[转贴] HDCD原理

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你可能已经听说过HDCD，也可能在一些CD唱机上看到过HDCD的标识，也有可能你拥有几张用HDCD技术编码的CD，可到底什么是HDCD呢？

HDCD通过编码和解码来提高CD碟片的音质。用HDCD技术编码的唱片可以用任何CD播放器还原出来，在保真度上比传统的CD会有一些提高。可是如果你有一台装备了HDCD技术解码器的CD唱机，那用H DCD技术制作的唱片就会比传统方法录制的C D在音质上有极大的提高。这种处理技术是由Keith Johnson和Michael Pflaumer发明的，他们和Michael Rimer组建了太平洋微声公司来发展和推广HDCD技术。

CD有一个根本的问题就是还原音乐的数码数据量不足以正确编码所有我们可以听到的讯息，CD的取样频率44.1kHz不够高,而且16bit取样又太少,面临的挑战就是通过CD的16bit /44.1kHz的通道放入更多针对音乐讯号的讯息如何将更多的讯息放到这个已经放满的通道里呢？HDCD编码器在读取模拟声音或16bit/44.1kHz数码母带讯号后，把它提升成一个极快的取样速度（176.4kHz）和20bit的解析数字讯号。由此产生的数据量太大以至不可能存储在一张CD盘上，于是HDCD编码器分析了这个高度解析的讯号，来决定当讯号转化为16bit/44.1kHz成的讯号储存在一张CD上时，有哪些音乐方面的讯息将丢失。然后编码器输出一个16bit/44.1kHz的数码音讯号，在其第16bit有一个隐藏的控制代码，这个隐藏的、听不见的控制代码在CD播放器里告诉HDCD解码器运行某些有关声音讯号的程序来恢复一些当初在高解析数码讯号中表现出来的讯息，解码时可以产生巨大的声音讯号的变化。这个控制代码是一种解码器可以识别的速写方式。打个比方，如果我们想把贝多芬第九交响曲由一个地方传输到另一个地方，我们不会把整首交响曲传输过去，相应地，我们只会传输几个bit来音告诉另一个设备输出贝多芬的第九交响曲，这就是HDCD的工作模式。控制代码不是通过传输通常在常规的编码过程中会丢失的音乐讯息，而是传输指示给解码器如何还原这些讯息。因为在HDCD解码器当中有许多的“智能”,所以控制代码中的几个bit就完成了原本要很多bit才能完成的工作。让我们看一看HDCD是用什么方法来克服CD的20kHz频宽限制的。没错，人只能听到至高20kHz的纯声（如果你是16岁的话；但当你40岁时能听到的就只有15 kHz了），那也并不是说人不能感知超过20kHz的音乐讯号了。一个声音系统的频宽说明了它对音乐讯号的反应速度。试想一个低音喇叭，想再现三角铁的打击声，那个低音喇叭由于不能快速震动而不能准确地再现三角铁转瞬即逝的波形的情形。

这就是当我们用一个限制在20kHz的频宽录音时经常发生的事情。20kHz频宽的数码音系统不能准确编码音乐中强度变化非常快的部分，其效果就是声音变得轰响浑浊，而且听者也不能准确地找到演奏者的位置。实验证明，耳与脑的结合利用了那种短促的数据作为引导提示。更有甚者，限制音乐讯号的速度改变了乐器的音色。CD的频宽不够，乐器的音色就变了，自然它的引导提示也变了。

在HDCD编码录音的第16bit中的这个控制代码指令告诉放在CD唱机中的HDCD解码器，把讯号中原本的那个短促的陡高音还原出来。这样，HDCD就能够在CD的44.1kHz的取样频率极限内，把频宽超过20kHz的声音讯号重现出来了。

这只是许多HDCD技术中的一种用来通过16bit/44.1kHz通道压缩更多的音乐的方法，相仿的技术读取和存储了超强范围的16bit的编码。该系统在使用过程中表现了极端的精良技术，同时也反映了一个人类听觉、录音、电子设计和数码讯号处理的新时代的到来。HDCD技术是数码音响的重大飞跃。轻易比较一个用HDCD编解码的母带和一个传统的16bit/44.1kHz版本的母带，HDCD可以得到更多的细节解析度；音色的还原也更加准确；高音部分更加平滑，也少了许多人工的痕迹；更宽的动态范围；大动态和复杂的章节更有透明度；更宽广的声场；当其他大音量的乐器演奏时，可以更好地聆听小音量乐器的精微演绎。即使我们期盼已久的超高音质的CD制式面世后，16bit/44.1kHz制式CD仍将很长一段时间内不会退出音乐舞台，因为HDCD系统提供了一种从CD格式里获取最好音乐的方式。