什么是SACD？

发布时间：2022-01-26 点击：4136次

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What's Super Audio CD
SACD (Super Audio Compact Disc)号称是「超级CD」，是Sony与Philips合力研发的音乐盘片新规格，是继CD的发明之后，成功超越CD录音质量的新产品。 SACD的取样频率高达2822.4MHz，是一般CD 44.1KHz取样的64倍，而且SACD频率范围更是高达100KHz以上，也因此使得SACD改善了原来CD音乐给人冷硬的刻板印象，而以更细腻、更多细节、更柔软的声音呈现。 SACD的录音方式是用DSD方式录音，摒除传统的PCM录音方式，将所有讯号以每秒280万次，直接把模拟音乐讯号波形转变为数字讯号，也就是所谓的『直接比特流数字』，因此取样波形非常接近原来的模拟波形。另外，SACD省去位转换程序，降低了数字滤波而可能产生的失真与噪声。还有一个特点就是SACD也可以容纳多声道以及影像，由于SACD自身的定位以及1bit量化DSD直接数据流在技术方面的简洁和优势，大多数资深的音响发烧友经过亲耳聆听后，主观感觉都认为SACD在音质上略胜一筹。因而音响界许多朋友都认为，若组建家庭影院相容Hi-Fi，DVD-Audio应该是首选。但若以发烧音乐为主，特别是以追求音质音色的至真至纯为目的的朋友而言，SACD是您理想的选择。目前日本及台湾都有许多发烧同好正在收藏软件评鉴之中，SACD不愧是「超级CD」。
CD机可以播放SACD，读CD 层上的信息，还原出CD品质的声音。原CD片也可以放入SACD播放机中播放，像DVD播放CD一样，放出的也是CD品质的声音。但要享受真正SACD的魅力需要购买带SACD的CD机。
音响媒体从模拟唱片转为CD后，数码技术便迅速开始进入千家万户。当初，人们在设计CD时，为了消除折迭噪声，根据“人耳感受不到20KHz以上超声”听听觉特点，将CD的取样频率定为44.1KHz，使CD录音范围的高端位于20 KHz（44.1 KHz的一半）。这虽然是历史条件所造成的一个错误，但以当时的技术水平而论，CD的录音范围也只能是这样。尽管如此，CD的音质已令人耳一新——20 Hz~ 20KHz的频率响应，超过30dB的动态范围、超过90dB的信噪比、低于0.01%的谐波失真，这一切比起乙烯树脂的长寿模拟唱片端的是不可同日而语。流行了近一百年的模拟唱片，其重放时间是每面大约30分钟、频率响应是30Hz~20 KHz，动态范围仅70dB、信噪比低至60dB、谐波失真高达1%至2%。长期以来，音响发烧友一直强烈要求改善这种规格的CD音质，但由于技术条件未成熟，迟迟未能满足这一要求，最近，DVD的诞生实现了长时间、高密度的记录，读取光学讯息的半导体激光枪也可以使用更短的波长，从而使数据记录密度大幅度提高。有了这样的高密度记录技术，人们已可以在同样的光盘上记录比CD多出六倍以的上数据。具备了这样的条件后，人们便可以使录音的数据量摆脱以往的限制，利用新技术来改善音质。这种光学系统的技术开发和有关重放设备的性能改善，使现行CD的特性获得明显的，从而开拓出迈向新一代的音响媒体——Super CD。

一般地说，人耳听不见20 KHz以上的纯音（正弦波）。但是，在自然界的音响中几乎不存在纯音；音乐中也几乎没有纯音，因为纯音并不悦耳。纯音通常只出现在人为的测试音中，例如音叉、定音笛的声音或测试仪器发出的标准信号等。音响是非正弦波。自然界的虫声、雀鸟声和乐器中的铃声等都含有超过20 KHz的泛音成分，大多可达到100 KHz附近。根据傅里叶分析，所有非正弦都可以被分解成基波和若干次谐波。其二次谐波的频率是基波之倍，三次谐波是基波之三倍，依此类推。人耳能分辨纯音和非正弦波，两者的频率即使相同，听起来其音色却不一样，这正是人耳能分辨各种乐器的音色的原因。人耳能辨别20 KHz的纯音和20 KHz的非正弦波，说明了人耳能辨别20 KHz非正弦波所含的更高频率成分。

日本的电子技术综合研究所2000年作过一个实验。该实验所使用的刺激音是31.5KHz的谐波复合音（特地使31.5KHz中混有2次、3次、4次……10次以上的谐波成分），再从该信号中截取31.5KHz的基波成分和31.5KHz以上的谐波成分作为测试信号。其中，31.5KHz是9次谐波成分，称为目标音，通过ON/OFF开关切换，试验人耳能否分辨音质有无不同。

首先，采取两个系统重放，从扬声器A输出不含目标的信号，由扬声器B输出31.5KHz的目标音。测试时，操作人员还增减了31.5KHz的频谱，但参与试听的人员都感觉不到扬声器B目标音的ON和OFF对音色有任何影响。

跟着，在电路上混入目标音信号，由一只扬声器输出，此时，全体试听人员都能辨别出它对音质有影响。从声压谱可以看出，混入目标音时，35KHz和38.5KHz的超声波成分增加，被暗噪声掩盖的31.5KHz成分露出。这主要是因为扬声器的混合调制失真造成差拍之故。该实验无可争辩地证明了人耳的确能够辨别20KHz以上的超声。

后来，日本举行过多次新音响试听会，证明了重放频率扩展到100KHz的位流方式信号源和重放系统着实能令人耳目一新，绝大多数聆听者都认为新系统所重放的音响更接近原音。

Super CD的诞生

是这样的理念促使了Super CD系统的诞生。SACD是“Super Audio Compact Disc”的缩写，顾名思义，这是一种CD光盘的衍生物，以音响为主听的高密度光盘。

SACD光盘的分类也和CD一样，按其外径分为12厘和3厘米两种。另外，这种光盘亦可以按它的数据记录层来分类。其中与CD兼容的数据记录层就直接称之为CD层，而记录CD~100KHz超宽频带信号的高密度层则称之为HD层（High Density Layer）。两者之中的HD层是必不可少的，如果没有HD层，就不能叫做SACD；而CD层则可有可无，规格上对此并无硬性规定。

CD层在格式上和传统的CD一样，其数据也是以44.1KHz取产和16bit量化的方式记录的，因此，这种信号层也可以由普通的CD机读取。

SACD碟有三种结构。一种是单层HD（Hight Density）高密度碟，录入DSD信号。另两种均为双层碟。其中一种是混合式双层碟，即一面与CD兼容的CD层，另一面是将两层HD层粘合在一起的双层碟。在HD层上所记录的信号是采取DSP（Direct Stream Digital）直接位流数码）和PDM（Pulse Density Modulalion=胍动密度调制）作高速取样的二比特数据，经过无损编码（即没有信息失落的压缩）压缩到1/2左右的信号。

HD层有两个录音区。其一是以2.8224MHz取样的“双声道立体声区”。其一是以2.8224 MHz取样(CD的64倍)或2.1168 MHz(CD的48倍)取样的“六声道立体声区”，另外，在光盘的外沿还有三个“附加数据区”，即文本区、圆形区和短片区（简短的活动图像）。

众所周知，CD是由单独一块1.2毫米厚的塑胶片构成的，但是，SACD则改由两块0.6毫米厚的塑胶片相对贴合而成。SACD采取这种结构，是为了确保对激光的倾斜度不会超过容许的极限，以及确保光盘不易受潮扭曲。

数码记录格式的出现使翻录保护问题更尖锐化。因此SACD有四种防盗版措施：（1）不可见水印；（2）内容加密；（3）SACD反盗版标记；（4）可见水印。

Super CD的重放设备

去年五月索尼和飞利浦研制的Super CD机面世。以现时家用产品的水平而论，要实现100KHz的宽频带重放也并不困难。首先必须解决的问题是：确保作为“龙头凰尾”的收录咪高峰和扬声器两者的高端频率响应，并改善信号处理、放大电路的动态范围。目前，许多厂家已开始生产DC~100 KHz的宽频带录放设备。其动态范围在数码信号领域为144dB（20 KHz附近）和120dB（100KHz附近）。

在模拟信号领域为120dB（20KHz附近）。这是因为现行CD采取16bit量化，其动态范围的理论值为96dB ；改用20bit量化时时可达到120dB ，采用24bit高位量化时可达144dB。

通过高速取样提高时间轴方向的精度，上述技术指标也可以改由1bit方式来实现。索尼和飞利浦把这种技术称为直接流数码（DSD）。模拟信号进行64X过取样之复位流不经抽选就直接记录在光盘上，2.8224414 bits/s)，这只是超过音频CD的4倍（16×44.100KHz=705.6Kbi.s/s），可以用现有磁带或光盘格式来处理。DSD在模/数变换时使用负反馈。把量化器的输出和模拟输入比较。如果量化器的数值较高，输出就是1，否则就是零。结果，正半周由一系列1组成，而负半周则由一系列0组成，这种处理方法称为脉冲密度调制（PDM）。索尼和飞利浦认为以这种方式产生的数码信号看来几乎是模拟的，而理论上你需要做的只是使它通过低通滤波器而把模拟信号复原。可是，实际情况并不是这幺简单。PDM脉冲串具有相当多的噪声，所以要用噪声成形滤波器来取昨高信噪比。DSD具有很宽的频响DC-100KHz，以及120Hz的动态范围，远远超越以前的模拟和数码录音系统。决定采用2.8224MHz取样频率是由于容易把它变换为标准的数码格式（32411.1和48KHz）这样就使向下变换DSD信号以便存档和制作母板的工作变得较为简单。

除了考虑有关器材的技术指标之外，还必须考虑到重放设备的安全性。为此，首先将重放频率高端限于100KHz，另外还要采取适当的应变措施。例如在Super CD重放机上加设一个超声滤波器和一个ON/OFF开关。但使用超声波放大器和扬声器时，该滤波器的ON/OFF开关应置于OFF处，即不起滤波作用，让超声波直通至放大器和扬声器。在使用传统的放大器和扬声器时，该ON/OFF开关应置于ON处，以滤除超声波成分；否则，超声波成分右能还使放大器输出级的保护电路动作，切断输出至扬声器的信号，以保护扬声器。如果该挂号信电路不动作或没有保护电路、便有可能导致扬声器损坏。

超声波扬声器和传统扬声器不同，它除了要重放人耳可闻的声音之外，还必须能够重放高达100KHz的超声波。为此，必须采用不同的设计。例如索尼公司推出的高音驱动单元，它的音圈分为两个同心圆筒，在两个同心圆筒之间加插一个单匝音圈。所谓单匝音圈，其实就是一层短路的铝箔。两种音圈构成了一个变压器，同心圆筒音圈为初级；单匝音圈为次级。这样，初级所产生的高热便可以通过次级、极靴和框架散出，保证扬声器长时间被100瓦以上的100KHz信号连续驱动而不会损坏。

此外，为了超声波录音的需要，人们也另起炉灶，专门设计了用于SACD的超宽频带咪高峰，DSD的<