HDCD编码的CD碟片制作过程与兼容性 - HDCD的编码解码技术特点

HDCD编码的CD碟片制作过程与兼容性

　　1.取样频率转换。首先对88.1kHz取样数据进行动态转换，这是HDCD技术一大特色。它采用多个数据插值滤波器经分析系统做动态控制，这个系统实时分析信号频带宽度，波峰能量和高频信息，以高分辨信号精确控制滤波器的波通特性。执行结果使得即使变化 为44.1kHz最后采样率，其频宽在16kHz～22kHz变化仍然很少。该系统有超越44.1kHz取样率的记录，能够反映声音的每个精细微妙的变化。

　　2.振幅分析。HDCD技术另一特点就是对振幅进行了有效控制，由Decimation滤波器传送的是一个24bit/44.1kHz的信号，为了容纳这个信号，编码器在这一级被精确地进行振幅解析和增益控制量化编辑为20bit然后再分配到16bit格式中运行。

　　自然界的音响变化范围是很宽的，突响的声压能造成记录设备瞬时过载出现削峰现象，在模拟磁带记录过程中采用电平压缩方式以避免磁带的饱含失真，而对于一个数字记录系统过载可导致出现不必要的量化误差(数据碎片)，同样会对音质产生影响。为此普通A/D转换器设备都有一个绝对最大录音电平(0dB)以保证峰值不削波。HDCD采用独特的振幅编码技术，可获得比常规数字记录多出一个比特(相当于+6dB)的容量来处理大动态信号。由于采用数字运算处理方式，这个扩展信息能以精确稳定的特性控制重放设备的 译码器复原。加上数字处理特有的“超前处理”(Look ahead)能力，所以系统能在一个大信号开始前瞬时恢复增益，提供更大信息容量避免信号瞬时过载。

　　3.一个比特的信息扩张量，何时操作受制于HDCD的隐含控制码(稍后讲到)，对于普通CD播放，信息无变化，而用HDCD译码器播放，则可在隐含码的控制下，信息准确膨胀，达到大动态播放的目的。

　　4.高频扰动技术(Dither)。采用高频扰动技术，可提高量化信号的分辨能力，使之量化器的非线性变换特性得以改善，降低低电平信号的谐波失真，而且有可能重现低于量化差值的信号。但如添加不当，高频振荡(dither)将会变成真正的添加噪声。HD CD技术采用了改良的高频扰动技术，使得音乐细节更为丰富而噪声低不可闻。

　　5.HDCD隐含控制码。对于HDCD的最后量化操作部分，为准确控制HDCD编码记录的超量信息在解码器上精确播放，特设置一相关的控制代码，这个代码被插入数据记录的字组段中的最小有效位LSB位，如被普通CD机播放该码为隐含而不被激发。由于所处的特定位置且只占LSB位元的1%～5%，对于CD音质的影响弱不可闻。当用HDCD解码器播放时，系统可准确捕捉该隐含码并用来激活主要数据通道的信息，使得信息量膨胀，得到数倍于普通CD格式的信息输出，经DA转换即可获得大动态、细节丰富、高信噪比的 模拟音频信号。

　　为避免误码操作，HDCD采用在主副通道设置双重代码同步计时器，这样它与该字组段中的主要信息相伴而生时序不会错位。只有在隐含码与主要相关代码呼应时，主通道选择数据才有效，否则取消解码操作。

　　模拟音频信号经缓冲器低通滤波后，先进行模数转换，并用一个高频扰动信号对ADC实时控制，量化产生 88.1kHz、24bit数据流，该数据流向主副两通道，主通道信息被延迟存储，而副通道信息相对于主通道提前一个分量进行数据分析产生控制信号，该信号动态控制数字滤波器做取样率变换，振幅编码和增益控制。最后由微处理器将分析、滤波、数据再格式化容易被漏失的信息分离(这些信息可能涉及到音色、声场、微细声音)，与控制码一起组合生成隐含码被插入主通道音频数据LSB位，经高频扰动处理后再量化为16bit/44.1kHz标准CD格式输出，完成全套HDCD编码过程。

　　HDCD的解码

　　HDCD的解码操作是编码过程的逆动作。设计目的是在DAC的数字滤波器部位用HDCD解码专用集成电路取代，完成HDCD信息解码及超取样数字滤波双重作用。

　　解码器首先检测数据流中的LSB位中是否携带有HDCD隐含码，如有则按照隐含码的连续指令激活主通道音频数据信息使之膨胀，恢复在编码过程中对数据信息的压缩。由于隐含码的控制，可准确地对波峰进行适时扩展，对低于平均电平值的信息做适当的增益下减 ，因此HDCD方式可获得高于常规的大动态及小信号的高清晰度。

 

用Windows Media Player播放带有HDCD编码的CD光盘

 

　　早期作为HDCD的唯一解码芯片是美国PMI公司生产的PMD100，该芯片需经授权使用。它是一个28脚DIP封装的大规模集成电路。当PMD100接收到输入数据为HDCD编码方式则自动转换到HDCD解码格式下工作，并在其27脚输出电流驱动LED发光管做状态指标。

　　当非HDCD信号时，信息数据被接收做常规超取样数字滤波处理，因此该器件有双重特性。在做普通CD格式数字滤波器使用时该器件特性也相当优良，通带纹波从0～20kHz不超过0.0001dB，阻带衰减>120dB。

　　后来在2000年9月微软收购PMI公司后，还推出PMD200解码滤波芯片，目前市场售价在200元左右。而由于微软收购了PMI公司后，将HDCD解码算法很快用于Windows操作系统下的Windows Media Player播放器，这样用WMP在PC上播放HDCD碟片将可以达到解码HDCD的效果。