樂壓縮光碟片)是日本新力和荷蘭飛利浦(原先開發出CD光碟的兩家大公司)再度聯手研製出的新一代數位音樂光碟,相對於HDCD、XRCD甚至DVD-Audio的"換湯不換藥",SACD可謂音瀕屆一次翻天覆地的革命。雖然SACD和CD均採用120MM直徑碟片,但SACD的訊息容量已大大增加,由CD的650MB增加到4.7GB+650MB或8.5GB。SACD採用了一種新的訊息編碼技術DSD磺IRECT STREAM DIGITAL,即直接流數碼。這種編碼技術使音瀕編碼和解碼程序得到簡化。與CD所採用的線性脈衝編碼調製PCM PULSE CODE MODULATION相比,可減少錄音程序中的很多失真。DSD採用1BIT量化精度,對錄音信號作連續脈衝調製直接錄音,而它的取樣頻率又高達2.8224MHZ,是CD的64倍,因而不需在錄音和放音程序中附加濾波器,減少了數碼處理程序中的失真。由 於訊息數碼處理程序中失真的減小,SACD輸出的音瀕信號與輸入的模擬信號非常接近,重放頻帶寬度達100KHZ,是CD格式的5倍,動態範圍也由CD的98DB提高到120DB。此外SACD採用PSP PIT SIGNAL PROCESSING,即PIT信號處理技術對版權進行保護,防止盜版和非法複製。SACD採用的PSP保護技術包括不可見水印,可見水印,內容加密等。理論上,SACD的頻響可延伸至1.4MHz,然而在實際套用上則限制在100kHz之內。1bit系 統是利用串聯的數位比較器傳達各音瀕信號取樣電壓與設定值的差異,其優點是1bit數模轉換器僅需使用一個低通濾波器,在硬體方面的技術要求遠比多比特的轉換器更為簡單,但仍能獲得高傳真的原音重現。SACD可以同時記錄74分鍾六聲道的音樂,以及兼有兩 聲道74分鍾的CD音樂,以便與目前的CD唱機相相容。目前唯一能與SACD相抗衡的是DVD-Audio,但其格式僅是原來CD與DVD格式的擴充而已,亦即其取樣率/量化精度由原來CD的44.1kHz/16bit向上提升,變成從二聲道的最高取樣率192kHz/24bit直到六聲道的96kHz/24bit等。從SACD和DVD-Audio這兩種格式可知,它們彼此最大的區別就在於1bit和24bit的數位技術套用上的不同。未來發燒友的主流選項:SACD陣營目前已經推出多款高效能SACD播放機,日本的SONY、馬蘭士、金嗓子,法國米格等等Hi-end廠家均已有各種規格、等級的成品機問世,國內發燒廠商亦是大跟SACD之風,新德克、山靈、鍾神、歐博等已經先後推出了自己的SACD播放機,甚至如先鋒6550這樣的中檔DVD播放機也已經全面相容SACD播放……軟體支持方面SACD也明顯走在 了對手前面,DG、拿索斯、Telarc等近期均有大批SACD軟體上市,圖11即為FIM著名的SACD軟體《江河水》,值得一提的是現在的SACD軟體均含有CD播放層,即使用普通CD機亦可播放,這對於DVD-Audio陣營來說又是一個優勢了。筆者個人認為SACD最有可能繼CD之後成為純音樂欣賞制式的王者,而DVD-Audio似乎更適合多聲道的AV玩家。

2.皇家血統、正宗接班人-DVD-Audio,DVD-Audio是由DVD Forum Audio Working Group(WG-4)與International Steering Committee共同制訂的規格。從外表來看,DVD-Audio同CD一樣,單層單面DVD-Audio碟片可儲存於4.7GB的資料,大約是CD碟的7倍。如果以 CD 44.1kHz/16bit的格式儲存於兩聲道立體聲的話,儲存於時間可達400分鍾;如果用線性PCM 96kHz/24bit的格式的6聲道,或是以難以置信的192kHz/24bit的格式儲存於2聲道的聲音,儲存於時間為74分鍾。逼真的細節再生,意味著能夠通過DVD-Audio獲得完美的音響效果和真實度。DVD-Audio不僅能夠播放2聲道的超高傳真音響,還能播放線性PCM 最多6個聲道的環繞聲音響(96kHz/24bit)。超越CD的高音質和如同音樂廳般的全方位立體聲環繞音效,實現了全新的音樂空間再生:DVD-Audio能夠再現宛如坐在觀眾席上充滿現場感的聲場空間,讓您感受置身音樂會現場的濃厚氛圍氣息。DVD-Audio引以為豪的最大192kHz/24bit的取樣頻率,可完美再現演奏現場的真實感。由於頻帶擴大使得再生頻率接近100kHz(約CD的4.4倍),因此能夠逼真再現各種樂器層次分明、精細微妙的音色成分。而且量子化比特數最大為24bit,確保了約100kHz再生頻率的最大動態范 圍可達144dB。DVD-Audio實現了比CD高約1000倍的高解析能力。此高頻份量確保可播放20kHz以上的音瀕信號(影響人在可聽範圍內的感覺)。由於能夠把原音波形非常接近真實的記錄和再生,所以不僅能夠出色演繹各種高音樂器的固有音色並使其層次更加清晰分明,而且也 使中低音樂器的聲音還原悅耳,立體聲效果更真實,聲場方位感更明確。目前DVD-Audio陣營的技術先鋒為英國Merdian(子午線)公司,這是一家生產Hi-end等級數碼音瀕產品的大碗,其締造者早期就參加了CD格式的制定,對數碼音瀕格式有著獨到的見解,其定價20多萬人民幣的頂級DVD-Audio播放系統Reference8000堪稱全球高燒友心目中的麥加聖地,技術實力無庸置疑。不過目前DVD-A陣營軟體的跟進速度不容樂觀,加上日本公司的心不在焉,使得DVD-A仍顯得曲高和寡,和SACD的高歌猛進形成強烈反差。

後記:目前的音瀕格式之爭錯綜複雜,除了以上介紹的4種較一般的之外,DTS公司的DTS CD、Dobly公司的SURROUND CD等只能稱之為"概念化CD衍生品",多為顯示公司實力和滿足另類玩家獵奇需求的非主流製品,本文限於篇幅就不再惘述了。


我們到底會聽什麼?HDCD、XRCD只不過是延續CD生命的緩兵之策,DTS CD、SURROUND CD等更只能淪為概念化產品。DVD-AUDIO和SACD您會選項誰?從技術層面看兩者各有千秋,從軟體和推廣來看似乎SACD暫佔上風……相信這是一個誰也回回答不了的問題,我們最終會聽的,將是市場所選項的勝者--SACD、DVD-AUDIO之一。
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