关于音乐CD实在是有太多可以聊的东东了,这个在1982年由索尼(SONY)和飞利浦(PHILIPS)共同制定于红皮书的储存媒体既便于携带,音质又比录音磁带好,流行至今毫无颓势。关于它的规格有许多有趣的故事,如为什么一张标准长度的音乐CD是74分钟呢?传说这是因为设计者想要把贝多芬第九交响曲存进一张音乐CD中,于是开始估计音乐CD的直径。另一种说法是著名指挥家卡拉扬(Herbert von KaraJan)的要求,因为卡拉扬指挥的贝多芬第九交响曲总长度大概在68分钟左右,而一般的版本大概在65~74分钟。还有一种说法是索尼当时的总裁大贺典雄所决定的。
其实这涉及到的环节非常复杂,我们必须从音乐CD的信号储存格式说起。首先要引入的名词是BLOCK(区块),音乐CD每秒钟的信息被分成7350个区块。每个区块内有588Bit信息。可是这588Bit无法全部用来储存有意义的信息,因为过度密集的凹凸变化会增加硬件设计的难度,且音乐CD是以由凹变凸和由凸变凹定义为1,1是无法重复出现的,因此每14个Bit中只有8个Bit是有意义的,这就是EFM(Eight to Fourteen Modulation,8-14调制编码)原理。除去14Bit中6Bit无意义的信息,每个区块剩下336Bit(588×8/14),再除去72Bit的同步(SYNC)与合并(MERGE)信息,还剩下264Bit,换算过来等于33bytes(264/8)。在这33个数据byte中,只有24bytes的音乐信号具有实际意义。这样,每个区块就有192Bit(24×8),由于音乐CD以16Bit记录信息大小,因此每个区块有6个立体声采样点信息(192/2 /16)。记得前面说过每秒钟有7350个区块吗?由此可以得知每秒钟有6×7350=44100个立体声采样点。
音乐CD的每个区块中还有1个sub-code byte。在光盘lead-in(导入)区域内的sub-code记录了这张音乐CD有几个轨道,总长度多少;在音轨部分的sub-code则记录了从这轨开头已经经过了多少时间,从第一轨开头又经历了多少时间,音轨是二声道还是四声道(不过从来没听说过四声道的音乐CD),是否允许复制,以及该音轨是否经过Pre-emphasis(预加重,内容请参看上期相关文章)处理与纠错。另外sub-code也可以用来记录该音乐CD的UPC(Universal Product Code,通用产品编码)与该音轨的ISRC(International Standard Recording Code,国际标准录音编码)。ISRC由IFPI(The International Federation of the Phonographic Industry,国际唱片业协会)统一发放,前两位英文代表国名,接下来三位英文为发行者,最后五位是数字。
别给这个产品名称给吓倒了,HDCD本质上还是CD,放到一般的CD播放器中播放完全没有问题。HDCD是Pacific Microsonics的创始人Keith Johnson和Pflash Pflaumer于1995年提出的规格,其技术本身也包含从20Bit的原始母带Dither(抖动,请参看名词解释)至16Bit的技术,但其独特的地方在于比Dither能更有效地利用CD的第16个Bit(LSB,Least Significant Bit),它不但用Dither技术处理LSB,使得音质比一般CD好,甚至将LSB以固定的数字排列,当作是一种指令,这种指令在一般的CD播放器上没有作用,可是在具备HDCD解码芯片的CD播放器上,这些特殊的指令就可以改变声音的特性,例如增加某频段的音量,提升整体动态范围,或是调整音场。这些“佐料”使得声音听起来细节更多,定位更加精准,这正是HDCD的特色。HDCD的技术并非限于音乐CD,在DVD-Audio上也有发挥的空间。目前HDCD的技术属于Microsoft(微软),Windows XP操作系统内部的Windows Media Player 8.0就有识别HDCD的能力。
我们通过一个比喻来让大家了解Dither:我们通过手指间的细缝只能看到眼前部分的图像,但是如果前后挥动手掌,就可以通过不同时刻看到的整个图像的各个部份,从而在大脑中建构出完整的图形信息,这就是大脑神奇的地方。Dither与此类似,但不是简单的理论就可以说得清楚的。在众多的Dither技术中,索尼(SONY)公司的SBM(Super Bit Mapping,超级数码映像)、LIVE STUDIO RECORDINGS的ULTRA MATRIX PROCESSING(超级矩阵处理)都是专攻20Bit转16Bit的技术。Dither的数字音讯处理用途非常广泛,凡是两个波形的相加、振幅的缩放、Normalize都会用到。现在的录音室已经发展到24Bit录音,在这个音乐CD还是主流储存媒体的时代,Dither还是非常重要的技术。顺便提一下,在影像处理领域,将24Bit的全彩图像以16Bit的高彩画面显示也会用到Dither的技术。