【讨论】CD是数字的还是模拟的？

甲虎

克隆人能不能无损复制[s:14] [s:14] [s:14] [s:14]


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gaga2

原帖由 <i>ncwangw</i> 于 2007-5-24 13:32 发表<br />
刚刚做了一个测试，发现原来CD-ROM也是不能100%复制的<br />
试验过程如下，原来在网上下了一个ISO文件，xp的安装盘，本人将它刻录成光盘cd-rw，然后再用软件将它抓成ISO文件，用MD5计算MD5值，发现值已经变啦，不信 ...

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有点意思，不过你试过多次用同样的软件刻录-抓ISO-测MD5吗？我觉得也许是你用的软件会添加一些meta信息进去，数据本身也许没有改变。

ncwangw

原帖由 gaga2 于 2007-5-24 17:35 发表
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有点意思，不过你试过多次用同样的软件刻录-抓ISO-测MD5吗？我觉得也许是你用的软件会添加一些meta信息进去，数据本身也许没有改变。

[s:21] 很有这个可能,这个是我的失误,因为做镜像的软件很可能不一样，呵呵,不过这个跑题了.

[ 本帖最后由 ncwangw 于 2007-5-24 17:49 编辑 ]

阿川

探索真相：精确读取CD-Audio2006年08月24日 11:54 IT168.com作者：IT168评测中心 Lucifer   
Red Book——CD-Audio
　　CD(Compact Disk)，是由Sony和Philips共同开发的技术规范。最早出现的CD产品就是CD-Audio，技术规范就是红皮书——Red Book。
　　标准CD-Audio的直径为120mm，厚度为1.2mm，音频规格为双通道16位/44.1kHz，频响5-20,000Hz，动态范围96dB，播放时间为74 min。
　　在CD-Audio中，数据的最小可访问存储单位为Block（块），相对地在CD-ROM中则称之为
Sector（扇区）。
　　在CD-Audio中，每一秒音乐划分为75个Block，每个Block被划分为98个Frame（帧），通
过比特率之类的计算可以很容易得出每一个Block的大小为2352Bytes，每一个Frame的大小为24Bytes。
　　在CD-Audio中，每个Block的2352Bytes内容全部是PCM编码的音频数据，而在CD-ROM中，
则只有2048Bytes的内容为数据，其他304Bytes内容则为校验、同步所用，以CD-ROM Mode 1为例：12Bytes Sync（同步内容）、4Bytes Header（头）、2048Bytes?Data、4Bytes EDC（CRC校验码）、8Bytes Resevered（保留）、276Bytes ECC（错误纠正码），显然，CD-ROM标准比CD-Audio对数据的保护更加完善。
　　不管是CD-Audio还是CD-ROM还是其他CD，每个Frame都是用了两种编码转换成为实际光盘
上面的Pit（凹坑）和Land（平面）：一个是CIRC编码，保证信息的逻辑正确性；另一个是EFM编码，提供物理读取/写入的信号识别可靠性。
　　CIRC（Cross Interleaved Read-Solomon Code）编码过程在24Bytes原始数据中加入8Bytes的校验帧，它包括了C1和C2各4Bytes的纠错码。需要指出的是，原始的24Bytes数据经过CIRC编码后，分散到包括本CIRC帧在内的109个CIRC帧当中，这大大提高了容错能力。
　　CIRC编码生成的32Bytes帧中还要加入1Bytes的Sub-Code控制码，这个控制码对CD-Audio而言是一个关键。
　　所有的33Bytes CIRC帧要经过EFM编码，EFM（Eight to Fourteen Modulation）即8到14编码，同时EFM编码要符合二进制光盘的RLL（Run Length Limited，游程控制）编码规则，每8bits数据经过EFM编码为14bits之后都要加上3bits的Merging Bit（合并码），因此EFM编码从效果上实际上是一个Eight to Seventeen Modulation，即8到17编码。
　　这样33Bytes的CIRC帧便变为一个561bits的EFM帧，然而这还不是全部，每一个EFM帧需要3Bytes即24Bits的同步字节，同时这个同步字节需要3bits的Merging Bit，这样一个完整的Frame就需要共588Bits的信道脉冲。
　　以上就是CD的大概技术细节。
　　再介绍每一个Frame上存在的1Bytes的Sub-Code控制码：每一个Block有98Frames，75Frams的所有Sub-Code组合成为一个Sub-Code Block，显然它的大小为98Bytes。这98Bytes中，头2Bytes标志着Sub-Code Block的开头，独特地称之为S0和S1。
　　对于每一个Frame上的1Bytes即8bits的Sub-Code控制码，按顺序称之为P、Q、R、S、T、U、V、W。这样每个98Bytes的Sub-Code Block除去S0、S1 Bytes剩下的96Bytes便可以划分为P、Q、R、S、T、U、V、W words，每个Words就由所有相对的bits组成，如P words就由96Frame里的96个P bit组合而成，每个Words长度为96bits。音频应用只使用了P words和Q words，其他6个用于Text、Photo、Video之类的控制。
　　P words的作用非常简单，在每一个Audio Track音轨的开头，P words全部为二进制1（还有一些其他规则），在音轨中，P words全部为二进制0。Lead-Out区域，P words以交替为0和1，周期为每秒2个循环。
　　Q words，96bits，分为4个部分：
　　第一个4bits的部分用于控制，Bit 1为0时CD盘片即为双声道，为1时即为四声道（当然……CD-Audio并不支持4声道，所以这个bit没什么大路用），Bit 2 未定义，Bit 3即为复制开关，为0时禁止复制，1时则可以——最后效果如何，要看读取的光驱买不买账——Bit 4控制Pre-Emphasis需要如否，为0则不需要，这个选项仅对模拟输出有效，同时还有一些其他不重要的限制。
　　第二个部分的4bits决定着第三个部分72bits的结构模式。最后16bits的第四部分为CRC错误检测，纯粹是检测，无法纠错，基本上没什么用。
　　第二部分的4bits可以定义16种模式——通常只有3种有用：
模式1定义第三部分的72bits纪录CD-Audio碟片音轨的号码以及开始的时间。
模式2定义纪录UPC（Universal Product Code）。
模式3定义纪录ISRC（International Standard Recording Code）。
　　这三种模式都有着定位音轨、时间的功能。
　　最后，CD光盘使用ATIP（Absolute Time In Pre-groove，绝对时间预制沟槽技术）来指示地址信息，一个ATIP地址信息共42bits，每秒钟出现75次，即每一个Block就对应着一个ATIP地址信息，这个42bits的数据块包括着4bits的同步码、24bits的分、秒、帧信息（每一项使用8bits）以及14bits的CRC校验码。
　　由此可见，我们的CD 播放器上看到的音轨以及时间信息，都记录在Sub-Code的Q words里面，通过这个信息，对照ATIP地址，CD-Audio就可以精确定位每一个Block的每一个Frame，因此我们可以完全确定地读出每一Frame的内容，并且每一Frame的内容都受着CIRC编码和EFM编码的保护。
　　简而言之，精确地读取CD-Audio的信息是可能的，影响着这个精确读取度的因素是CIRC编码及EFM编码的可靠度。影响CD-Audio复制、刻录、回放的另有原因。
　　CD-ROM具有额外的ECC/EDC纠错码而具有着更高的可靠性。
对于CD-Audio的精确读取，已经阐述了其可行性，现在来看看实际情况。
对于CD-Audio盘片而言，有两个影响回放质量的因素：Beta和Jitter。
Beta就是激光功率在Pit和Land区域相对于功率中间点的对称性。CD-Audio规定为不大于+-0.008。
Jitter就是碟片的的数据周期/长度与标准数据周期（时钟）/长度之间的误差，参照物为标准的3T周期/时钟，单位为%或者ns。CD-Audio标准为不超过15%，即约为35ns。

对于CD播放器而言，主要由唱盘和DAC组成，纯数字的唱盘部分可以/可能做到输出正确的数字信息，可能的音质影响因素便存在于唱盘机械部分引起的无法纠正的读取错误（光头数字部分时基电路的Jitter也有可能会引起这些错误，然而大部分情况下，被CIRC编码和EFM编码所修正），以及由于时基电路的Jitter引起的DAC过程不精确上（这个无法修正……）。
对于CD播放器而言，Jitter就是时基抖动，归根到底就是频率发生器/晶体振荡器产生的时钟信号的准确程度。
对于CD光驱而言，回放通常由声卡来完成，因此光驱数字部分时基电路的Jitter便是影响因素，声卡DAC部分也存在Jitter影响因素。
复制的时候，通常CD播放器不会反复读取CD-Audio的Frames，因此要得到完美的声音，需要付出较大的代价，而CD光驱抓音轨则可以反复读取，因此CD光驱抓轨对于复制而言可以/可能做到100%的。
CD光驱模拟方式播放CD则通常比CD播放器糟糕得多，数字播放方式则同样会受到声卡DAC的Jitter困扰，并且这时光驱读取错误通常不会反复读取错误段（基本都如此设计）。
因此最好的方式，还是抓音轨保存到硬盘上进行播放。
对于复制而言，复制的碟片同时受到刻录机和刻录碟片的Beta、Jitter影响，因此通常难以做到100%复制，而且也跟使用的刻录机、刻录碟片有关。
CD盘片的制造则不同，通过一个钢的母片（第二母片），使用类似铅字印刷的方式制造出大量几乎是100%一摸一样的CD碟片——就是我们买到的CD唱片。
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  “要有带着它所有的规范玻色子的一个SO(10)杨—米尔斯理论，要让对称自发破缺，还要除一个以外让所有仍然没有质量的规范玻色子卖身受紫外的奴役。这最后一个规范玻色子是我最喜欢的一个。让它前往照亮我所有的创造物！”

阿川

上面的文章可以参考一下

ncwangw

原帖由 gaga2 于 2007-5-24 17:35 发表
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有点意思，不过你试过多次用同样的软件刻录-抓ISO-测MD5吗？我觉得也许是你用的软件会添加一些meta信息进去，数据本身也许没有改变。

刚刚测试了,CD-ROW介质不变,另外用了一台外置刻录机同一软件做ISO. 用WINMD5算MD5码,结果还是不一样.你也可以实验以下,软件是UltraISO
不排除软件原因,下班了,明天测试一下别的软件抓取的情况.

书痴

原帖由 阿川 于 2007-5-24 17:54 发表
上面的文章可以参考一下

http://www.jd-bbs.com/viewthread.php?tid=1367215&extra=page%3D2
你贴的比这篇更学术些，基本原理相同，

找公道

[s:20]

aotclotr

很有意思的帖子 令人大开眼界 路过留名

ycb

现在，我总算明白人们为什么要攻击S版了，原来S版是自以为是的。。

什么因为不能无损复制，所以是模似的，我朋友都是烧录界的，他们做的VCD和DVD加密之后也是无法用原盘复制的，那么他们做的盘都是模似的了？

还有别拿那个什么的张工出来，被我朋友几年前就狠批了。。。。

找公道

原帖由 ycb 于 2007-5-24 19:52 发表
现在，我总算明白人们为什么要攻击S版了，原来S版是自以为是的。。

什么因为不能无损复制，所以是模似的，我朋友都是烧录界的，他们做的VCD和DVD加密之后也是无法用原盘复制的，那么他们做的盘都是模似的了？ ...

没有什么攻击，只是在讨论问题，不过就是有人在捣乱罢了

sonicz

任何数字信号都不能100%精确传输。传输过程始终存在误码率，这是由测量系统的误差和传输介质的白噪声决定的。但是数字信号中携带的信息却可以在一个很大的概率下精确传输。办法就是添加冗余纠错信息。

CD-DA的编码方式也包括纠错信息，但是位数或者冗余度比CD-ROM小很多，纠错的成功率也低很多。这就是为什么CD拷贝容易出错，但是数据盘出错的情况非常罕见。


此外，我想纠正的一个概念：“世界是数字的”。学过近代物理学的应该知道质能转换公式以及普朗克常数和能级的概念。能量是离散的，物质也一样。我们所谓模拟和数字的区别，仅在于表示信息的离散数值在量化精度上的差别。模拟信号的量化精度通常在电子能级的数值范围内。

[ 本帖最后由 sonicz 于 2007-5-24 23:31 编辑 ]

allenwml

ncwangw讲的很明白了

xieki

SX这个人就是一个整天搜索google的猥琐男.

gaga2

原帖由 ncwangw 于 2007-5-24 18:07 发表

刚刚测试了,CD-ROW介质不变,另外用了一台外置刻录机同一软件做ISO. 用WINMD5算MD5码,结果还是不一样.你也可以实验以下,软件是UltraISO
不排除软件原因,下班了,明天测试一下别的软件抓取的情况.

如果同一套软硬件和操作方法每次的MD5结果都不同，那就证明了每次拷贝的结果都是不同的。
蛮惊讶的，因为CD-ROM上拷贝的软件和数据应该是100%和源盘一样，否则没办法使用的。