每日好玩音乐CD知识及其格式介绍.docx

每日好玩音乐CD知识及其格式介绍每日好玩音乐CD知识及其格式介绍每日好玩：音乐CD知识及其格式介绍2022-10-2420：05音乐CD(CompactDiscDigitalAudio)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(HerbertvonKaraJan)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 据说，卡拉扬在世时跟大贺的交情不浅，而大贺本身就是声乐家，所以他们之间算亦师亦友的感情，因此当年飞利浦找到索尼制定音乐CD规格时，大贺就一口咬定一张音乐CD一定要能装得下贝多芬第九交响曲，这还因为古典音乐单首曲目的长度比这个长的也寥寥无几了！为了能在欣赏时不影响兴致，所以大贺对此非常坚持，而日后大贺用音乐CD录制卡拉扬预演的曲目，并让卡拉扬听，卡拉扬也非常赞赏这个划时代的数字媒体，甚至后来在说明会之类的活动时，卡拉扬也帮音乐CD说了不少好话。

音乐CD是以螺旋状由内到外储存信息的，在一张标准74分钟的音乐CD中，从里绕到外总共有22188圈，把它全部伸展开来长达5.7Km 音乐CD的读取方式是等线速度(CLV)，每秒有1.2m长的信息经过激光头，激光在真空中波长为780nm，以检测音乐CD表面的凹凸变化来判断信号 表面的凹凸刻痕宽0.5m，深度为0.11m(约为780nm激光在音乐CD塑料材料内波长的1/4)，长度为0.8-3.1m 音乐CD是以由凹变凸和由凸变凹定义为1，平坦的部分为0，所以改变刻痕的长度可以改变信息内容 而读取头就是靠着由凹变凸和由凸变凹时的光反射作用来判断信号的 音乐CD的规格为什么是44.1KHz呢?关于44.1KHz这个数字的选取有两层意思 首先我们知道人耳的聆听范围是20Hz到20KHz，根据奈奎斯特定律(NyquistFunctions)，理论上我们只要用40KHz以上的采样率就可以完整记录20KHz以下的信号 那么为什么要用44.1KHz这个数字呢?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(EighttoFourteenModulation，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(5888/14)，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(248)，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67350=44100个立体声采样点 音乐CD的每个区块中还有1个sub-codebyte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)处理与纠错。

另外sub-code也可以用来记录该音乐CD的UPC(UniversalProductCode，通用产品编码)与该音轨的ISRC(InternationalStandardRecordingCode，国际标准录音编码) ISRC由IFPI(TheInternationalFederationofthePhonographicIndustry，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 我们常在古典音乐CD上看到DDD、ADD、AAD字样，这代表了什么意思呢?这三个英文字母其实是Digital(数字)或Analog(模拟)的缩写，第一个英文字母表示录音时的母带为数字或是模拟格式，第二的英文字母代表混音及剪辑时母带使用数字或是模拟格式，最后一个英文字母代表最终的Master母带是用数字还是模拟格式储存 由于音乐CD的母带一定是数字化的，因此最后一个英文字母都是D 同名专辑MariahCarey为AAD，而Emotions则为DDD 从MusicBox专辑开始，这种标识就不再提及了 数字音乐处理上有一种非常神奇的技巧叫Dither，目的是通过用少数的Bit达到与较多Bit同样的听觉效果，方法是在最后一个Bit(LSB)上动手脚。

例如用16Bit记录听起来好似20Bit的信息，听到原先16Bit无法记录的微小信息 举例来说，现在我有个20Bit的采样信息，现在想将其存为16Bit的信息格式，最简单的转换方式就是直接把后面4个Bit去掉，但是这样就失去用20Bit录音/混音的意义 比较技巧性的方法是在第17-20Bit中加入一些噪音，这段噪音就叫做Dither 这些噪音加入后，可能会进位而改变第16个Bit的信息，然后我们再把最后4个Bit删掉，这个过程我们称为redithering，用意是让后面4个Bit的数据线性地反映在第16个Bit上 由于人耳具有轻易将噪音与乐音分离的能力，所以虽然我们加入了噪音，实际上我们却听到了更多音乐的细节 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(SuperBitMapping，超级数码映像)、LIVESTUDIORECORDINGS的ULTRAMATRIXPROCESSING(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 Mariah的Daydream专辑运用了Sony的SBM技术 CD普通CD唱片的采样频率为44.1kHz，16Bit量化 可以达到20-20kHz的频响和90DB的动态范围以及不低于90DB的信噪比 普通激光唱片的频率响应非常平坦，底噪声很小，动态范围相当大 在模拟录音的时代，动态范围达到80DB已属不易，但数字录音可以轻轻松松地做到90DB.既然普通CD唱片的技术指标不错，为什么后来又推出了很多种格式的CD唱片呢?这主要的因为普通CD唱片的采样频率过低，量化的比特数也不够高 因此在聆听老一代的CD唱片时，总会有声音粗糙，缺少细节的甜美的歌唱性等问题 在重播的音场深度、宽度等方面也比较窄、比较紧，整体的空气感和临场感不太好。

改良型普通CD1994年，美国泰拉克唱片公司推出了采用20Bit录制的CD唱片 在母带的录制、编辑过程中，动态范围达到了112DB 然后转换成16Bit进行数字压片 1995年，美国泰拉克TELARC唱片公司推出了双声道环绕声录音方式的CD唱片 这在录音史上具有阶段性的意义 因为通过双声道环绕声方式，在普通的立体声音响系统中，你可以听到更深、更宽的音场，能够体会到一定程度的包围感了 其实泰拉克唱片公司早在1986年就推出了采用双声道环绕声技术录制、出版了CD唱片 只不过那时的双声道环绕声录音技术还处于实验阶段 唱片投放市场后，效果良好 在经过了十年的改进与完善之后，正式推出了双声环绕声系列CD唱片 1996年，飞利浦唱片公司推出了采用24Bit录制和模拟母带24Bit重新制作的系列CD唱片，并且采取限量发行的方式 这批唱片的采样频率仍是44.1kHz，24Bit量化 主观听感的改进很大 音色甜美、细致，具有丰富的细节 歌唱性不错，可听性很强 以上的CD、20BitCD、双声道环绕声CD、24BitCD都属于普通CD的范畴。

这些虽然采用了专用的编解码技术，但最终还是落在了普通CD的技术范畴之中 在播放中，均与普通CD机良好地兼容 从以上的CD技术发展来看，不论是提高录音时的采样频率还是提高量化的比特数，都能够获得比较丰富的信息 最后落实到16Bit普通CD唱片上，在重播的音质、动态、歌唱性等方面都会有一些改进 HDCD1992年，在普通CD的基础上，研制开发了HDCD HDCD的含意为高精度CD唱片 同年，美国RR唱片公司推出了编号为RR-S3CD的HDCD样片 HDCD的主要技术原理是：采用18Bit进行录音 在录制的过程中，16Bit为普通全频带数码录音：另外2Bit经过高通滤波器等设备专门用于记录包含有大量相位信息的高频与超高频 然后在编辑、制作母盘时，将全频带部分压缩成为14Bit，将相位专用的2Bit单独记录 然后压制成HDCD唱片 HDCD唱片在普通CD机上重放时，只能读出14Bit的全频带音频信号 这时的动态范围仅能达到78DB 在具有HDCD解码功能的CD机上，可以读出并复合2Bit的相位、高频信号，增加了播放时的透明度与细致度，音场的宽度同时也会有所改善。

HDCD由于采用比特预留的预加重方式制作，虽然与普通CD机有不错的兼容性，但不论在何种解码的工作方式下，都压缩了动态 对于动态不大的录音来说，清晰度提高了；但对于大动态的录音来说，会有一定的损失 再加上HDCD的播放机是九十年代后期才开始大量上市的；世界上各主要唱片公司对HDCD的支持态度也不够大，采用HDCD方式的唱片软件不够丰富 HDCD唱片与播放机真正的普及年代是2000年 在此期间已有多种格式的CD唱片问世，还正式推出了S。