关于刻录碟与原版蝶音质出现差异的原因分析

顺溜

     关于刻录与原版是否一致的问题,争论由来已久了,各大论坛都有,大多数人都云里雾里,在这我来做个分析吧.

我先说一下结论:
  1:刻录与原版在数据上无差别,但声音确实有差异,差异的大小与蝶片,刻录质量,DA方式有关.
  2:声音的差异程度有大有小,这也与蝶片,刻录质量,DA方式有关.

       首先我们得承认,抓轨刻录后,在数据上是可以实现无差别的,即使有差别,也是其他原因使然,我们必须相信PC在处理数据上的严谨性,这里对此不做分析.

      为什么无差别的数据在数字回放系统中,会得出有差别的结果呢?而且,差别的程度也不同?这就要对全过程进行分析,过程是什么?就是播放过程,既然两种碟在PC上没差别,在CD上就有差别,那我们就从CD整个过程分析起.

       CD碟片上的坑点与平面代表的是数据0和1,但这并不是PCM数据,它是PCM数据经过德-索洛蒙码(CIRC)编码,分帧,每帧开头24位加入同步码(SYNC),还有子码/控制和显示(subcode/control and display)字节,并加入一些Q校验码和P校验码,每帧有2×4字节,放在中间和末端.可见,CD上的数据结构还是满复杂的,光头读出的数据是不能够直接用于DA的,必须经过解码.解码是一个DSP过程,它将光头的拾取信号还原成PCM信号,然后送入DA.

       光头拾取信号的原理这里就不说了,有兴趣可以自行查阅相关资料.这里我要说的是:刻录烧出来的坑点,与母盘用机械压出来的坑点,在排列顺序上是一致的,但在结构上不同,但换句话说,两种碟的坑点排列规则,间隔距离是一样的,只是坑的大小及形状不一样.   

      对,正是因为坑的大小及形状差异,使最终的声音产生了变化,呵呵,是不是有点匪夷所思?

      对数字电路不了解的人,会以为数字信号中的方波是一个绝对的矩形,前后沿都是90度的.其实不然,在很多情况下,方波都不是很规矩,严重的时候,甚至会象个梯形波,锯齿波.

     当激光头射出的激光,遇到坑点产生折射,光电接受转化后的波型,和坑点的物理形状是有直接关系的,原版的碟由于是机械压制,可以将坑点的边沿做得非常垂直,在光电转换后,得到的方波边沿也是比较垂直的,而刻录碟,采用激光烧制,坑点边沿的肯定不如机械压制那么垂直,而且,随着刻录速度的加快,这种倾向就愈加明显.换句话说,压制的蝶是圆柱坑,烧制的碟是半球坑,而且,坑的大小及深度会受多个因素的影响.

       好了,不管什么坑,我们已经把数据读出来了,但这读出来的方波还很不规矩,为了是后面的电路不出现异常,必须对这些方波进行整形.整形一般都是使用一些门,触发器,它们的翻转需要一个门限,到了这个门限电压才会翻转,所以,在处理不同斜率上升沿和下降沿的方波的时候,差异就出现了,看P1图:





       可见,由于坑点的物理差异,使方波的占空比发生了变化.在PC中,只要频率不变化,占空比有差异是不会影响到数据结构的准确性的.但对于CD来说,由于涉及到DA,占空比就实实在在地产生了影响,而且,随着占空比的差异变大,对最终声音的影响愈加显著,这就是为什么差的碟片,高的刻录速度,音质会明显恶化的原因,更严重的情况是,假如帧数据都出现变形,干脆连读碟都会失败.

       由于占空比的变化,在DA时,必定是精度产生了误差,请看P2图,在BCK(一般为64fs)作用下,占空比不同的两路波形,DA结果会产生什么不同呢?结果就使DA过程中出现误差,而且,误差的方式和值还与DA的模式及算法有直接关系.具体就不多说了,有数字电路基础的朋友一眼就能领会.



     好了,道理说完了,最终结论就是:

     1:刻录碟在作为数据碟时,与原版碟无差异,
     2:刻录碟在作为音乐碟时,由于涉及到DA,与原版碟就存在差异,差异程度由蝶片质量,刻录质量决定.
    3:在播放效果上,刻录碟不可能超过母盘压制的原版碟,与原版碟完全相同的可能性仅在理论上存在.

聆至静

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杀花

假正经

看不懂也要顶一下[s:14]
哎呀。一不小心座地板上了[s:97]

[ 本帖最后由 假正经 于 2009-9-4 11:36 编辑 ]

lini8341

分析得有道理[s:20]

lang1983

总算有个明白人

顺溜

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原帖由 lini8341 于 2009-9-4 11:35 发表
分析得有道理[s:20]

KAO,这么快就看完了?

红药丸蓝药丸

臆断

风吹柳花

顺溜同志讲的是物理特性是事实存在，但可能没把pit和land的含义弄得特别清楚，贴篇文你看：

信息坑( pit )与岸( land ):光轨上的凹陷下去的部分称为信息"坑"( pit )，没有凹陷的部分称为 "岸"( land ) ，又称"陆地"。"坑"和"岸"都是记录的信息。

CD-R预先在盘片内压制了螺旋线形状的沟槽(Groove)，称为"预刻槽"，代替光学轨道的"坑"。刻录时，CD-R盘片的沟槽内有机染料在激光照射下，形成气泡，这便是"坑"(pit)。气泡一旦形成，就不能恢复原状，因此，CD-R只能一次写入。
EFM (Eight-to-Fourteen Modulation):这些"坑"和"岸"是信号经过"8位到14位编码调制"(EFM，Eight to Fourteen Modulation)，再加上3位间隔代码，形成通道代码后刻录到光盘里的。这样处理能保证读取信号的准确性。

光驱的激光头读取光盘数据时，"坑"和"岸"反射系数虽然不一样的，但都读成"0"，只有在"坑"、"岸"的转换处才读为"1"。"坑"和"岸"的长度决定"0"的个数。8位数据中有两位或两位以上的"1"，光盘无法实现存取。为此，需要将两个连续的"1"之间，至少要用两个"0"，最多10个"0"将它们分隔开。EFM就是将14位数据中提取256种不出现连续两个"1"的数据(通道码)与8位数据对应。为了避免相邻两个数据的通道码可能出现两个"1"，因此在通道码之间再加上3位合并码(DVD中用2位合并码)，形成17位通道码。这种通道码可直接用于刻录光盘。读取光盘时，将17位通道码经过解码系统转换为8位二进制数据。

bluehot

不认可,友好探讨一下.

坑的大小及形状差异导致激光反射率有所不同这是认可的。但关键是拾取电路是否能正确识别0和1两个数字,也就是说即使因坑的差异只要能正确识别出0,1,在送入DAC之前无读取错误，其中读取过程中的任何差异均可忽略，关键是两种碟送入DAC之前的二进制数字数据流无差异就行了.
而假坑的形状长了点，在某频率和速度下读到的数据就会改变,而得到错误的数据.

如果是你所列出的这种情况，会出现大量的错误数据。
如下图.
假如在频率的上升沿读取数据.会得到不一致的数据。


[ 本帖最后由 bluehot 于 2009-9-4 12:00 编辑 ]

Fly Mouse

原帖由 风吹柳花 于 2009-9-4 11:52 发表
顺溜同志讲的是物理特性是事实存在，但可能没把pit和land的含义弄得特别清楚，贴篇文你看：

信息坑( pit )与岸( land ):光轨上的凹陷下去的部分称为信息"坑"( pit )，没有凹陷的部分称为 "岸"( land ) ，又称"陆地 ...

所以顺溜同志不知道，送给后面DAC的数据信号，其“占空比”与从光盘上读出信号的“占空比”已没多大关系。

顺溜

原帖由 风吹柳花 于 2009-9-4 11:52 发表
顺溜同志讲的是物理特性是事实存在，但可能没把pit和land的含义弄得特别清楚，贴篇文你看：

信息坑( pit )与岸( land ):光轨上的凹陷下去的部分称为信息"坑"( pit )，没有凹陷的部分称为 "岸"( land ) ，又称"陆地 ...

"坑"、"岸"的转换处才读为"1",这个俺知道,本文只想说明占空比是声音产生变化的原因,其他就懒得打字了.

因为物理差异,"坑"、"岸"的转换的时机会产生差异,这就造成了占空比的差异.

DarthModder

哪位大大有这块的电路图可以分享一下的?

风吹柳花

所以楼主贴的这张图，物理特征上的确可能存在这种趋势，但只要pit与land的转折区解析出来包含相同的0和1，那在CD机上读取也是没有差别的，这点可以被同轴口输出的码流比较得到证明。

唯一有可能存在区别的，就是某些0和1的起始位置，这可以理解成jitter抖动的一部分。jitter会导致re-clock的某种程度的问题，但进到DAC后对声音的影响，这才是我关心的内容。

顺溜

原帖由 bluehot 于 2009-9-4 11:56 发表
不认可,友好探讨一下.

坑的大小及形状差异导致激光反射率有所不同这是认可的。但关键是拾取电路是否能正确识别0和1两个数字,也就是说即使因坑的差异只要能正确识别出0,1,在送入DAC之前无读取错误，其中读取过程中 ...

CAD画的示意图,呵呵,别当真,只要说明"占空比的变化会使DA产生变化"就可以了.

Fly Mouse

原帖由 顺溜 于 2009-9-4 11:58 发表


"坑"、"岸"的转换处才读为"1",这个俺知道,本文只想说明占空比是声音产生变化的原因,其他就懒得打字了.

因为物理差异,"坑"、"岸"的转换的时机会产生差异,这就造成了占空比的差异.

这读上来的信号要先缓存下来，再经过解码和纠错才会送给DAC，这个过程是由电路时钟来同步的。