前文回顾

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CD唱片是怎么做出来的?

或许很多普(pu)通消费者来说并不知道(dao)CD的生产流程。但由于前文(wen)提及到(dao)母版制作/编辑(ji)以及光刻系(xi)统,所(suo)以我觉得有必要(yao)把(ba)话题(ti)(ti)适当展开一下(xia),跟大(da)家简单说说CD唱片的生产。而在(zai)上(shang)一期的CD唱片专题(ti)(ti)里(li)面,我并未提及到(dao)关于CD唱片生产的内(nei)容(rong),所(suo)以就通过这期的专题(ti)(ti)文(wen)章(zhang)再细说这部(bu)分(fen)的内(nei)容(rong)。

制作光刻母盘所需要的数字母版

唱片(pian)(pian)公司(si)在(zai)录(lu)音(yin)(数(shu)字(zi)(zi)或模拟)之后(hou),经过编辑(ji)和混(hun)音(yin)等(deng)一系列后(hou)期(qi)制作(zuo)之后(hou)必须要制作(zuo)一个数(shu)字(zi)(zi)母版(ban),然(ran)后(hou)交(jiao)由生(sheng)产(chan)(chan)厂生(sheng)产(chan)(chan)CD唱片(pian)(pian)。这些数(shu)字(zi)(zi)母版(ban)在(zai)不同时期(qi)会使(shi)用(yong)不同类型的(de)载体。例如早期(qi)就使(shi)用(yong)录(lu)像(xiang)带作(zuo)为数(shu)字(zi)(zi)母版(ban)的(de)载体(SONY PCM-1610/PCM-1630基(ji)于录(lu)像(xiang)机开发(fa)),如今的(de)数(shu)字(zi)(zi)母版(ban)载体形(xing)式的(de)可选性很(hen)多,而常见的(de)做法是把(ba)数(shu)字(zi)(zi)音(yin)乐烧录(lu)到(dao)刻录(lu)光盘里(li)或把(ba)数(shu)字(zi)(zi)文件存到(dao)USB盘,然(ran)后(hou)发(fa)给CD生(sheng)产(chan)(chan)厂,甚至直(zhi)接(jie)通过网(wang)络途径把(ba)数(shu)字(zi)(zi)文件传给CD生(sheng)产(chan)(chan)厂,邮(you)费和载体的(de)成本也(ye)省了。

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采用压膜方式生产CD唱片

压(ya)模(mo)(mo)方(fang)式是(shi)最常用的(de)(de)(de)CD唱片生产方(fang)式,其原理跟做(zuo)(zuo)月饼没(mei)啥区别(bie),用模(mo)(mo)具一(yi)(yi)个一(yi)(yi)个地做(zuo)(zuo)出来(lai)。CD唱片的(de)(de)(de)模(mo)(mo)具是(shi)怎(zen)么做(zuo)(zuo)出来(lai)的(de)(de)(de)呢(ni)?方(fang)式就是(shi)先做(zuo)(zuo)一(yi)(yi)张(zhang)玻(bo)(bo)璃(li)圆(yuan)盘,这张(zhang)玻(bo)(bo)璃(li)圆(yuan)盘使(shi)用前必须经过(guo)打(da)磨(mo)、清(qing)洗(xi)干净,然(ran)(ran)后(hou)再玻(bo)(bo)璃(li)圆(yuan)盘上(shang)涂上(shang)一(yi)(yi)层(ceng)光刻(ke)(ke)胶(jiao)。完成这步骤后(hou)就会(hui)把这张(zhang)玻(bo)(bo)璃(li)圆(yuan)盘以及数字母(mu)版放入(ru)光刻(ke)(ke)系统(tong),光刻(ke)(ke)系统(tong)会(hui)读(du)取数字母(mu)版上(shang)的(de)(de)(de)内容再进行(xing)EFM编码(ma),控制激光头的(de)(de)(de)激光束聚(ju)焦到玻(bo)(bo)璃(li)圆(yuan)盘上(shang),使(shi)得光刻(ke)(ke)胶(jiao)发生光化反(fan)应,从而生成一(yi)(yi)道连续排列(lie)的(de)(de)(de)坑槽,这就变成了(le)玻(bo)(bo)璃(li)母(mu)盘,然(ran)(ran)后(hou)在玻(bo)(bo)璃(li)母(mu)盘上(shang)镀一(yi)(yi)层(ceng)金属(shu)膜,做(zuo)(zuo)成模(mo)(mo)具。

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但这个(ge)模具还不能(neng)拿来压(ya)成品(pin)CD,因为(wei)它(ta)的(de)(de)坑纹(wen)跟玻璃(li)母盘是(shi)相(xiang)反的(de)(de),还必(bi)须通过这个(ge)金属膜再冲压(ya)出另一(yi)个(ge)金属模具,让这个(ge)新模具的(de)(de)坑纹(wen)与玻璃(li)母盘一(yi)致,这样才(cai)能(neng)生(sheng)产成品(pin)CD唱片。

大家通过(guo)(guo)以上内容可以了解到,生产一张CD唱片(pian)的过(guo)(guo)程需要经过(guo)(guo)至少3次复制(zhi)过(guo)(guo)程,所以现在有些国内唱片(pian)公司推出1:1直刻(ke)唱片(pian),就是通过(guo)(guo)数(shu)字文(wen)件(jian)直接(jie)烧(shao)录到一张CD-R/CD-RW光(guang)盘里面,相当于(yu)一张数(shu)字母版,音质肯定会比同样的成品(pin)CD唱片(pian)要好,只是售(shou)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)放机(ji)(ji)的设计和(he)(he)生产(chan)(chan)同样由SONY和(he)(he)Philips主导(dao)。世(shi)界第一台商品化CD播(bo)放机(ji)(ji)是(shi)SONY由1982年在(zai)推(tui)出,型号为(wei)CDP-101。Philips在(zai)1980年从(cong)(cong)Superscope公司(si)买下Marantz,以Philips和(he)(he)Marantz两个(ge)品牌(pai)推(tui)出CD播(bo)放机(ji)(ji),1983年推(tui)出第一款商品化CD播(bo)放机(ji)(ji)— CD100,对应Marantz CD-63。此外,两家公司(si)还出售CD播(bo)放机(ji)(ji)的机(ji)(ji)芯(xin)、芯(xin)片等部件,以及(ji)数(shu)字电路解决方(fang)案(an),从(cong)(cong)而让其(qi)他公司(si)能推(tui)出符合其(qi)市场定位(wei)的产(chan)(chan)品,从(cong)(cong)而开(kai)创整个(ge)CD播(bo)放机(ji)(ji)产(chan)(chan)业的局面。

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)片与CD播放(fang)机是(shi)同期推出的(de),而Philips和(he)Sony为了片源(yuan)也是(shi)操碎了心。不但有自己(ji)品牌(pai)(pai)的(de)唱(chang)(chang)片公(gong)司,还开发出源(yuan)头(tou)制作(zuo)设备(bei),包括数(shu)(shu)字录音(yin)、编(bian)辑(ji)设备(bei)以及(ji)(ji)光(guang)(guang)盘生产设备(bei)。SONY先后(hou)开发出PCM-1610、PCM-1630两(liang)套数(shu)(shu)字录音(yin)和(he)母版制作(zuo)设备(bei)以DMC-1200光(guang)(guang)刻系(xi)统,Philips则有LHH-0400光(guang)(guang)刻系(xi)统,这些设备(bei)除了应用(yong)在Philips和(he)Sony品牌(pai)(pai)以及(ji)(ji)旗下唱(chang)(chang)片公(gong)司品牌(pai)(pai),也向其他唱(chang)(chang)片公(gong)司出售这些设备(bei)。例如(ru),著名的(de)百年唱(chang)(chang)片品牌(pai)(pai)DG公(gong)司,还有EMI、DECCA、Nimbus Records等唱(chang)(chang)片公(gong)司就使用(yong)Sony和(he)Philips的(de)数(shu)(shu)字录音(yin)/编(bian)辑(ji),或者是(shi)光(guang)(guang)刻设备(bei)。如(ru)此(ci)一来就把CD唱(chang)(chang)片的(de)整个产业链打通。

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简述CD机的D/A转换部分

D/A转(zhuan)换部(bu)(bu)分是(shi)一(yi)台(tai)CD机(ji)最(zui)核心(xin)的部(bu)(bu)分,职(zhi)责就(jiu)是(shi)讲二进制(zhi)的PCM数(shu)(shu)字(zi)信(xin)号转(zhuan)换为模拟音频信(xin)号。说到D/A转(zhuan)换部(bu)(bu)分,大家的兴趣(qu)点主要(yao)在于(yu)使用(yong)什么样(yang)的DAC芯片(pian)。DAC芯片(pian)的性能(neng)固然重要(yao),但同(tong)时(shi)也(ye)(ye)取决于(yu)时(shi)钟电路(lu)、低通滤波、数(shu)(shu)字(zi)处(chu)理(li)(li)(数(shu)(shu)字(zi)滤波、超采样(yang)处(chu)理(li)(li))等这些外围因素的影响,经过多年的发(fa)展,数(shu)(shu)字(zi)电路(lu)、电子(zi)零件(jian)的性能(neng)在不断地被改良,一(yi)方(fang)面性能(neng)在提高(gao),另一(yi)方(fang)面也(ye)(ye)能(neng)适应(ying)更(geng)高(gao)规格的PCM和DSD数(shu)(shu)字(zi)信(xin)号。

多比特与单比特D/A转换

在(zai)(zai)DAC芯(xin)片(pian)方面,ESS、AKM、Bur-Brown、Wolfson、Analog Device、Cirrus Logic都是(shi)目前影音器材里面应用(yong)(yong)得(de)最多的(de)(de)(de)几(ji)个牌子。但在(zai)(zai)早(zao)期的(de)(de)(de)CD机(ji)里面使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)主要(yao)是(shi)Philips和(he)Sony两(liang)家(jia)公(gong)司的(de)(de)(de)产品(pin)。其(qi)中,Philips的(de)(de)(de)DAC芯(xin)片(pian)最为发烧友所熟悉,例如:Philips公(gong)司推出的(de)(de)(de)TDA1540、TDA1541系(xi)(xi)列(lie)、TDA1547。另外(wai),像(xiang)Bur-Brown公(gong)司的(de)(de)(de)PCM1704、PCM1702、PCM63系(xi)(xi)列(lie)等都是(shi)被推崇的(de)(de)(de)产品(pin),从入(ru)门级机(ji)型到顶级机(ji)型都在(zai)(zai)使(shi)用(yong)(yong)。

早(zao)期所(suo)推(tui)出(chu)的DAC芯(xin)(xin)片(pian)(pian)大多(duo)(duo)数(shu)都(dou)(dou)是(shi)多(duo)(duo)比(bi)特(te)DAC芯(xin)(xin)片(pian)(pian),上述的TDA1540(14bit)、TDA1541系列(16bit),而(er)Burr-Brown的PCM1704、PCM1702更分(fen)别能达到20bit和24bit,解析度更高。除了多(duo)(duo)比(bi)特(te)DAC芯(xin)(xin)片(pian)(pian)外,还有(you)单比(bi)特(te)DAC芯(xin)(xin)片(pian)(pian),俗称“1bit解码”,这(zhei)种(zhong)D/A转(zhuan)换是(shi)通(tong)过(guo)Delta/Sigma调变器将(jiang)多(duo)(duo)比(bi)特(te)PCM数(shu)字信号转(zhuan)成(cheng)1bit PDM数(shu)字信号后(hou)再通(tong)过(guo)低通(tong)滤波变成(cheng)模(mo)拟音频信号,后(hou)来更演变称DSD。但到底是(shi)多(duo)(duo)比(bi)特(te)DAC好,还是(shi)单比(bi)特(te)DAC好,在(zai)发烧(shao)友(you)圈(quan)子里面一直在(zai)争论,但不管是(shi)哪一个都(dou)(dou)有(you)各自的优势和不足,这(zhei)里就没必要去讨论了。

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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(yang)(yang)和(he)的(de)目的(de)就是为了提高(gao)D/A转(zhuan)换的(de)性能(neng),因为DAC在工作的(de)时(shi)会产(chan)生量(liang)(liang)化(hua)噪(zao)(zao)(zao)音(yin)(yin)(yin),而减低量(liang)(liang)化(hua)噪(zao)(zao)(zao)音(yin)(yin)(yin)的(de)方法就是提高(gao)采样(yang)(yang)率,让量(liang)(liang)化(hua)噪(zao)(zao)(zao)音(yin)(yin)(yin)远离人(ren)耳(er)范(fan)围,然后(hou)再通(tong)(tong)过低通(tong)(tong)滤波(bo)器(qi)把噪(zao)(zao)(zao)音(yin)(yin)(yin)滤除从而提高(gao)信噪(zao)(zao)(zao)比(bi)。早期的(de)CD机通(tong)(tong)常(chang)会为DAC芯(xin)片(pian)搭配超采样(yang)(yang)芯(xin)片(pian),但由于(yu)超采样(yang)(yang)的(de)倍(bei)(bei)数不高(gao)(4~8倍(bei)(bei)),低通(tong)(tong)滤波(bo)电路(lu)相(xiang)对复杂(za),会产(chan)生一(yi)些(xie)负面(mian)影响(xiang),后(hou)来超采样(yang)(yang)倍(bei)(bei)数进一(yi)步提高(gao),低通(tong)(tong)滤波(bo)电路(lu)就变(bian)得简单。

如Mircomega Trio分(fen)体CD机里用(yong)(yong)(yong)的(de)SAA7321单比特DAC芯片高达256倍(bei)超采(cai)样(11.2MHz),Krell 参(can)考64解码(ma)器里采(cai)用(yong)(yong)(yong)4PCM63PK R-2R结构DAC芯片,然后采(cai)用(yong)(yong)(yong)64倍(bei)采(cai)样软件(jian)算法,简化(hua)了(le)低(di)通滤波部分(fen)的(de)设计,同(tong)时信噪(zao)比又能得到大大的(de)提高。

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一体化,还是分体?简述Jitter

在选购(gou)CD机(ji)的(de)(de)(de)(de)时候,有(you)人会(hui)问,到底是分体(ti)(ti)好(hao)(通常指(zhi)转盘+解码(ma)(ma)形式),还是一(yi)(yi)体(ti)(ti)化(hua)好(hao)?对(dui)于这个问题,绝大部(bu)分的(de)(de)(de)(de)旗舰机(ji)型(xing)(xing)都是分体(ti)(ti)设(she)计,因为分体(ti)(ti)设(she)计可以让转盘和解码(ma)(ma)器两(liang)部(bu)分隔离,各自(zi)有(you)独立的(de)(de)(de)(de)机(ji)箱和供电来(lai)减低相互干(gan)扰(rao),甚至有(you)些机(ji)型(xing)(xing)把供电部(bu)分再独立出(chu)来(lai),以进一(yi)(yi)步(bu)减低干(gan)扰(rao)。当然,也有(you)少数厂家的(de)(de)(de)(de)旗舰机(ji)型(xing)(xing)是一(yi)(yi)体(ti)(ti)化(hua)的(de)(de)(de)(de),如Chord Red Reference、Gryphon Ethos就是一(yi)(yi)体(ti)(ti)化(hua)设(she)计的(de)(de)(de)(de)。

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在(zai)一体化CD机(ji)里面(mian)(mian),转盘部分与(yu)DAC部分之(zhi)间是以I2S界面(mian)(mian)传输信息的,而且两(liang)部分共同一个时钟电(dian)(dian)路,所以在(zai)传输过(guo)程中所产生的时基(ji)抖动(Jitter)很少。其时基(ji)抖动主要来自(zi)射频/电(dian)(dian)磁干扰,震动,电(dian)(dian)源(yuan)干扰等其他因素。

转盘+DAC分体的(de)CD机,可以解决上述(shu)问题(ti)。但两(liang)(liang)部(bu)分都有独立(li)的(de)时(shi)钟电路,且两(liang)(liang)者间的(de)传输界(jie)面通(tong)常(chang)用S/PDIF、AES/EBU和TOSLINK光纤(xian)。转盘部(bu)分需要先将I2S界(jie)面传输的(de)信号进行调制,然后(hou)通(tong)过(guo)上述(shu)界(jie)面发送(song)到DAC,DAC接收(shou)后(hou)再经过(guo)解调后(hou)恢复,所以容易产生传输过(guo)程的(de)时(shi)基(ji)抖动,所以必(bi)须通(tong)过(guo)一些辅助手(shou)段来(lai)减少时(shi)基(ji)抖动。

因此,怎样(yang)从恢复一(yi)个精确(que)的(de)时钟信号就(jiu)是关键之一(yi),方(fang)法有(you)好几(ji)种,而(er)最(zui)常见的(de)方(fang)法就(jiu)是使用锁相环电路(PLL)、FIFO等来恢复。但对于(yu)少数的(de)顶级(ji)机型,转(zhuan)盘(pan)和DAC两(liang)部分都有(you)同步时钟输入接口(Wordclock),然后再配置一(yi)个独(du)立(li)的(de)时钟发生器,让两(liang)部分共用一(yi)个时钟。例如(ru),Esoteric、DCS这两(liang)家公(gong)司推出的(de)播(bo)放机就(jiu)有(you)这样(yang)的(de)设(she)计(ji)。当(dang)然,这样(yang)的(de)播(bo)放机在售价上要比(bi)绝大部分的(de)一(yi)体(ti)化(hua)机型,甚至分体(ti)机型要高出很多。

除此之外,光驱(qu)读取CD唱片(pian)时也(ye)会产(chan)生(sheng)Jitter。因此,高端机(ji)型(xing)都会在CD转(zhuan)盘部分做文章,通过加固(gu)、安装(zhuang)避震部件,或(huo)其他设(she)计方(fang)式等方(fang)式来减(jian)少外界振动(dong)的干扰,如Esoteric VRDS转(zhuan)盘、SONY的固(gu)定(ding)光头转(zhuan)盘、先(xian)锋的倒置(zhi)转(zhuan)盘等等,目的就(jiu)是为了减(jian)少振动(dong),提高读取精确度,从源(yuan)头上减(jian)少时基抖动(dong),提高声(sheng)音重播(bo)效(xiao)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

 

(未完待(dai)续)


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