浅说盘片和转盘质量是怎样影响音质的

yxiao

最近论坛“实践派玄学家”和“理论科学家”关于刻录盘是否会影响音质的争论颇为频繁，同样的争论还来自盗版、转盘系统对音质的影响问题。希望下面的力图通俗的文字可以解除一些朋友的困惑。

首先我们来看看，为什么 50x 的 CD-ROM 都可以无差错的读取劣质光盘的数据数据，而 1x 的 CD-DA 却会因此而劣化音质。

举个例子，假设一个电脑光驱在读CD-ROM中数据的时候，其典型的一秒钟是这样工作的，半秒钟读了49个BIT，半秒钟读了一个BIT，那么我们就可以说他读碟的速度是每秒50BIT，因为我们大致知道，它一分钟可以读3000BIT，十分种可以……

但不幸的是当我们用CD转盘读曲音频数据时，却不能这样计算。因为我们的 DAC 需要你源源不断地输送数据，它不可能停下来等待你半秒钟。所以在你慢下来的那半秒钟里，它会采取各种“补偿算法”进行“插值”，从而劣化音质!

所以说，CD-DA 的音质与所谓读盘“瞬时速率”的低谷有关。

说到这里，一定会有朋友提出所谓缓存技术的问题。我们说，部分解决这一问题不仅是可能的，而且大家都在这么做，效果还不错，著名的例子是“英国之宝”公司。

怎么做的呢？我们不妨预先读出3秒钟的数据即150BIT，存在DAC的缓存区里，然后由DAC按先进先出的原则取用，这样不就可以了吗，反正存储150BIT的内存芯片已经不再很贵了？是的，按统计规律在99.7%的时间里的确OK。但从根本上改变问题了吗？不幸的很，总有一些挑剔的“金耳朵”顾客还不能满意这千分之三的问题；而另一些性急的顾客却根本不能等候半秒钟，别说三秒种了。

当然这只是可能的问题之一，还会有很多问题，具体是什么，当然只有在第一线从事 CD 机设计生成第一线的工程师才清楚。

什么原因会使转盘读盘的瞬时速率慢下来呢？纠错算法使然。是一遍又一遍的重复读取、比较的结果。纠错算法使用的频率，当然与误码率有关，劣质的碟片和劣质的转盘读取系统，都会提高误码率。所以提高转盘、盘片质量，降低读盘的误码率，仍是重要的一环。

yxiao

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任何时候数码信号都是通过一定的物理介质记录和传输的，也就是说数字信号的载体是模拟的。CD 也是这样。

我们大致可以这样理解，当光盘上的记录的数字信号 0 的的时候，可能实际上是某个模拟信号如反射率、面积、长度等等等等，总之是某个接近于我们规定为 0 的模拟量，如优质光盘记录的可能是 -0.1~0.1，而劣质光盘记录的可能是 -0.3~0.3。同样记录的数字信号 1 的的时候，优质实际记录的可能是 0.9~1.1，而劣质光盘记录的可能是 -0.7~1.3。

而光头在读取这些数据的时，也并不是直接读出 0 和 1 两个整数，而是某个小数，我们规定，采用“四舍五入”的方式判定读出的信号，即当读出的小数小于 0.5 时，我们就判定其为 0，反之就为 1。

显然这样的出错的概率（我们称之为误码率）是很高的（高到了光盘信号几乎不可用的程度）。于是我们采取了种种“纠错”的技术，有一种技术很简单，就是每个信号独立地被读取两次，如果判别的结果相同，同是 0 或 1，那么我们就通过。否则我们就要读第三遍，这样无论结果是 0 还是 1，我们都能够通过“三局两胜”的法则给出一个最终的判断，不过较之前一种情形要花费更多的时间。

通过这样的方法（也可能还有其他方法）我们可以把误码率平均降低到 10E-4 的水平，也就是说一秒种约不到 1000 个不可纠正的错！可见这纠错算法使用之频繁！

现在我们假定，某个光头读取盘片上 0.2 的时候，得到的结果是一个 -0.3~0.7 随机数；而读取盘片上 0.1 的时候，得到的结果是一个 -0.4~0.6 随机数，等等。那么这个光头在读取前述优质盘片的数字信号 0 时得到的实际数据就是 -0.6~0.6 的随机数，而 1 则是 0.4~1.6 的随机数，于是在 0.4~0.6 这个交叉的区间就出现误码。而同一个光头在读前述劣质盘片时，数字信号 0 将得到 -0.8~0.8 的随机数，而 1 则是 0.2~1.8 的随机数，这样交叉区间就变成了 0.2~0.8 ！显然，原始的误码率大大地提高了。

这就是为什么盘片质量可以影响原始误码率的原因。

同样的道理，转盘系统质量也可以影响原始的误码率。

yxiao

有朋友怀疑数据 CD-ROM 与 CD-DA 之间的差异，来自其纠错机制的不同。也就是说 CD-DA 为了存储更多的数据，没有采用被数据 CD-ROM 所采用的 ECC 纠错技术。换言之，CD-DA 对转盘或盘片的的依赖，来自于 CD-DA 设计的先天不足。

这种怀疑是错误的。理由如下：

CD-ROM 源自 CD-DA 技术，其纠错同样采用了分层的机制。前面已经说了，通过底层的纠错，我们已经把 CD-DA 的误码率降到了 10E-4 的水平，而 CD-ROM 也是这样做的。

CD-ROM 和 CD-DA 的另一个共同的纠错机制是其第二层，一种叫做 CIRC 的技术。通过这个层次纠错，光盘读区的误码率已经降到 10E-9 的水平，一整张光盘顶多出现一、两个不可纠正的错误！而这样的误码水平，对于唱片音质而言显然是可以忽略不计的。

而 CD-ROM 独有的纠错机制则是其更高的一层：ECC。它把误码率从 10E-9 的水降到 10E-12 的水平，这对数据存储很重要，但对 CD-DA 音质的差异却是影响甚微的。

有意思..但不太有意义
[s:15]

fpussy

唉，中毒很深，看音响杂志的枪手文章多了。。。
数码技术把许多因素都周到的考虑了，包括以上提到的“误码”，“纠错”音频CD同数据CD不同，数据CD不能出现“误码”音频CD是可以容错的，为保证还原准确，“误码”，“纠错”都在一个极低水平，对音质影响很小，楼主反而对转盘产生的jetter只字不谈，jetter对音质影响比“误码”要大得多。。。

wuhui

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我也不明白为什么不同的转盘会有不同的声音.指搭配同一解码.还有光纤和同轴同一信号不同的声音,不同的数据线也会不同的声音.理论和实际的区别.

yxiao

原帖由 fpussy 于 2008-12-4 08:24 发表
唉，中毒很深，看音响杂志的枪手文章多了。。。
数码技术把许多因素都周到的考虑了，包括以上提到的“误码”，“纠错”音频CD同数据CD不同，数据CD不能出现“误码”音频CD是可以容错的，为保证还原准确，“误码”， ...

具体赐教一二如何？[s:15] [s:15] [s:15]

largemonk

唉，中毒很深，看音响杂志的枪手文章多了。。。


一语中的[s:20]

yxiao

原帖由 largemonk 于 2008-12-4 16:54 发表
唉，中毒很深，看音响杂志的枪手文章多了。。。


一语中的[s:20]

很想知道我曾经看过哪些作者的哪些枪文，真的。能否指点一二？ [s:14] [s:14] [s:14]

yxiao

多谢斑竹加分，呵呵。[s:21] [s:21]

yxiao

原帖由 fpussy 于 2008-12-4 08:24 发表
唉，中毒很深，看音响杂志的枪手文章多了。。。
数码技术把许多因素都周到的考虑了，包括以上提到的“误码”，“纠错”音频CD同数据CD不同，数据CD不能出现“误码”音频CD是可以容错的，为保证还原准确，“误码”， ...

jitter  是一种症状，而不是一种疾病。如我们人的“头疼”、“发烧”，有很多病因可能导致上面的症状。我上面上提到的“误码”，“纠错”等，实际上就是所谓 jitter 产生的重要“病因”之一。

在一定的硬件技术条件下，当过多“误码”出现的时候，“纠错”的加强可以减少“补偿”或“插值”算法的使用，但却增加了 jitter ，而为了保证时钟的精度、减少 jitter ，我们就必须采用更多的“补偿”，从而改变原始的数据流，直接劣化音质。

针对上面的问题，不同的厂商采用了不同的策略和不同的算法，因此出现了“风格”上的差异。

shuzixile

cd机播放可以高速读取数据（充分纠错），经缓存然后播放。缓存方法有很多，FIFO,双端口RAM,双存储体的SRAM等。
JITTER可以通过异步时钟来解决。

[ 本帖最后由 shuzixile 于 2008-12-5 02:03 编辑 ]

fpussy

jitter是什么？最好查一下，网上有很多文章。jitter是在电路工作中产生的，就像功放的失真一样，只能尽量减少，不能消除，jitter的产生同，“误码”，“纠错”没多大关系。
只是说，同意楼主盘片和转盘质量对读数据的准确有影响，从而影响音质，
但盘片和转盘质量同样对jitter有重大影响，也会影响音质，既然谈到了盘片和转盘质量对音质的影响，就不能光说，“误码”，“纠错”而不去说jitter

望江楼

顶顶yxiao。[s:97] [s:97]

yxiao

原帖由 shuzixile 于 2008-12-5 01:58 发表
cd机播放可以高速读取数据（充分纠错），经缓存然后播放。缓存方法有很多，FIFO,双端口RAM,双存储体的SRAM等。
JITTER可以通过异步时钟来解决。

我在一楼已经谈到缓存和异步时钟问题，无疑这些技术的是有效的，不乏成功的例子。但是应当看到，异步时钟是有限度的，产品要走出实验室，就必须有很好的完成度，要面对任何消费者形形色色的需求。

事实上，我提出的问题，只是众多可能问题中间的一个。不知老兄是做什么工作的，如果从事过任何领域的一线的设计技术工作，那么你一定知道，你会面临很多很多外人所意想不到的问题。也就是说，除非是从事过 CD 解码核心技术领域工作的一线工程师，任何人都没有资格对他们品头道足。有很多问题是转盘技术与生俱来的，可能一直要等到它被固体技术彻底取代的一天才会消失。至于“天价”转盘的出现和存在，是有市场决定的，有技术的因素，也有非技术的因素，不是一两个人说了就算的。

缓存方法扯得有点远了，从逻辑上讲，任何缓存技术，都是先进先出。