什么是HDCD?

　　HDCD即High Definition Compatible Digital(高解析度兼容性數碼技術)的縮寫，它采用一種新的錄音技術，在將母帶上的模擬音頻信號送入HDCD編碼器的時候，以超過傳統CD制式 44.1KHz，16bit的高解析力編成數碼信號，此時產生的信號將多于普通CD所能容納的信號。

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　　CD規格帶來的問題

　　12cm的CD激光唱片問世至今已十幾年的光景了。由于它許多特有的優勢如：小型、容易保存、頻響寬、信噪比高、動態范圍大，至今仍是HiFi設備的主要音源。隨著人們鑒賞力的提高，CD音源固有的缺陷也日漸突出。同傳統LP唱片相比，CD所播放的聲音總有一點生硬感，細節少，臨場感欠缺。

　　對于CD這種固有缺陷，得從CD當年制定的紅皮書規格說起。

　　限于當時微處理技術軟硬件的限制，1982年2月發布的CD DA激光唱盤紅皮書標準做了如下規定：唱盤直徑120mm，盤速1.2m/s，調制方式EFM，誤碼校正CIRC，數據速率0.6Mbps，數據量 0.7GB。如要將變化著的模擬音頻信號記錄到這張光盤上，首先要對模擬信號進行采樣，其重現信號波形的條件基于香農定理：設信號帶寬為Bw，采樣頻率為 fs，如滿足Bw<=fs/2的條件，即可完整重現原波形。基于人耳可聽到的最高頻率為20kHz這一研究結果，CD的采樣頻率為44.1kHz，將采樣所得的采樣值相對于振幅進行離散的數值化操作(即量化)，就可得到一系列的脈沖串，再加上CIRC糾錯碼、同步信號和地址信息之后， 再經EFM格式調制后所得到的數據信息即可灌制到CD唱片上了。

　　由于受當時激光唱盤容量和芯片技術的制約，量化采用了16bit操作，其能夠表現的動態范圍D為D=20lg2+1.76[dB]=98dB(n=16)，這就是CD的理論動態范圍。

　　20kHz的頻響，97dB的動態范圍再加上低不可測的抖晃度，使得激光的唱盤在數字音響領域中大放異彩，很短的時間內即成為HiFi放聲設備的重要音源，以致人們毫不猶豫地拋棄了磁帶和膠木唱片。但是，隨著數字音響進一步深化和探討。這種44.1 kHz/16bit的記錄格式其缺陷已日漸突出。

　　首先，44.1kHz采樣率是影響音質、音色的第一要素，44.1 kHz 的采樣能夠完整重現一個20kHz的正弦波，卻難以完整重現一個7kHz的非正弦信號。這是因為非正弦信號可分解一個基波加上二次三次…諧波組成。雖然基波能夠重現，但三次以上的諧波在D/A轉換后可能丟失或畸變，至使最終得到的波形與原始信息產生差距，造成音色的變化。

　　當時的認識和條件制約，激光唱片的數據信息記錄格式定義為16bit其能夠實現的理論動態范圍為 98dB，實際上為留有一個安全裕量，以免出現強限幅，尚不能完全用足16bit，加上錄制編碼至解碼過程的丟失，使得動態范圍難以突破96dB，這對于 表現古典打擊樂(118dB)顯然不夠。這是人們發現的數字音頻所特有一種失真―缺損性失真(Subtractive distortions)。

　　由于原始模擬信息是無限連續變化著的。而激光唱盤上的信息是將這些原始信息分成65536個階段進行記錄的。16bit的CD錄音為完善信息只得把處理階段之間的聲音四舍五入，加到上一階段或下一階段中去。這樣一來，CD所含有的信息即使能夠完全復原 也與原來的聲音相比有誤差。

　　如果量化的精度高，則重現原始模擬信息越逼真，細節更豐富，用一個16位游戲機和32位游戲機的畫面做比較很容易得出結論。低位的量化使得量化后的誤差也比高位的量化大，這些量化后產生的誤差(量化噪聲)使得聽感發刺、混濁，尤其是小信號時影響更加突 出，這些原信號中未有的諧波成份構成了添加失真(additive distortion)。

　　做為數字音響的一個特例，VCD所表現的音質更是典型的數字運算后得出的結果。它較之普通CD唱片放音感覺更為空洞缺乏細節和層次，高音尖刺感更突出，這是因為VCD為兼顧圖像聲音信息能夠在一張12cm的光盤上重放，對圖像和聲音信息利用人耳的掩蔽 效應忽視了那些人們不易察覺的信息，對數據進行了大量的壓縮和編碼重組，其過程為一大幅度減法運算，其最終結果是形似而神少。

　　如果采用高比特和高取樣率進行數字處理其音質可獲得質的飛躍，實際上，不少錄音公司已在CD先期制作采用如96kHz取樣率、20～24bit的錄音技術制作母帶，但在制作CD唱片時，受制于現行CD規格，不得不重新進行編碼處理使得符合16bit/44.1kHz的格式，因此我們所能見到的標有20、24bitCD唱盤，實際上仍然為16bit的數據流。

　　如要改變CD現狀，一是推翻現有CD格式，采用高取樣，高比特記錄格式和播放設備，這無疑要增加信息容量和傳輸速度。現行CD機無法勝任，好在DVD的面世已可解決這個問題。但是高品質音頻光盤的記錄格式尚未確定，而一旦確定則意味著已風光市場十幾年 的CD轉盤、DAC、LD、VCD機將與其無緣而成為玩具，即使上萬元的CD機也難逃厄運。

　　解決問題另一辦法則是對先行CD進行改良，以求得在現行體制下能有所突破，如同當年黑白電視向彩色電視過渡一樣。HDCD技術則是這類方案中一個成功而成熟的典范。HDCD的特點

　　為改善現有CD記錄格式的缺陷，使之既能高度兼容而在音質上又能有所突破，美國Pacific Microsonics公司推出了具有專利保護的HDCD錄播新技術，它的英文全稱是High Definition Compatible Digital，譯為高解析度的CD。用HDCD方式編碼制造的激光唱片與普通CD具有高度的兼容性，用在普通的激光唱機上播放，已可領略到HDCD編碼錄音技術的優越性，如用帶有HDCD解碼功能的CD唱機播放，則可充分欣賞到全部釋放的HDCD信息所 特有的魅力： 音質清晰細膩、動態范圍廣闊、信噪比極高，音色更為自然逼真。

　　HDCD的編碼與制造

　　針對傳統CD錄音格式的局限與不足，PM公司的兩位HDCD創始人，Keith OJohnson錄音師和Michael W.pflaumer計算機專家在多年音響制作中，查找并證實了對CD音質影響的幾個關鍵因素，并提出切實可行的解決方案。

　　HDCD技術是在前期錄音制作中即重視所錄制信號的完整和精確性，采用高于常規兩倍的取樣頻率88.1kHz對模擬信號進行采樣，以最大限度地展寬高頻響應，減少缺損性失真，高的采樣率也為HDCD編碼運算留足了空間。

　　用24bit量化其取樣值為1677216個，它比16bit系統高出256倍，采用高位元處理技術可以提高處理精度，降低量化誤差，增加動態范圍至120dB。

　　在模擬至數字信號轉換過程中，HDCD技術十分重視轉換精度，盡量減少串音和處理的穩定性，其能夠達到的指標為轉換精度百萬分之一，失真分量<-120dBfs。

　　這個高精度、寬頻帶的數字信號構成HDCD編碼制造的基礎，其數據信息量十分龐大。用常規CD PCM編碼格式無法將其容納。如要在普通CD機上兼容播放，需經特殊運算編碼方可。

　　用高采樣和高比特技術進行CD的錄音制作已被普遍認可和廣泛采用，但提醒一點是目前市場上所能見到的 20、24bit CD激光唱盤其實質應是錄音過程中采用的比特數，由于CD“紅皮書”所制定的44.1kHz/16bit標準格式制約，這些高信息量的母帶在灌制CD唱片時，均經過重新運算，編碼制成16bit的CD唱片。因此，我們現在CD唱機所能解讀出來的規格仍然是16bit/44.1kHz，由于各唱片公司在轉化過程所采用手法不同 ，我們現在能聽到的不同版本的CD音質也的確各有千秋，但有一點可以肯定：高比特高取樣技術制作的CD音質遠勝16bit/44.1kHz錄音格式制作的 CD。