前文回顾

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CD唱片是怎么做出来的?

或许很多普通消费者来说(shuo)(shuo)并(bing)不知(zhi)道CD的(de)(de)生(sheng)(sheng)产流程。但由于(yu)(yu)前文提及(ji)到母版制(zhi)作/编辑以(yi)及(ji)光(guang)刻系统,所以(yi)我(wo)觉得有必要(yao)把话题适(shi)当展开一下,跟大(da)家简单说(shuo)(shuo)说(shuo)(shuo)CD唱片的(de)(de)生(sheng)(sheng)产。而(er)在上一期的(de)(de)CD唱片专(zhuan)题里面,我(wo)并(bing)未(wei)提及(ji)到关于(yu)(yu)CD唱片生(sheng)(sheng)产的(de)(de)内容(rong),所以(yi)就通过这期的(de)(de)专(zhuan)题文章再细说(shuo)(shuo)这部分的(de)(de)内容(rong)。

制作光刻母盘所需要的数字母版

唱(chang)片公司在录(lu)音(数(shu)字(zi)或模拟(ni))之后,经过(guo)编辑和混音等一系列后期(qi)制作之后必须要制作一个数(shu)字(zi)母(mu)版(ban)(ban),然后交由生产厂(chang)生产CD唱(chang)片。这些数(shu)字(zi)母(mu)版(ban)(ban)在不同时期(qi)会使(shi)用不同类型(xing)的(de)载体(ti)(ti)。例如早期(qi)就使(shi)用录(lu)像(xiang)带作为数(shu)字(zi)母(mu)版(ban)(ban)的(de)载体(ti)(ti)(SONY PCM-1610/PCM-1630基(ji)于(yu)录(lu)像(xiang)机开发),如今的(de)数(shu)字(zi)母(mu)版(ban)(ban)载体(ti)(ti)形式的(de)可(ke)选(xuan)性很(hen)多,而常见的(de)做法是把(ba)数(shu)字(zi)音乐烧录(lu)到刻(ke)录(lu)光(guang)盘里(li)或把(ba)数(shu)字(zi)文(wen)件(jian)存到USB盘,然后发给(ji)CD生产厂(chang),甚至直(zhi)接通过(guo)网络途径把(ba)数(shu)字(zi)文(wen)件(jian)传(chuan)给(ji)CD生产厂(chang),邮费(fei)和载体(ti)(ti)的(de)成本也省了。

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采用压膜方式生产CD唱片

压模(mo)方式是最常(chang)用的(de)CD唱(chang)片生(sheng)产方式,其原理(li)跟做(zuo)月饼没啥区别,用模(mo)具(ju)一(yi)个一(yi)个地做(zuo)出来(lai)。CD唱(chang)片的(de)模(mo)具(ju)是怎么做(zuo)出来(lai)的(de)呢(ni)?方式就(jiu)是先做(zuo)一(yi)张(zhang)玻(bo)璃(li)圆(yuan)(yuan)(yuan)盘(pan),这(zhei)(zhei)张(zhang)玻(bo)璃(li)圆(yuan)(yuan)(yuan)盘(pan)使用前必须经过打磨、清洗干净(jing),然(ran)后再玻(bo)璃(li)圆(yuan)(yuan)(yuan)盘(pan)上涂(tu)上一(yi)层(ceng)光刻(ke)胶(jiao)。完成这(zhei)(zhei)步(bu)骤(zhou)后就(jiu)会(hui)把(ba)这(zhei)(zhei)张(zhang)玻(bo)璃(li)圆(yuan)(yuan)(yuan)盘(pan)以及数字母(mu)版放入光刻(ke)系统(tong)(tong),光刻(ke)系统(tong)(tong)会(hui)读取数字母(mu)版上的(de)内容再进行(xing)EFM编码,控制(zhi)激光头的(de)激光束(shu)聚焦到玻(bo)璃(li)圆(yuan)(yuan)(yuan)盘(pan)上,使得光刻(ke)胶(jiao)发生(sheng)光化反应,从而生(sheng)成一(yi)道(dao)连续排列的(de)坑槽,这(zhei)(zhei)就(jiu)变成了玻(bo)璃(li)母(mu)盘(pan),然(ran)后在玻(bo)璃(li)母(mu)盘(pan)上镀一(yi)层(ceng)金属膜,做(zuo)成模(mo)具(ju)。

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但这个模具还不(bu)能拿来压成品CD,因为它的坑纹跟玻(bo)璃母(mu)盘(pan)是相反的,还必须通过这个金(jin)属膜再冲(chong)压出另一(yi)个金(jin)属模具,让这个新模具的坑纹与(yu)玻(bo)璃母(mu)盘(pan)一(yi)致,这样(yang)才(cai)能生产(chan)成品CD唱片(pian)。

大家通(tong)过(guo)(guo)以上内(nei)容可以了解到(dao),生产一张CD唱片的过(guo)(guo)程需要经(jing)过(guo)(guo)至少(shao)3次复制过(guo)(guo)程,所以现(xian)在有(you)些国内(nei)唱片公司推出1:1直刻唱片,就(jiu)是通(tong)过(guo)(guo)数字文件(jian)直接烧录到(dao)一张CD-R/CD-RW光盘(pan)里面,相当于一张数字母版,音质肯定会(hui)比(bi)同样的成(cheng)品CD唱片要好,只(zhi)是售价更贵。

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Sony和Philips主导,开创早期CD播放机产业的局面

CD播(bo)放(fang)机(ji)(ji)的(de)设计和(he)生(sheng)产同样由SONY和(he)Philips主导。世(shi)界第一台商品化CD播(bo)放(fang)机(ji)(ji)是SONY由1982年在推(tui)出(chu),型号为CDP-101。Philips在1980年从Superscope公司买(mai)下Marantz,以Philips和(he)Marantz两个品牌推(tui)出(chu)CD播(bo)放(fang)机(ji)(ji),1983年推(tui)出(chu)第一款商品化CD播(bo)放(fang)机(ji)(ji)— CD100,对应Marantz CD-63。此外,两家公司还出(chu)售CD播(bo)放(fang)机(ji)(ji)的(de)机(ji)(ji)芯、芯片等(deng)部件,以及(ji)数(shu)字电路(lu)解决(jue)方案,从而让(rang)其他公司能(neng)推(tui)出(chu)符(fu)合其市场(chang)定位的(de)产品,从而开(kai)创整个CD播(bo)放(fang)机(ji)(ji)产业(ye)的(de)局(ju)面。

既提供CD机部件,也提供源头制作设备

早期的CD机大量使用Philips和Sony的部件,有些型号还直接拿现成产品修改,如Meridian MCD就是拿Philips CD-100改外观,MCD-Pro在原来基础上改DAC,Straight Wire Audio QueCD专业CD机在Philips CD150基础上加平衡输出电路,实现距离传输。另外,近年来被热炒的Revox、Studer、EMT这类广播级CD机及其他欧洲品牌产品大多采用Philips机芯和DAC芯片。Accuphase、Cambridge、Copland、Denon、Harman Kardon 、Kenwood、Luxman、NAD、Onkyo、Wadia、Yamaha等多半采用Sony或三洋的机芯。

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Meridian(英国之宝)MCD-PRO(左)和MCD(右)CD机

Philips LHH-0400光刻系统,搭载Sony PCM-1610 数字母版/制作设备,用于生产CD唱片的玻璃母盘

既提供CD机部件,也提供源头制作设备

CD唱(chang)(chang)片(pian)(pian)(pian)(pian)与CD播放机是同期推出的(de),而Philips和(he)Sony为了(le)片(pian)(pian)(pian)(pian)源也(ye)是操(cao)碎了(le)心。不但有自(zi)己品牌的(de)唱(chang)(chang)片(pian)(pian)(pian)(pian)公(gong)(gong)司(si),还开发出源头(tou)制(zhi)作设(she)(she)备(bei),包(bao)括(kuo)数(shu)(shu)字录(lu)音、编(bian)辑设(she)(she)备(bei)以(yi)及(ji)光(guang)盘生产设(she)(she)备(bei)。SONY先后开发出PCM-1610、PCM-1630两套数(shu)(shu)字录(lu)音和(he)母版(ban)制(zhi)作设(she)(she)备(bei)以(yi)DMC-1200光(guang)刻系(xi)统(tong),Philips则有LHH-0400光(guang)刻系(xi)统(tong),这些设(she)(she)备(bei)除了(le)应用(yong)在Philips和(he)Sony品牌以(yi)及(ji)旗下(xia)唱(chang)(chang)片(pian)(pian)(pian)(pian)公(gong)(gong)司(si)品牌,也(ye)向其他唱(chang)(chang)片(pian)(pian)(pian)(pian)公(gong)(gong)司(si)出售这些设(she)(she)备(bei)。例(li)如,著(zhu)名的(de)百年(nian)唱(chang)(chang)片(pian)(pian)(pian)(pian)品牌DG公(gong)(gong)司(si),还有EMI、DECCA、Nimbus Records等唱(chang)(chang)片(pian)(pian)(pian)(pian)公(gong)(gong)司(si)就使(shi)用(yong)Sony和(he)Philips的(de)数(shu)(shu)字录(lu)音/编(bian)辑,或(huo)者是光(guang)刻设(she)(she)备(bei)。如此(ci)一来就把CD唱(chang)(chang)片(pian)(pian)(pian)(pian)的(de)整个(ge)产业链打通。

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简述CD机的D/A转换部分

D/A转(zhuan)换(huan)部分(fen)是(shi)一台CD机(ji)最核心的(de)(de)部分(fen),职责就是(shi)讲二进制(zhi)的(de)(de)PCM数(shu)字(zi)信号(hao)转(zhuan)换(huan)为模(mo)拟(ni)音(yin)频(pin)信号(hao)。说到D/A转(zhuan)换(huan)部分(fen),大家的(de)(de)兴(xing)趣(qu)点主要(yao)在于(yu)使用什(shen)么样(yang)的(de)(de)DAC芯片。DAC芯片的(de)(de)性(xing)能固然重要(yao),但同时(shi)也取决于(yu)时(shi)钟电路(lu)、低通滤波(bo)、数(shu)字(zi)处(chu)理(li)(数(shu)字(zi)滤波(bo)、超采(cai)样(yang)处(chu)理(li))等(deng)这些(xie)外围因(yin)素(su)的(de)(de)影响,经过多年的(de)(de)发展,数(shu)字(zi)电路(lu)、电子零件的(de)(de)性(xing)能在不断地被(bei)改(gai)良,一方(fang)面性(xing)能在提高(gao),另一方(fang)面也能适应更高(gao)规格的(de)(de)PCM和(he)DSD数(shu)字(zi)信号(hao)。

多比特与单比特D/A转换

在(zai)DAC芯(xin)片(pian)方面(mian),ESS、AKM、Bur-Brown、Wolfson、Analog Device、Cirrus Logic都是目前影音(yin)器材里(li)面(mian)应用(yong)得(de)最多的(de)(de)(de)几个牌子。但(dan)在(zai)早期的(de)(de)(de)CD机(ji)(ji)里(li)面(mian)使用(yong)的(de)(de)(de)主要是Philips和Sony两(liang)家公(gong)司的(de)(de)(de)产(chan)品。其中(zhong),Philips的(de)(de)(de)DAC芯(xin)片(pian)最为发烧友(you)所熟悉,例如:Philips公(gong)司推(tui)出的(de)(de)(de)TDA1540、TDA1541系(xi)列(lie)、TDA1547。另外,像Bur-Brown公(gong)司的(de)(de)(de)PCM1704、PCM1702、PCM63系(xi)列(lie)等(deng)都是被推(tui)崇的(de)(de)(de)产(chan)品,从入门(men)级机(ji)(ji)型到顶级机(ji)(ji)型都在(zai)使用(yong)。

早期所推出(chu)的(de)DAC芯片(pian)大多数都是多比(bi)特DAC芯片(pian),上(shang)述的(de)TDA1540(14bit)、TDA1541系列(16bit),而Burr-Brown的(de)PCM1704、PCM1702更分别能达到(dao)20bit和(he)24bit,解析度更高。除(chu)了(le)多比(bi)特DAC芯片(pian)外(wai),还(hai)有单比(bi)特DAC芯片(pian),俗称“1bit解码”,这(zhei)种D/A转换是通过Delta/Sigma调变(bian)器将多比(bi)特PCM数字信号(hao)转成1bit PDM数字信号(hao)后再通过低(di)通滤(lv)波变(bian)成模拟(ni)音频信号(hao),后来更演变(bian)称DSD。但(dan)到(dao)底是多比(bi)特DAC好(hao),还(hai)是单比(bi)特DAC好(hao),在(zai)发烧友圈子里(li)面一直在(zai)争(zheng)论,但(dan)不(bu)管是哪一个都有各自的(de)优势和(he)不(bu)足,这(zhei)里(li)就没必要去(qu)讨论了(le)。

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TDA1541系列、TDA1540、TDA1547都是早期CD机里面最常用的DAC芯片

超采样与低通滤波

超采样和(he)的(de)(de)目的(de)(de)就(jiu)是(shi)为(wei)了(le)提(ti)高(gao)D/A转换的(de)(de)性能,因为(wei)DAC在(zai)工作的(de)(de)时(shi)会产生(sheng)量(liang)化噪音,而减低(di)量(liang)化噪音的(de)(de)方(fang)法就(jiu)是(shi)提(ti)高(gao)采样率,让量(liang)化噪音远离人耳范围,然后(hou)再通(tong)(tong)过低(di)通(tong)(tong)滤(lv)波器把噪音滤(lv)除从(cong)而提(ti)高(gao)信噪比。早期的(de)(de)CD机通(tong)(tong)常会为(wei)DAC芯(xin)片(pian)搭配(pei)超采样芯(xin)片(pian),但(dan)由于(yu)超采样的(de)(de)倍数不高(gao)(4~8倍),低(di)通(tong)(tong)滤(lv)波电路相(xiang)对(dui)复(fu)杂,会产生(sheng)一(yi)些负面影响,后(hou)来超采样倍数进一(yi)步提(ti)高(gao),低(di)通(tong)(tong)滤(lv)波电路就(jiu)变得简单。

如(ru)Mircomega Trio分体CD机(ji)里(li)用(yong)的(de)SAA7321单比特DAC芯片高达(da)256倍超(chao)采(cai)(cai)样(11.2MHz),Krell 参考64解码器(qi)里(li)采(cai)(cai)用(yong)4PCM63PK R-2R结(jie)构DAC芯片,然后采(cai)(cai)用(yong)64倍采(cai)(cai)样软件算法,简化了低通滤波部分的(de)设计,同时信噪比又能(neng)得到大大的(de)提高。

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一体化,还是分体?简述Jitter

在选购CD机的(de)时候(hou),有人会问,到(dao)底是分(fen)体好(通常(chang)指转(zhuan)盘+解码形式),还是一(yi)体化(hua)好?对于这个问题,绝大部分(fen)的(de)旗舰机型都是分(fen)体设计(ji),因为分(fen)体设计(ji)可以(yi)让转(zhuan)盘和(he)解码器两(liang)部分(fen)隔离,各自有独(du)立的(de)机箱和(he)供电来减低相互干(gan)扰(rao),甚至有些机型把(ba)供电部分(fen)再独(du)立出(chu)来,以(yi)进一(yi)步减低干(gan)扰(rao)。当然,也有少数(shu)厂家的(de)旗舰机型是一(yi)体化(hua)的(de),如Chord Red Reference、Gryphon Ethos就是一(yi)体化(hua)设计(ji)的(de)。

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在一(yi)体化CD机里面,转盘部(bu)分与(yu)DAC部(bu)分之(zhi)间是以I2S界面传输信息的,而且两部(bu)分共同一(yi)个时(shi)钟(zhong)电路,所以在传输过程中所产(chan)生的时(shi)基抖动(dong)(Jitter)很少(shao)。其(qi)时(shi)基抖动(dong)主要来(lai)自(zi)射频(pin)/电磁(ci)干扰,震动(dong),电源干扰等其(qi)他(ta)因素。

转(zhuan)盘(pan)(pan)+DAC分(fen)(fen)(fen)体的(de)CD机,可以解决上(shang)述(shu)(shu)问题。但两部分(fen)(fen)(fen)都有(you)独立的(de)时(shi)钟电路,且两者间(jian)的(de)传输界(jie)面(mian)通(tong)常用S/PDIF、AES/EBU和TOSLINK光纤。转(zhuan)盘(pan)(pan)部分(fen)(fen)(fen)需(xu)要先将I2S界(jie)面(mian)传输的(de)信(xin)号(hao)进行调(diao)制,然后通(tong)过上(shang)述(shu)(shu)界(jie)面(mian)发送到DAC,DAC接收后再(zai)经过解调(diao)后恢复,所(suo)以容易产生传输过程的(de)时(shi)基抖动,所(suo)以必须通(tong)过一些辅助手(shou)段来减(jian)少时(shi)基抖动。

因此,怎样从恢(hui)复一个精确的时(shi)(shi)钟(zhong)信号就(jiu)是(shi)关键之一,方法(fa)有(you)(you)好几种,而最常见(jian)的方法(fa)就(jiu)是(shi)使用锁相环电路(PLL)、FIFO等来恢(hui)复。但(dan)对于少数(shu)的顶级(ji)机(ji)型(xing),转盘(pan)和(he)DAC两部分(fen)(fen)都有(you)(you)同步时(shi)(shi)钟(zhong)输入接口(kou)(Wordclock),然(ran)后再配置(zhi)一个独立的时(shi)(shi)钟(zhong)发生(sheng)器,让两部分(fen)(fen)共(gong)用一个时(shi)(shi)钟(zhong)。例如(ru),Esoteric、DCS这(zhei)两家公(gong)司推出(chu)的播(bo)放机(ji)就(jiu)有(you)(you)这(zhei)样的设(she)计。当然(ran),这(zhei)样的播(bo)放机(ji)在售价上要比绝大部分(fen)(fen)的一体化机(ji)型(xing),甚至(zhi)分(fen)(fen)体机(ji)型(xing)要高(gao)出(chu)很多。

除此之外,光驱读(du)取(qu)CD唱片时(shi)也会产生Jitter。因此,高端机型都会在CD转盘部(bu)分(fen)做文章,通过加固(gu)、安装避震部(bu)件,或其他设计方式(shi)(shi)等(deng)方式(shi)(shi)来减(jian)少(shao)外界振(zhen)动的干扰(rao),如Esoteric VRDS转盘、SONY的固(gu)定光头转盘、先(xian)锋的倒(dao)置转盘等(deng)等(deng),目(mu)的就是为了(le)减(jian)少(shao)振(zhen)动,提高读(du)取(qu)精确度(du),从源(yuan)头上减(jian)少(shao)时(shi)基抖(dou)动,提高声音(yin)重播(bo)效果。

 

Esoteric老旗舰CD转盘P-0就提供了同步时钟输入接口

 

EsotericG-01X独立主时钟发生器

 

(未完(wan)待续)


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