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标题: HDCD概念（转贴） [打印本页]

作者: rmb 时间: 2003-2-26 11:40:36 标题: HDCD概念（转贴）

HDCD规格的省思

为了达到HDCD宽广的动态，Pacific Microsonics公司所有使用PMD100的厂家作了个阻制-播放非HDCD的唱片时，要将音量衰减6dB 。对大部份的设计者来说，最简单的方法就是在数位滤波部份作手脚，播放一般CD时，从数位部份衰减6dB。更清楚的说，这时解析力会减少一个位元，意味着动态和解析力会退步。尽管各厂家都声明降低6dB之后的PMD100晶片声音还是比相容的NPC晶片好，但我们还是纳闷：为什么不能精益求精，解除这6dB的限制？到目前为止，我所知道的只有Mark Levinson和 Classe 是在播放HDCD唱片时将类比增益加上6dB，就不用降低这一个位元。而这两个产品虽然我自己没能听到，在全世界却是一片叫好，是否这意味着这个规定限制了一般唱片皂播放的品质，而造成大家认为HDCD好声的错觉？
　
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HDCD的创史者

于1976年成立的RR(意为“参考录音”）典范录音唱片公司。RR唱片公司作为一个独立唱片品牌，始终致力于开发运用当今最高水准的录音技术。HDCD正是RR公司不断取得的技术进步的最新的一个例子而已。HDCD的成功应归功于RR公司的凯斯庄逊教授（Keith O. Johnsn),RR公司的录音均由他制作，使用他亲自制造或设制的录音设备。庄逊教授最新开发出来的技术是他和麦克尔.弗劳莫一起发明的HDCD技术，即（高清晰度兼容数码）。这是CD诞生以来录音技术最重大的进步，它运用心理声学原理，取得突破性进展，使更多音乐信号能被编码保存在CD中。RR公司正是第一家生产发行以HDCD编码的录音唱片公司。
　
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HDCD技术简介

太平洋音响软件公司的HDCD（高清晰兼容数码CD）数码录音技术运用了一套复杂的编码/解码系统，大大地减少了数码录音过程中普遍存在的[添加失真]和[丢失性失真]，而且又与现有的CD格式兼容。采用HDCD技术制作的CD在普通的激光唱机上播放时具有更高的保真度。只要在一台普通的激光唱机上加入一块HDCD解码芯片，采用HDCD方式编码的CD将给我们带来前所未有的高保真音效。更奇妙的是，装上HDCD解码芯片后，连未经HDCD编码的普通CD的音质也能显著提高。
HDCD技术的高保真音质是怎样达到的呢？原来，它先找出存在于数码重播过程中的不明原因的失真来源，再加以纠正。数码重播的失真源之一是来自模拟数码转换以及数码模拟转换这两个人工环节所引起的[添加失真]，其二是来自目前录制的标准：44.1千赫、16比特PCM取样所引起的[丢失性失真]。HDCD技术有效地消除了[添加失真]——同时又将[丢失性失真]中丢失的信息加以补偿。因此，以HDCD技术制作出的录音在解析度和失真度上，都足以和最优秀的模拟母带相媲美，甚至更有过之。同时，它又能和现存的激光唱机和家庭音响系统完全兼容。HDCD技术的主要关键在于它的编码器中。这一编码器已经能被做在一块成本低廉的集成电路芯片中。
专业HDCD编码/解码器符合AES/EBU工业标准，与所有的44.1千赫、16比特PCM数码录音设备兼容，并能与20或24比特编辑系统及数码工作站兼容，包括流行的[音响解法公司]（Sonic Solutions)的产品。
从技术上说，HDCD技术的流程可以这样加以描述：模拟声音信号先被读入HDCD编码器，在编码器中被转换成相应的数码信号，而且在这一转换中，取样频率高于44.1千赫，字节长于16比特。因此，这一高解析度的数码信号包含着比普通CD上的信号多得多的信息。接着，运用DSP技术（用到11块摩托罗拉56000系列的处理芯片）对这一高解析度信号进行连续性的实时分析，以便确定在那些多包含的信息中，哪些才是人耳能感知到的。这一分析过程至关重要，运用了太平洋音响软件公司根据心理声学和人听音原理而开发出来的特殊算法。
一旦人耳能感知的那部份高解析度信号被找出来，HDCD编码系统用两种方法将此信号压缩成常规的16比特、44.1千赫线性PCM信号。一部份信息被直接编码成线性PCM数码信号，另外一部份被编码成隐藏的控制信号。这部份隐藏的控制信号是听不见的，对可闻的声音信号也没有任何影响。当经过HDCD编码的声音信号在普通的音响系统上播放时，隐藏的控制信号就起作用了。它告诉HDCD解码器，这一信号是经过HDCD编码的特殊信号，从而启动解码器的解码功能，精确地还原出高解析度的信号。这一信号随后以20比特、8倍超取样的方式输出到激光唱机中的数码模拟解码器。由于HDCD解码器取代了常规的单片数码滤波器，在播放普通的CD时，它也起着数码滤波器的作用，而且性能较一般的数码滤波器更为优越。

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HDCD技术的优点

13年前，当激光唱片出现在大众消费品市场上，它采用的44.1千赫、16比特PCM格式是受当时硬件水平的限制和成本的控制，不得已而为之的。从那以后，数码录音技术有了翻天覆地的变化。然而，由于所有的激光唱机、激光唱片、数码录音设备都是照这个老格式制作的，整个录音圈仍采用着13年前的那套老格式。尽管新的格式从技术上说已完全可以投入使用，但积重难返，不管新技术多么优越，都不可能动摇现存老格式的巨大根基，因而迟迟不能进入市场。在专业录音圈内或音响发烧友中，仍有一部分日坚持认为，现有的数码录音格式不能记录足够的信息，重播音乐的标准性不够。一个具有讽刺性的事实是，许多30年以前的模拟录音或黑胶唱片比现在的先进的数码录音更有活生感，更加逼真。，许多人担心，在将来的人看来，即使现在最优秀的录音工程师们的天才也远非完美。
HDCD技术解决了这一令人左右为难的问题。它是一种比最好的模拟录音更逼真、忠实的数码录音技术，但同时又能与现有的数码音响系统兼容。这一技术很容易就进入了音响市场，因为它没有废弃现有的音响系统。唱片公司马上能从中得益。它使用HDCD技术能制作出音质更为优异的录音，使它们的产品更具商业价值。现有的数码录音、光学制模技术、CD压片设备都能继续延用。不会因HDCD而废弃。同样，激光唱机和解码器的制造商将会运用HDCD技术制造新一代产品，并从中得益。由于 HDCD的音质更高，制造商们从中所获的利润也会比生产现有激光唱机的利润更高。这些运用HDCD技术的产品会得到消费者的欢迎，因为他们亲耳听体验到了HDCD给音质带来的进步。在普通的激光唱机上播放HDCD编码的唱片时，音质有提高，在加装了HDCD解码器的激光唱机上播放普通CD时，音质也有提高，在装有HDCD解码器的激光唱机上播放HDCD编码唱片时，音质更是突飞猛进。对音响发烧友和普通消费者来说，HDCD技术使他们能享受到更逼真的音乐，如果他们的激光唱机安装了HDCD解码器，这一享受将更趋完美之境。有了HDCD技术，录音师能捕捉到音乐表演中的更多细节，更忠实地重现音乐软件公司感到无比骄傲，因为这一技术将把伟大音乐家们的天才表演完美地保存下来，并传播到天涯海角。
　
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HDCD技术的前景

激光唱片是当今最主要的音响传播媒体，由于现今世界上所有的激光唱片和激光唱机都是根据老的格式制作的，无法从根本上加以改动，看来至少在未来十年内，现有的格式仍将一直延用下去。假如HDCD技术能得以广泛应用，克服现有格式的种种缺陷，那么这种可能性就更大了。一旦低成本的波长更短的激光二极管被发明出来，能更精确地读取光学信号，播放时间更长的CD或数码影碟会很快进入市场。HDCD技术将会与这些产品直接兼容，并使之受益。最近，几种运用数据压缩技术的数码音响格式出现在市场上，但都不能与现有的CD格式兼容。这些技术包括何兰飞利普公司的DCC（数码合带）、索尼公司的MD（微型唱片）以及几种DAB（数码广播系统）。最近由专家推行的对DCC和MD的一项调查表明，DCC和MD的音质比CD还不如。既然如此，考虑到现有的大量激光唱片和激光唱机，我们不得不认为DCC和MD不会在市场上取得大的成功。它们的主要优势在于能在家庭中方便地录制音乐。对CD的使用者来说，这一功能只有CD-R才能实现，但CD-R只能录一次。（可反复擦录的CD-R很快就会出现了。）无论如何，DCC、MD、DAB和其它新产品，不管是否使用了数据压缩，都以线性PCM录制的母带为音源，因此HDCD都有用武之地。展望将来，无论数码音响系统将会采用何种形式，数模转换过程中的一些基本方面是不会变的。由此可见，HDCD技术的广泛实用性意味着它能对任何形式的新产品作出贡献，决不会被淘汰。
　
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HDCD技术的表现

HDCD技术的表现可以从两方面加以衡量：音响质量、与现有音响系统的兼容性。太平洋音响软件公司在发展这一技术的过程中显示出了它的雄心壮志。这就是，在整个 HDCD技术的运用过程中，从编码、录音、重播到解码，音质水准不允许有任何可闻的降低，与原始录音保持严格一致。现有普通CD的制作过程是这样的：模拟母带被送入标准的44.1千赫、16比特的录音/重播设备，加以转换，结果是，处理后转换出来的数码信号又干又硬，无法与模拟母带相对比。即使是第一代HDCD的声音也比它好得多。经过多年的实验和改进，太平洋音响软件公司终于达到了它的最终目标。由于HDCD技术的共同发明人凯斯.庄逊本人是一位录音师.为[RR]、[喇叭花]等唱片公司制作了很多备受推崇的录音，太平洋公司得以任意使用庄逊先生的模拟母带，作为音质参考的标准。这些模拟母带是用一台由庄逊先生亲自设计的录音机上录制的。它的调制噪音极小，不饱和的高频响应超过40千赫。在录音时，还使用了经庄逊先生设计改装的特制电容式麦克风。这样制作出来的录音可以说达到一当今世界的最高水准。为了鉴听的需要，一台由壮逊先生设计的速度极快的放大器（频宽达2MHz）推动一对高解析度的使用陶瓷球顶高音单元的鉴听扬声器，通过不会产生任何可闻噪音的低损耗切换开关，对直接馈入放大器的模拟母带和在怀入放大器以前先经过HDCD数码录音/重播系统的母带进行即时对比。今天，即使是庄逊先生那样听觉灵敏，而且对自己制作的录音了如指掌的[金耳朵]，也听不出这两种声音的区别。此外，在技术开发的每个环节中，未经解码的HDCD录音也经过仔细的鉴听，以保证在普通设备上播放时，它也能有优良的、毫无数码声的重播效果。应该指出的是，这一技术开发对数码系统来说具有双重的难度，因为一般来说，数码处理后的音质总要比原始的模拟母带有所降低，我们又做了这样一个实验；用同样的麦克风，接入两套录音系统，一套是模拟式的，用模拟母带，一套是数码式的，用HDCD数码母带，将模拟母带和HDCD数码母带对比，结果竟然显示：数码系统的表现更好！
　
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HDCD技术的竟争对手

在HDCD技术以前，家用数码音响系统的音质一直不断进步中，但这些技术进步都仍维持着现有CD的格式，到目前为止，市场上仍没有一种音响系统从根本上改变这一格式，有趣的是，CD的发明人之一索尼公司以前曾为了商业宣传的需要把CD吹捧成[永远完美的声音载体]，现在却公开承认了现有CD格式的缺陷，并推出了一种名叫SBM（超级比特程序）的新技术。索尼宣称SBM技术用20比特对声波进行取样，然后用噪声整形算法把20比特信号转换为16比特信号，因而能大大提高CD的保真度，降低噪音和失真。事实上，索尼公司采取的这种噪声整形技术早已在HDCD技术的研究过程中被充分探讨过，最终没有被太平洋公司所采用，因为它不能使音质有足够的提高，SBM技术谨谨提供了比一般录音稍好的振幅解析度，和它比较，即使是未经解码的HDCD录音也在振幅解析度和频率解析度上远远胜出，并且还能消除 SBM未能消除的其他各种添加失真。

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