话说激光唱片

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直径12cm的镭射唱片（Compact Disc）问世至今已快二十年了。由于许多它特有的优势如：体积小、易保存、频响宽、信噪比高、动态范围大，至今仍是Hi-Fi设备的主要音源。随着音响技术的发展以及人们鉴赏力的提高，CD音源固有的缺陷也日渐突出。

走向没落的CD

CD为什么要被陶汰？44.1KHZ、16BIT的数字化采样导致的的丢失性失真是以往数码录音的缺陷，这正是普通CD的一个根本的问题。16BIT的CD的动态范围只有40-50DB，高频颗粒感与微弱的讯号丧失令发烧友无法忍受；此外A/D和D/A转换所引起的添加失真，44.1KHZ、16BIT的数字化采样导致的的丢失性失真是以往数码录音的缺陷。

对于CD的固有缺陷，得从它当年问世制定的红皮书规格说起。

限于当时微处理技术软硬件的限制，1982年2月发布的CD DA激光唱盘红皮书标准做了如下规定：唱盘直径120mm，盘速1.2m/s，调制方式EFM，误码校正CIRC，数据速率0.6Mbps，数据量0.7GB。如要将变化着的模拟音频信号记录到这张光盘上，首先要对模拟信号进行采样，其重现信号波形的条件基于香农定理：设信号带宽为Bw，采样频率为fs，如满足Bw<=fs/2的条件，即可完整重现原波形。基于人耳可听到的最高频率为20kHz这一研究结果，CD的采样频率为44.1kHz，将采样所得的采样值相对于振幅进行离散的数值化操作(即量化)就可得到一系列的脉冲串，再加上CIRC纠错码、同步信号和地址信息之后， 再经EFM格式调制后所得到的数据信息即可灌制到CD唱片上了。

由于受当时激光唱盘容量和芯片技术的制约，量化采用了16 bit 操作，其能够表现的动态范围D为D=20lg2＋1.76[dB]=98dB(n=16)，这就是CD的理论动态范围。

20kHz的频响，97dB的动态范围再加上低不可测的抖晃度，使得激光的唱盘在数字音响领域中大放异彩，很短的时间内即成为Hi-Fi放声设备的重要音源，以致人们毫不犹豫地抛弃了磁带和胶木唱片。但是，随着数字音响进一步深化和探讨。这种44.1 kHz/16bit的记录格式其缺陷已日渐突出。

首先，44.1kHz采样率是影响音质、音色的第一要素，44.1 kHz 的采样能够完整重现一个20kHz的正弦波，却难以完整重现一个7kHz的非正弦信号。这是因为非正弦信号可分解一个基波加上二次三次…谐波组成。虽然基波能够重现，但三次以上的谐波在D/A转换后可能丢失或畸变，至使最终得到的波形与原始信息产生差距，造成音色的变化。

受当时的认识和条件制约，激光唱片的数据信息记录格式定义为16bit其能够实现的理论动态范围为98dB，实际上为留有一个安全裕量，以免出现强限幅，尚不能完全用足16bit，加上录制编码至解码过程的丢失，使得动态范围难以突破96dB，这对于 表现古典打击乐（118dB）显然不够。这是人们发现的数字音频所特有一种失真—缺损性失真（Subtractive distortions）。

果量化的精度高，则重现原始模拟信息越逼真，细节更丰富，用一个16位游戏机和32位游戏机的画面做比较很容易得出结论。低位的量化使得量化后的误差也比高位的量化大，这些量化后产生的误差(量化噪声)使得听感发刺、混浊，尤其是小信号时影响更加突出，这些原信号中未有的谐波成份构成了添加失真（additive distortion）。

如果采用高比特和高取样率进行数字处理其音质可获得质的飞跃，实际上，不少录音公司已在CD先期制作采用如96kHz取样率、20～24bit的录音技术制作母带，但在制作CD唱片时，受制于现行CD规格，不得不重新进行编码处理使得符合16bit/44.1kHz的格式，因此我们所能见到的标有20、24bitCD唱盘，实际上仍然为16bit的数据流。

要改变CD现状，一是推翻现有CD格式，采用高取样，高比特记录格式和播放设备，这无疑要增加信息容量和传输速度。现行CD机无法胜任，好在DVD的面世已可解决这个问题。但是高品质音频光盘的记录格式尚未确定，而一旦确定则意味着已风光市场十几年 的CD转盘、DAC、LD、VCD机将与其无缘而成为玩具，即使上万元的CD机也难逃厄运。解决问题另一办法则是对先行CD进行改良，以求得在现行体制下能有所突破，如同当年黑白电视向彩色电视过渡一样。播放成本更低、音质更佳、缺陷更少、信息量更大的数字音源技术呼之欲出。

[ 本帖最后由 technic 于 2008-8-27 14:32 编辑 ]

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上文中提到了传统镭射唱片的“先天性缺陷”，对于Hi-end级发烧友来说，最靓声的音源媒介毫无疑问仍然是早已淘汰多年的模拟LP黑胶唱机！虽然要忍受诸如性噪比差、易用性低、成本极高等缺点，但高级LP系统回放出的声音确实是要比CD甚至现在的SACD、DVD-AUDIO动听的多。但时代是需要进步的，如何改进普通CD、全面超越LP的音质成为新的课题。显然已经诞生近20年光景的CD已显廉颇老矣！CD之后听什么？什么是最佳选择？本文不会给你答案，但希望能给你一些启发。

壮志未酬身先死的HDCD

你可能已经听说过HDCD或拥有许多HDCD盘片，也可能经常在一些C D唱机甚至盗版CD上看到HDCD的标识，可到底什么是HDCD呢？为改善现有CD记录格式的缺陷，使之既能高度兼容而在音质上又能有所突破，美国Pacific Microsonics公司于1992年推出了具有专利保护的HDCD录播新技术，它的英文全称是High Definition Compatible Digital（高解析度兼容性数码技术）。用HDCD方式编码制造的激光唱片与普通CD具有高度的兼容性，用在普通的激光唱机上播放，已可领略到HDCD编码录音技术的优越性，如用带有HDCD解码功能的CD唱机播放，则可充分欣赏到全部释放的HDCD信息所特有的魅力：音质清晰细腻、动态范围广阔、信噪比极高，音色更为自然逼真。

您可以使用高级的Hi-end级CD机，这样即使播放普通CD也有极其出色的效果，如世界著名音响公司马兰士的旗舰产品CD7（定价40000元人民币左右），这是一款16BIT CD机，但它的重播效果依然出类拔萃，因为它的A/D、D/A、转盘、电源等等设计不计成本、出类拔萃。但我们不能否认原始的44.1KHZ、16BIT的数字化采样导致的的丢失性失真既数码录音过程中的损失是极大的。HDCD既是针对CD这一弱点提出的改进方案，HDCD可以说是从录音到再生的完整技术，录音时 以一个高品质的A/D转换器为开端，其规格高于16BIT/44.1KHZ，其后再以11只摩托罗拉DSP56001处理器运算。运算的程序基于音响心理学与听觉生理学，同时兼顾机械原理，数码讯号在这里分成两部分，人耳能感知的信息被编码为PCM数码信号，另外一部分被编码成隐藏的控制信号。当使用带有HDCD 解码的机器播放HDCD编码的软件时，隐藏的信号会启动解码器的解码功能，机器的显示窗口的HDCD指示灯点亮，信息被准确的还原出来。这一信号随后以20BIT信号取样方式输出到唱机中的D/A转换，就会获得更自然、低失真与高动态的声音。优点：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。

什么样的人需要HDCD？用高采样和高比特技术进行CD的录音制作已被普遍认可和广泛采用，但提醒一点是目前市场上所能见到的20、24bit CD激光唱盘其实质应是录音过程中采用的比特数，由于CD“红皮书”所制定的44.1kHz/16bit标准格式制约，这些高信息量的母带在灌制CD唱片时，均经过重新运算，编码制成16bit的CD唱片。因此，我们现在CD唱机所能解读出来的规格仍然是16bit/44.1kHz，由于各唱片公司在转化过程所采用手法不同 ，我们现在能听到的不同版本的CD音质也的确各有千秋，但有一点可以肯定：高比特高取样技术制作的CD音质远胜16bit/44.1kHz录音格式制作的CD。

从目前的市场状况看，HDCD前景堪忧，甚至已经在发烧友和音乐爱好者中沦落为鸡肋的角色。HDCD刚推出时受到了大家的肯定，但由于受到日本厂商抵制以及缺乏DG、DECCA、飞利浦等国际唱片巨鳄的支持，加之欧美Hi -Fi器材厂商生产的带有HDCD编码器的高级CD机越来越少，因此逐渐失势。近几年采用HDCD技术的国产Hi-Fi CD机倒是很多，前两年炒得也较火，甚至许多几百元的国产DVD也号称支持HDCD解码（效果之差可想而知！）

单纯从音乐欣赏角度考虑，个人认为在低价位Hi-Fi CD机中HDCD功能显得无所适从。目前在发烧友中基本形成了"带HDCD解码功能的国产DVD、CD机均是入门级的骗人玩意的概念，虽然有失偏颇，但市场的否定决定了HDCD的未来将是走向灭亡的。

不食人间烟火的另类王者XRCD

导致HDCD市场推广受阻的最大原因之一就是需要带有HDCD解码功能的CD播放机“硬解压”。日本JVC公司的XRCD此时应运而生，并号称完美的16位CD。

在完全一样的音响系统上，XRCD很明显在透明度、高频的圆滑延伸、立体感与珠圆一滑的质感等方面，要胜过原版CD。好透明的声音，好干净的背景， 丝毫不带火气与毛边的乐器与人声，这是首次听XRCD者共同的印象。原来的CD都像有一层薄雾遮掩在聆听者与演奏者之间。XRCD如同一阵风吹散了轻烟，眼前一片通清明朗。

XRCD不同于HDCD，它不需要任何附加设备，在任何一部唱机上都能表现出CD的最高音响效果来。JVC开发的K2接口，包括了Mastering设备、制造工续、硬件与理论等多方面成果，数字讯号经过K2接口，最大的作用是降低时基误差既发烧友常说的Jitter失真。事实上唯有真正降低时基误差，才能得到正确无误的数字讯号，这也是K2接口的最大功效。在数字化过程中，JVC把讯号储存在Sony的PCM-9000 MO光盘上，最后一连串的K2编码，以及K2刻盘、压片，全由JVC位于横滨的工厂内进行，中间绝不假手他人。透过SDIF-2传输（Sony开发的数字传输技术，JVC认为比工业标准的AES/EBU更好），以及尔后的每个环节，JVC在时钟位准与电源净化上都下了很多功夫，确保数字讯号不受任何干扰。K2所用的20位，128倍超取样A/D转换，动态范围可达108dB，总谐波失真-96dB，有效频宽范围内频率误差小于0.05dB。在完全一样的音响系统上，XRCD很明显在透明度、高频的圆滑延伸、立体感与珠圆玉润的质感等方面，要胜过原版的CD。与一些粗制滥造的HDCD截然不同，XRCD绝无那种阳光夺目、高频过亮的现象，既拥有超越普通CD的解析力，又带来了更好的音乐感，那些乐器、人声的棱角被修整得平顺无比，难怪无数胆机（电子管功放）、LP（模拟唱盘机）爱好者也对其刮目相看！

XRCD共经历了三代发展，分别为XRCD、XRCD2和XRCD24。XRCD技术已得到业界的一致好评，而最新问世的XRCD2版本产品，更加强了XRCD系列忠实再现原音的优势。JVC公司为了保持XRCD品牌的优势，在选择母带品质上极为严格，而且对母带的XRCD再制作、刻母盘、压片等各工序都有严格的要求，加之技 术保密等原因，JVC公司严格规定只能在本公司的本土的定点制作室及定点工厂加工生产。由于这些特性，即使是以数码对数码的刻制母盘这样严格方式进行非法复制，加工时不使用XRCD技术，XRCD的优势也将毫无显现。因此XRCD又被称为是“不能被盗版的光盘”。其中笔者在亲耳聆听过XRCD2版《邓丽君十五周年》后毫不犹豫将其买下，酷似LP的那种不食人间烟火的声音让人足以忘却“天价”带来的肉痛！

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像笔者一样收藏了数百甚至数千张CD的音乐爱好者、发烧友不计其数。如今，我们不得不面对这样一个现实：CD（包括其增强版）、SACD、DVD－Audio已经逐渐形成三雄争霸的局面。作为消费者应何去何从？本文将与大家一起揭开它们的神秘面纱。

血统高贵的DVD-Audio

DVD-Audio是由DVD Forum Audio Working Group（WG-4）与International Steering Committee共同制订的规格。从外表来看，DVD-Audio同CD一样，单层单面DVD-Audio碟片可存储4.7GB的数据，大约是CD碟的7倍。如果以 CD 44.1kHz/16bit的格式存储两声道立体声的话，存储时间可达400分钟；如果用线性PCM 96kHz/24bit的格式的6声道，或是以难以置信的192kHz/24bit的格式存储2声道的声音，存储时间为74分钟。逼真的细节再生，意味着能够通过DVD-Audio获得完美的音响效果和真实度。

DVD-Audio不仅能够播放2声道的超高保真音响，还能播放线性PCM 最多6个声道的环绕声音响（96kHz/24bit）。超越CD的高音质和如同音乐厅般的全方位立体声环绕音效，实现了全新的音乐空间再生：DVD-Audio能够再现宛如坐在观众席上充满现场感的声场空间，让您感受置身音乐会现场的浓厚氛围气息。DVD-Audio引以为豪的最大192kHz/24bit的取样频率，可完美再现演奏现场的真实感。由于频带扩大使得再生频率接近100kHz（约CD的4.4倍），因此能够逼真再现各种乐器层次分明、精细微妙的音色成分。而且量子化比特数最大为24bit，确保了约100kHz再生频率的最大动态范围可达144dB。DVD-Audio实现了比CD高约1000倍的高解析能力。此高频分量确保可播放20kHz以上的音频信号（影响人在可听范围内的感觉）。由于能够把原音波形非常接近真实的记录和再生，所以不仅能够出色演绎各种高音乐器的固有音色并使其层次更加清晰分明，而且也使中低音乐器的声音还原悦耳，立体声效果更真实，声场方位感更明确。

目前DVD-Audio阵营软件的跟进速度不容乐观，加上日本公司的心不在焉，使得DVD-Audio仍显得曲高和寡，和SACD的高歌猛进形成强烈反差。

未来音频之王的SACD

SACD即Super Audio Compact Disc（超级音乐压缩光盘片）的缩写。它是由索尼和飞利浦公司（原先开发出CD光碟的两家大公司）再度合作开发的新一代数字音源格式。相对于HDCD、XRCD甚至DVD-Audio的“换汤不换药”，SACD可谓音频届一次翻天覆地的革命。虽然SACD和CD均采用120MM直径碟片，但SACD的信息容量已大大增加，由CD的650MB增加到4.7GB+650MB或8.5GB。

SACD是一种新型的光盘，它不是CD格式，光盘结构大致与DVD，播放面有单面和双面，信息层有单层和双层，播放时需使用SACD专用的播放设备。目前市场上的SACD光盘较多采用单面双层结构，一层是0.6mm基片上储存16bits传统CD格式的信号，可与CD兼容，另一层是0.6mm基片高密度的半透明层，储存SA CD格式的信号，再将两片基片像DVD盘片那样粘合而成。这种光盘可以在普通CD播放机上播放，也可以在SACD播放机上播放，当然，两者的音质是有差别的。

SACD核心技术采用DSD（DIRECT STREAM DIGITAL），即直接流数字编码技术（简化音频编码及解码过程），与CD、DVD-Audio的多bit录制原理有根本的区别，它的频率范围和动态范围均优于CD。与CD所采用的线性脉冲编码调制PCM PULSE CODE MODULATION相比，DSD采用1BIT量化精度，对录音信号作连续脉冲调制直接录音，而它的取样频率又高达2.8224MHZ，是CD的64倍，因而不需在录音和放音过程中附加滤波器，减少了数码处理过程中的失真。

由于信息数码处理过程中失真的减小，SACD输出的音频信号与输入的模拟信号非常接近，重放频带宽度达100KHZ，是CD格式的5倍，动态范围也由CD的98DB提高到120DB。此外SACD采用PSP PIT SIGNAL PROCESSING，即PIT信号处理技术对版权进行保护，防止盗版和非法复制。SACD采用的PSP保护技术包括不可见水印，可见水印，内容加密等。理论上，SACD的频响可延伸至1.4MHz，然而在实际应用上则限制在100kHz之内。1bit系 统是利用串联的数字比较器传达各音频信号取样电压与设定值的差异，其优点是1bit数模转换器仅需使用一个低通滤波器，在硬件方面的技术要求远比多比特的转换器更为简单，但仍能获得高保真的原音重现。SACD可以同时记录74分钟六声道的音乐，以及兼有两 声道74分钟的CD音乐，以便与目前的CD唱机相兼容。目前唯一能与SACD相抗衡的是DVD-Audio，但其格式仅是原来CD与DVD格式的扩充而已，亦即其取样率/量化精度由原来CD的44.1kHz/16bit向上提升，变成从二声道的最高取样率192kHz/24bit直到六声道的96kHz/24bit等。

SACD与DVD-Audio比较，两者原理虽然不同、电路也各有差异，但都比传统CD的音质改善甚多，而就技术指标而言，SACD和DVD-Audio可谓旗鼓相当。它们彼此最大的区别就在于1bit和24bit的数字技术应用上的不同，因而两者之争至今也无法统一。但就目前的情况而言，SACD始终保持着领先的地位。SACD阵营目前已得到多数Hi-end厂家支持。软件支持方面SACD也明显走在了对手前面，DG、拿索斯、Telarc等近期均有大批SACD软件上市。值得一提的是现在的SACD软件均含有CD播放层，即使用普通CD机亦可播放，这对于DVD-Audio阵营来说又是一个优势了。笔者个人认为SACD最有可能继CD之后成为纯音乐欣赏制式的王者，而DVD-Audio似乎更适合多声道的AV玩家。



后记：
HDCD、XRCD只不过是延续CD生命的缓兵之策，DTS CD、SURROUND CD等更只能沦为概念化产品。DVD-AUDIO和SACD二者该选谁？从技术层面看两者各有千秋，从软件和推广来看似乎SACD更占上风。最终的胜者必将是市场和成本的选择。

reedliao

好文！
上了一节很好的镭射唱片的科普课
不过文中有些观点还是有待商榷

georgermichael

音质和价格

暴走之苍炎

受益匪浅  怎样权衡 看各位烧友的心态了

canicula

从技术进步的角度看，一般来说新技术的目的都是要记录下更多的声音信息，以便还原接近真实的声音。其实我一直觉得录音技术比回放技术发展的更快。