浅谈录音技术分类 HDCD、DSD、SACD、XRCD、LPCD、K2HD 等什么是HDCD?HDCD即High Definition Compatible Digital (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HDCDCD现状12cm的CD激光唱片问世至今已I-几年的光景了由于它许多特有的优势如：小型、容易保存、频响 宽、信噪比高、动态范围大，至今仍是Hi Fi设备的主要音源随着人们鉴赏力的提高，CD音源固有的缺 陷也口渐突出同传统LP唱片相比，CD所播放的声音总有一点生硬感，细节少，临场感欠缺如果把近 几年风起的VCD音质也列于其内的话，那就更使许多烧友、行家们宛惜Z声不绝了对于CD这种固有缺陷，得从CD当年制定的红皮书规格说起限于当时微处理技术软ii更件的限制，1982年2月发布的CDDA激光唱盘红皮书标准做了如下规定：唱 盘直径120mm,盘速1.2m/s,调制方式EFM, i吴码校正CIRC,数据速率0.6Mbps,数据量0.7GB。
如要将 变化着的模拟音频信号记录到这张光盘上，首先要对模拟信号进行采样，其重现信号波形的条件基于香农 定理：设信号带宽为Bw,采样频率为fs,如满足Bw<=fs/2的条件，即可完整重现原波形基于人耳可听到 的最高频率为20kHz这一研究结果，CD的采样频率为44.1kHz,将采样所得的采样值相对于振幅进行离散的 数值化操作(即量化)就可得到一系列的脉冲串，再加上CIRC纠错码、同步信号和地址信息Z后，再经EFM 格式调制后所得到的数据信息即可灌制到CD唱片上了由于受当时激光唱盘容量和芯片技术的制约,量化采用了 16 bit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口渐突出首先,44.1kHz采样率是影响音质、音色的第一要素，44.1 kHz的采样能够完整重现一个20kHz的正弦 波，却难以完桀重现一个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，诡不能完全用足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 所特有一种失真一缺损性失真(Subtractive distortions) 0rfl于原始模拟信息是无限连续变化肴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Z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屋化的精度高，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谋差也比高位的量化大，这些量化后产生的谋茅(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(additive distortion) 0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Z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 量的压缩和编码重纟R,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 信息容最和传输速度现行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 记录格式询未确定，而一旦确定则意味着已风光市场「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机也难逃也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HDCD简述为改善现有CD记录格式的缺陷，使Z既能高度兼容而在音质上乂能有所突破，美国Pacific Microsonics 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High Definition Compatible Digital,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 全部特放的HDCD信息所特有的魅力：音质清晰细腻、动态范用广阔、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，Keith O Johnson录音师和Michael W.pflaumer计算机专家在多年音响制作中，查找并证实了对CD音质影响的儿个关键因索，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，降低最化误茅，增加动态范围至120dBo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力•分之一，失真分量＜-120dBfSo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CD PCM 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稈中采用的比特数，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"bit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16bitMlkHz,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木的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最示采样率，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格式中运行白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彖，在模拟磁带记 录过稈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 化误羌(数据碎片)，同样会对音质产生影响为此普通A/D转换器设备都冇一个绝对最大录音电平(OdB)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T + 6dB)的容最 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)o采用高频扰动技术，可提高量化信号的分辨能力，使Z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，使得咅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 得信息最膨胀，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PMD100HDCD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。