HDCDDSDSACDXRCDLPCDK2HD比较Word下载.docx

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　　由于受当时激光唱盘容量和芯片技术的制约，量化采用了16bit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44.1kHz/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，44.1kHz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（Subtractivedistortions）。

由于原始模拟信息是无限连续变化着的。

而激光唱盘上的信息是将这些原始信息分成65536个阶段进行记录的。

16bit的CD录音为完善信息只得把处理阶段之间的声音四舍五入，加到上一阶段或下一阶段中去。

这样一来，CD所含有的信息即使能够完全复原也与原来的声音相比有误差。

　　如果量化的精度高，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（additivedistortion）。

　　做为数字音响的一个特例，VCD所表现的音质更是典型的数字运算后得出的结果。

它较之普通CD唱片放音感觉更为空洞缺乏细节和层次，高音尖刺感更突出，这是因为VCD为兼顾图像声音信息能够在一张12cm的光盘上重放，对图像和声音信息利用人耳的掩蔽效应忽视了那些人们不易察觉的信息，对数据进行了大量的压缩和编码重组，其过程为一大幅度减法运算，其最终结果是形似而神少。

　　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。

　　如要改变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。

HDCD技术则是这类方案中一个成功而成熟的典范。

　　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。

在世纪末，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，无论是同价位产品的A/B切换对比还是追求音乐韵味的发烧友，LP仍是最佳选择。

但时代是需要进步的，如何改进普通CD的音质、如何全面超越LP的音质尤其是LP的音乐生命力成为新的课题。

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。

一.延续CD发烧生命的使者

1.壮志未酬身先死-HDCD

HDCD的全名是HIGHDEFINITIONCOMPATIBLEDIGITAL，中文名是高清晰兼容数码CD。

HDCD诞生于著名的美国太平洋音响软件公司，自1986年起开始研究，至1992年终于开发出一套复杂的编码技术从而提高了CD的音质。

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CD唱机甚至盗版CD上看到HDCD的标识，可到底什么是HDCD呢？

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16BITCD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。

如果对HDCD比较感兴趣而自己的CD播放机又支持HDCD解码的话，可以视听以下三张CD作为参考：

1.FIM（FirstImpressionMusic）AudiophileReference4（见图1）以HDCD技术加上24K金CD作为主打招牌的"

一听钟情"

公司曾是HDCD技术的坚定支持者，AudiophileReference则是HDCD中招牌的招牌。

2.RR（ReferenceRecoding）TUTTI！

（见图2）国内俗称"

无敌天碟"

的就是它了！

既然敢称为"

参考级录音"

，当然是实力非凡了，不但录音靓到极点而且动态范围之巨大骇人听闻，如果自认为器材够档次却从没试过这张碟的话，恐怕会被人笑话的哦。

3.马可波罗公司的吕思清版《四季》（见图3）中国小提琴大师吕思清用6把价值上亿的名琴演绎维瓦尔第的传世名作，加之马可波罗公司顶级的录音器材、24K金盘、HDCD技术辅佐，造就了这张演录俱佳的发烧名盘。

　　缺点：

什么样的人需要HDCD？

！

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-FiCD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！

）……笔者前些年购买过2款国产HDCD播放机，分别为山灵CD-S100（见图4）和原创A9（见图5），单纯从音乐欣赏角度考虑，个人认为在低价位Hi-FiCD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。

2.叫好不叫座的另类王者-XRCD

上文提到，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。

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-9000MO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！

"

不食人间烟火"

XRCD共经历了3代发展，分别为XRCD、XRCD2和XRCD24，其中笔者在亲耳聆听过XRCD2版《邓丽君十五周年》（见图6）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200元／张的"

天价"

带来的肉痛！

一、什么是HDCD?

　　HDCD即HighDefinitionCompatibleDigital（高解析度兼容性数码技术）的缩写，它采用一种新的录音技术，在将母带上的模拟音频信号送入HDCD编码器的时候，以超过传统CD制式44.1KHz，16bit的高解析力编成数码信号，此时产生的信号将多于普通CD所能容纳的信号，高兼容高解析度的HDCD

HDCD简述

　　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PacificMicrosonics公司推出了具有专利保护的HDCD录播新技术，它的英文全称是HighDefinitionCompatibleDigital，译为高解析度的CD。

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。

HDCD的编码与制造

　　针对传统CD录音格式的局限与不足，PM公司的两位HDCD创始人，KeithO·

Johnson录音师和MichaelW.pflaumer计算机专家在多年音响制作中，查找并证实了对CD音质影响的几个关键因素，并提出切实可行的解决方案。

　　HDCD技术是在前期录音制作中即重视所录制信号的完整和精确性，采用高于常规两倍的取样频率88.1kHz对模拟信号进行采样，以最大限度地展宽高频响应，减少缺损性失真，高的采样率也为HDCD编码运算留足了空间。

　　用24bit量化其取样值为1677216个，它比16bit系统高出256倍，采用高位元处理技术可以提高处理精度，降低量化误差，增加动态范围至120dB。

　　在模拟至数字信号转换过程中，HDCD技术十分重视转换精度，尽量减少串音和处理的稳定性，其能够达到的指标为转换精度百万分之一，失真分量<

－120dBfs。

　　这个高精度、宽频带的数字信号构成HDCD编码制造的基础，其数据信息量十分庞大。

用常规CDPCM编码格式无法将其容纳。

如要在普通CD机上兼容播放，需经特殊运算编码方可。

　　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、24bitCD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。

　　那么HDCD技术又是怎样制作与普通CD兼容的高清晰度唱片呢?

　　取样频率转换。

首先对88.1kHz取样数据进行动态转换，这是HDCD技术一大特色。

它采用多个数据插值滤波器经分析系统做动态控制，这个系统实时分析信号频带宽度，波峰能量和高频信息，以高分辨信号精确控制滤波器的波通特性。

执行结果使得即使变化为44.1kHz最后采样率，其频宽在16kHz～22kHz变化仍然很少。

该系统有超越44.1kHz取样率的记录，能够反映声音的每个精细微妙的变化。

　　振幅分析。

HDCD技术另一特点就是对振幅进行了有效控制，由Decimation滤波器传送的是一个24bit/44.1kHz的信号，为了容纳这个信号，编码器在这一级被精确地进行振幅解析和增益控制量化编辑为20bit然后再分配到16bit格式中运行。

　　自然界的音响变化范围是很宽的，突响的声压能造成记录设备瞬时过载出现削峰现象，在模拟磁带记录过程中采用电平压缩方式以避免磁带的饱含失真，而对于一个数字记录系统过载可导致出现不必要的量化误差（数据碎片），同样会对音质产生影响。

为此普通A/D转换器设备都有一个绝对最大录音电平（0dB）以保证峰值不削波。

HDCD采用独特的振幅编码技术，可获得比常规数字记录多出一个比特（相当于＋6dB）的容量来处理大动态信号。

由于采用数字运算处理方式，这个扩展信息能以精确稳定的特性控制重放设备的译码器复原。

加上数字处理特有的“超前处理”（Lookahead）能力，所以系统能在一个大信号开始前瞬时恢复增益，提供更大信息容量避免信号瞬时过载。

　　对于这个一个比特的信息扩张量，何时操作受制于HDCD的隐含控制码（稍后讲到），对于普通CD播放，信息无变化，而用HDCD译码器播放，则可在隐含码的控制下，信息准确膨胀，达到大动态播放的目的。

　　高频扰动技术（Dither）。

采用高频扰动技术，可提高量化信号的分辨能力，使之量化器的非线性变换特性得以改善，降低低电平信号的谐波失真，而且有可能重现低于量化差值的信号。

但如添加不当，高频振荡（dither）将会变成真正的添加噪声。

HDCD技术采用了改良的高频扰动技术，使得音乐细节更为丰富而噪声低不可闻。

　　HDCD隐含控制码。

对于HDCD的最后量化操作部分，为准确控制HDCD编码记录的超量信息在解码器上精确播放，特设置一相关的控制代码，这个代码被插入数据记录的字组段中的最小有效位LSB位，如被普通CD机播放该码为隐含而不被激发。

由于所处的特定位置且只占LSB位元的1％～5％，对于CD音质的影响弱不可闻。

当用HDCD解码器播放时，系统可准确捕捉该隐含码并用来激活主要数据通道的信息，使得信息量膨胀，得到数倍于普通CD格式的信息输出，经DA转换即可获得大动态、细节丰富、高信噪比的模拟音频信号。

　　为避免误码操作，HDCD采用在主副通道设置双重代码同步计时器，这样它与该字组段中的主要信息相伴而生时序不会错位。

只有在隐含码与主要相关代码呼应时，主通道选择数据才有效，否则取消解码操作。

　　模拟音频信号经缓冲器低通滤波后，先进行模数转换，并用一个高频扰动信号对ADC实时控制，量化产生88.1kHz、24bit数据流，该数据流向主副两通道，主通道信息被延迟存储，而副通道信息相对于主通道提前一个分量进行数据分析产生控制信号，该信号动态控制数字滤波器做取样率变换，振幅编码和增益控制。

最后由微处理器将分析、滤波、数据再格式化容易被漏失的信息分离（这些信息可能涉及到音色、声场、微细声音），与控制码一起组合生成隐含码被插入主通道音频数据LSB位，经高频扰动处理后再量化为16bit/44.1kHz标准CD格式输出，完成全套HDCD编码过程。

HDCD的解码过程与PMD100

　　HDCD的解码操作是编码过程的逆动作。

设计目的是在DAC的数字滤波器部位用HDCD解码专用集成电路取代，完成HDCD信息解码及超取样数字滤波双重作用。

　　解码器首先检测数据流中的LSB位中是否携带有HDCD隐含码，如有则按照隐含码的连续指令激活主通道音频数据信息使之膨胀，恢复在编码过程中对数据信息的压缩。

由于隐含码的控制，可准确地对波峰进行适时扩展，对低于平均电平值的信息做适当的增益下减，因此HDCD方式可获得高于常规的大动态及小信号的高清晰度。

　　作为HDCD的唯一解码芯片是美国PMI公司生产的PMD100，该芯片需经授权使用。

它是一个28脚DIP封装的大规模集成电路。

　　当PMD100接收到输入数据为HDCD编码方式则自动转换到HDCD解码格式下工作，并在其27脚输出电流驱动LED发光管做状态指标。

当非HDCD信号时，信息数据被接收做常规超取样数字滤波处理，因此该器件有双重特性。

在做普通CD格式数字滤波器使用时该器件特性也相当优良，通带纹波从0～20kHz不超过0.0001dB，阻带衰减>

120dB。

　　该器件的其它特性为：

　　·

具有2、4、8倍超取样数字滤波

可接受24bit输入数据及同精度处理

可按受32～55kHz任一输入取样频率

输出16、18、20及24bit不同数据格式

具有数字去加重功能

可用0.188dB步长进行数字音量控制

时钟频率为256fs或384fs可选

具有软、硬两种静噪方式

提供硬件设定及程序方式两种控制模式，

提供8种不同类型的高频扰动模式以适应不同类型的DAC

提供恒定输出时钟到DAC，即使输入数据和主脉冲都丢失也能保证DAC输出无偏移和产生脉冲的可能

　　解码芯片PMD100的管脚排列与一些顶级数字滤波器有相似之处，如SM5842、SM5803、DF1700等，因此在有上述滤波器的DAC或CD机上，通过稍加改动就可将普通CD机或DAC改为具有HDCD解码功能的处理器了。

二、SACD简介

　　SACD全称叫SuperAudioCD，是超级音频光盘系统，它是由索尼和飞利浦公司合作开发的一款具有全面取代CD音源实力的最新格式的数码系统。

SACD采用DSD数字录音技术，它的频率范围和动态范围均优于CD。

SACD是一种新型的光盘，它不是CD格式，而类似DVD光盘，播放时需使用SACD专用的播放设备。

　　SACD光盘结构大致与DVD相似，播放面有单面和双面，信息层有单层和双层。

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SACD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的技术指标远优于CD，而与DVD-Audio相似。

SACD的核心技术是DSD（DirectStreamDigital直接数据流），它与CD、DVD-Audio的多bit录制原理有根本的区别。

DSD的技术要点

　　DSD的技术，简单地讲：

它是将信号以2.8224MHz采样、经多阶Δ-∑调制，输出1bit信号流。

　　多阶（如：

7阶7thOrder）Δ-∑调制器，运用负反馈，将信号与上次采样的波形进行比较（差分运算），“大于”便输出“1”，“小于”便输出“0”。

利用求和器将波形在一个采样周期中积累，以形成下次的比较波形。

Δ和∑则分别是差分和求和的含义。

由此可见，1bit信号流是相对值，而传统的PCM记录的量化值是绝对值。

　　是一个正弦波经多阶Δ-∑调制后1bit数据流的示意图。

图中显示，正半周，振幅越大，出现“1”越多；

负半周，振幅越大，出现“0”越多。

这个图让我们想起扬声器发出的声波在空气中传播的情形：

正半周，纸盆推出，压缩扬声器前方的空气，使空气密度增加，振幅越大密度也越大；

负半周，纸盆拉回，使空气密度降低，振幅越大，密度也越低。

由此可见，1bit信号流竟然反映的是原始的模拟信号作用于扬声器后声音在空气中形成的疏密程度！

目前，有的公司已经在研究开发数字功放和数字扬声器，希望将1bit二进制的数据经过数字功率放大器放大后，直接提供给数字扬声器，数字扬声器既是一个简单的低通滤波器，又是将电能转换为声能的换能器，这样，不但简化了结构，而且提高了重放性能，相信不久以后，我们会看到这种数字器件的实际应用。

　　与传统的PCM信号比较，1bit