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新音乐载体有弄巧成拙之嫌
CD在历经20多年的发展之后，现在正显露出强弩之末的态势。世界统计资料表明，CD片从1985年开始产量涨势已停滞，从1998年起产量开始下滑。音乐载体20年换代之说又一次引起音乐工业界人士的关注，而新世纪音频格式似乎已经具备了上市的条件。
TACT AUDIO MILLENNIUM MK2
世界首台PWM（脉冲幅变调）方式的数码放大器。输入端子全是PC数码、可对应取样频率96kHZ、 192kHZ
SONY TA-N1
近年来最热门和创新最多的家电产品该属视听产品。各公司花巨资开发出能存储大信息量的光载体DVD硬件，又在软件方面发展出了还原质量高超、数据压缩量大的各种先进技术。这些成果都被音乐工业界拿了过来。超级音频SACD和音频DVD就是在DVD硬件基础上发展出来的两种高品质出来的两种高品质音频格式，而MP3和固态录音技术则是压缩技术在音乐工业界的又一种应用。两者走着不同的方向，但都有可能替代传统的CD而成为音乐载体的新宠。本文就来介绍一下这两种为Hi-Fi界所看重的高品质音频新格式。
SACD能兼容CD
SACD碟片的硬件结构是在DVD的前身——索尼和飞利浦共同开发的MM-CD高密度光碟上发展起来的。这是一种单面双层结构的碟片，直径为12cm，厚为1.2mm，外观与CD片一样。最早露面的SACD只有单面双层一种结构：上层为CD层，与CD片的物理结构和数据结构完全一样；中间0.6mm处多了一层HD层，这里的物理结构与DVD一样，数据为SACD的高品质音频结构，但音乐内容与上面CD层一样，最多也只能放74min(分）节目。
这种双层结构裨上是将两片不同格式的光碟叠合在一起，因此具有良好的双向兼容性。CD机可以播放SACD，读CD层上的消息，还原出CD品质的声音。原CD片也可以放入SACD播放机中播放，像DVD播放CD一样，放出的也是CD品质的声音。这样做的目的无非是想让SACD能方便地进入市场，无论用户先买入的是SACD碟片或是SACD播放机，原来的碟片和设备都能先用起来。
但显然两片“贴”在一起的兼容并不经济，于是厂商们又推出了不兼容CD的单层型SACD和容量能与双层单面型音频DVD匹敌的双层型SACD两种产品。双层型SACD也从一面读取信息，在0.6mm前后有两个HD层，前面一层为透明斗反射层，后面一层为全反射层。
SACD最关键的当属HD层。这一层用650mm激光束读取，信息容量为CD层的6倍。所以，对于同样只有74min内容的音乐就可以用更密的取样点、更密的量化间隔和更多的声道来表示。
SACD的信号采用一种叫1 bit直接数据流数据（DSD）的技术。这种信号有点像脉宽调制编码：如果模拟信号电平为零，那么就是“0”与“1”间隔均匀的标准脉冲；当模拟信号电平大于零后，脉冲串中“1”的个数上升，“1”与“1”连起来相当于脉宽加宽；反之，当模拟信号电平为负时，脉冲中“0”的个数上升，脉冲串变衡。这种信号只要经过一个低通滤波器就可以变成模拟波形。
DSD的时钟频率要求很高，要在两个取样点中，至少能放下需要量化的比特数。所以，SACD的时钟频率为：双声道时取2.8224MHz,多声道时取2.8224MHz或2.1168MHz。还原声音的频宽可达100KHz，在20KHz可听带域内的动态范围为120dB。SACD声音的清晰度、信噪比、动态和频响都远高于现行CD标准。
SACD的DSD信号的A/D、D/A示意图
原始SACD可兼容CD的双层混合碟结构
SACD的容量大，还可派生出很多其他用途。例如，它既可以放入AC-3、DTS等现行各种压缩式多声道音频，也可以放入用DSD编码的多声道（最多达6路）影音。另外，它也可放入不是声音的字符、图象和视频片段使SACD功能更加丰富。碟片上数据的安排是这样的，最靠近中心处为目录区，向外依次为双声道区、多声道区和附加数据区。3个区域的长短和有无都可任意处置。
为了符合世界音乐产业集团对新格式音频产品的防资版要求，SACD加入了密码和数字水印技术。密码埋在数字信号流中，可以防止普通用户直接翻录数字信息。而数字水印是在刻录SACD光迹时，所形成的一种类似印刷品水印一样的暗记或图案，只要入射光呈一定角度照射碟片，就会显现出来。如果没有获得索尼这种数字水印技术专利，即使按光迹一对一拷贝出的SACD，只要对光一照，便会显现出盗版碟的身份，而难以在市场上销售。
音频DVD似乎更近些
在DVD碟片上直接制作高取样率和高量化比特数的音频信号无疑是较方便的途径。这样制作出来的碟片叫音频DVD，它仍采用与CD一样的PCM脉冲编码调制，音频的基本格式有以下4种：（1）双声道19KHz/24bit；（2）六声道96KHz/16bit；（3）五声道96KHz/20bit；（4）五声道96KHz/24bit三路、48KHz/24bit两路。每一种的信息量差不多都是CD容量的6至7倍。碟片可以有4种形式：单面单层（基本型4.7GB,上面4种音频格式各70多分钟）、双面单层（0.6mm处有背靠背的两层，激光从两面读信号）、单面双层（与SACD的单面双层物理结构一样）和双面双层。其中，后3种碟片的信息容量分别为9.4GB,8.5GB和17GB，这么大的容量恐怕是音频DVD出于炫耀能力的意图，而非为了实际需要。
实际上音频DVD允许的取样率双声道时有44.1KHz、88.2KHz、176.4KHz、48KHz、96KHz和192KHz多种；多声道时有44.1KHz、88.2KHz、48KHz和96KHz4种。其量化率有16bit、20bit和24bit3种。
除必须的PCM信号外，音频DVD碟片也可选用数字杜比、MPGE等编码信号，同时字符、图形和视频片段也可以加上。音频DVD与SACD一样，也有防盗版密码和数字水印。
对于音频DVD，只要在现行的视频DVD播放机中，再加入相应的解码软件和后续的若干路数字滤波和D/A变换电路，就可以兼容音频DVD。现在DVD播放机D/A变换的最高档次为96KHz/24bit，而真正意义上的新一代音频需要有192KHz/24bit的处理能力。另外，即使是96KHz取样率以下的多声道音频，也需要有相应的多声道模拟输出系统，这些都还需新添软硬件设备。
所以，现在的视频DVD还不能兼容音频DVD，它最多只能播放双声道的96KHz/24bit以下格式的音频。而且如果后续电路没有质的改变，即使能把音频DVD的声音播放出来，其音质也没有保证。就象劣质CD机放出来的声音与44.1KHz/26bit格式最高的结果相差十万八千里。音频DVD看似离我们很近，实际上却还有相当一段距离。
超级音频果真能替代CD吗？
从1998年开始，每次世界音响大赛上，索尼、飞利浦、安桥、马兰士等公司都不断展示他们各自的SACD系统。而松下、JVC、先锋、东芝等则在展示会上力推音频DVD。去年5月，索尼推出了一款50万日元的SACD机SCD-1。现在，96KHz/24bit的纯音频DVD片在国内已经买到。看来，两方商家摩拳擦掌正准备着大战一场。
尽管发烧友们对之兴趣浓厚，为音频DVD和SACD清晰透明的声音、极高的信噪比和颇以LP的流畅感而赞叹不已，但它们是否能成为一种换代产品目前还尚无定论，不少音响专业人士对此则颇有微词。
192KHz/24bit的数字音频信号频率范围可达96KHz，量化精度为144dB是否显得太夸张了些？人类的听觉频率范围为20KHz，用单音测听的话，一般成年人听不到16KHz以上的。所以20KHz至96KHz这段频率成分对人类来说是否多余？如果是多余的，那么这段频带还会带来原来可以避免的噪声，及因互调而产生的人类能听到的新频率成分。就是说，若周边设备档次较低的话，反而有可能弄巧成拙。
20-96KHz这段信号对功放来说并不难处理，而要音箱来发声又谈何容易。不信您看看自家音箱的铭牌上标明的指标超不过40KHz吧？目前的音响市场上根本就没有大于50KHz的品种。要音箱从几十Hz到96KHz都有平坦的电声转换能力，是不是太难为它了？
另外，动态范围144dB实在太大了。人类听觉从可听阀到不适阀，所以实际上音乐的声音不需要144dB动态。而且人的响度感是非线性的，在高声压时，完全用不着24bit的分辨力。录音师们的实践证明，当量化从16bit上升到20bit时，信噪比和听感的透明度都有可觉察的提高。而再从20bit上升到24bit时，感觉就不明显了。录音师采用的当然是代表当今技术水平最高的话筒和录音设备，所以，至少可以说在现有设备条件下，还听不出20-24bit的实质性差别。
进一步从理论上分析，一只1千欧的理想电阻（即没有任何因工艺缺陷而引起的噪声）在20摄氏度环境下，若频宽达0-96KHz，其热噪声就有1.2uV。以前置放大器的标准满幅度输出1V为0dBFS，1.2uV折出的噪声电压量是-118db，小于-118dB的信息全部会淹没在这只电阻的噪声中，一个设备会有多少电阻和晶体管，-144dB有什么实际意义。20bit量化每级相当于-120dB，已经够接近理想境界了。
索尼的SCD-1给出的指标：频就绪范围为2Hz-100KHz，-3dB带宽为2Hz-50KHz；动态范围gt;105dB。此款产品虽然比CD机标准高，但离SACD格式标准还很远。
所以，用192KHz/24bit这么高的规格来制作民用音乐产品是否有必要？看业值得商榷。
展示会上的功放和音箱都是极品，又明示其“划世纪声音”的身份，听者感觉当然不同。可现实是大多数爱好者都不过在用普通的周边设备听唱片。国内用户所选的基本是中低档音响。一般消费者连CD声音的上限都没有去力争，要他们花高价把全部设备更新似乎难以行得通。日本的音响评论家称新一代声音格式人气不旺，美国的评论家则又从理论角度对之提出质疑。尽管两类产品现都已上市，但它们全面替代CD的势头应该讲并没有出现。
另外，新世纪中另一种固态存储器也在威胁着CD和超级CD。固态媒体，如IC存储片，在可靠性、抗震性和读写灵活性方面都远胜于光电机的机构设备。只要它的每比特单价下降，前景将无可限量。（作者：钱志远）
来源：资料由《实用无线电》杂志提供 | 
