《第一财经周刊》:光盘的一生
在1970年,一个名叫詹姆斯・拉塞尔的美国人,醉心于古典音乐,却常常为胶木唱片的音质会随着放置时间延长不断变坏的问题而烦恼。为了延长保持音质的时间,他甚至想过用仙人掌的尖刺去代替播放针。在经过数十次这种不靠谱的实验之后,这位美国太平洋西北实验室的研究员干脆想:为什么不能改变声音的录放模式?
在1970年,一个名叫詹姆斯・拉塞尔的美国人,醉心于古典音乐,却常常为胶木唱片的音质会随着放置时间延长不断变坏的问题而烦恼。为了延长保持音质的时间,他甚至想过用仙人掌的尖刺去代替播放针。在经过数十次这种不靠谱的实验之后,这位美国太平洋西北实验室的研究员干脆想:为什么不能改变声音的录放模式?
直至今天,多媒体的概念已经淡化而模糊,音频视频以外,我们现在有UC唱歌,有互联网络,有视频聊天,甚至娱乐的终端也早已脱离PC,发展出了MP4、手机等等的各种形态,大家获取娱乐信息的途径早已多样且容易,对于各式的多媒体软件已经不再那么在意。
这注定是一个怀旧的话题。电脑播放VCD可以以奔腾166作为分界线,低于这一配置的电脑基本上无法流畅播放VCD碟片,比如我们宿舍里第一台电脑就是台奔腾75,软解压时画面像幻灯片一帧一帧的,必须依靠解压卡(也叫电影卡)才能流畅播放。
高清是科技发展的结果,是人类在音频记录上的不断推进,是人类忠实还原声音的重要步骤。源源不断的最求高品质的声音永远是人类的目标。人类对声音的记录脱离不了载体,从模拟时代的磁带或者LP唱片到cd的数字时代,人们一直都在寻找最佳的载体来记录声音。载体在音频发展中起到了至关重要的作用。
MPEG组织英文全称叫Moving Picture Experts Group,中文名称是运动图像专家小组,MPEG-1规范是该组织于1993年发布的第一个关于运动图像编码规范。MPEG-1在VCD的应用,带来了一场数字化影音革命,后来的MPEG-2、MPEG-4等方案,一些与MPEG并无关联的组织与个人,所发展出来的音频、视频压缩编码技术,都深受MPEG-1的影响。
弹指一挥间,从1979年飞利浦演示了首个基于激光光盘的数字音乐播放系统到如今,CD已经迎来了30岁的生日。1982年8月17日,第一张CD诞生,宣告了一个数字音频时代的开始;时至今日,我们无时无刻不被数字音频所包围,但数字音频的未来却充满着变数和不确定性。往日的辉煌与未来的迷茫相交织,汇成了数字音频波澜壮阔的演进史!
Fraunhofer 发展出MP3之后,涌现了众多MP3编码器软件。在奔腾时代,一台配备P120并超频至200MHz,加4X光驱的硬件配置,完成一首长度5分钟的曲子的抓轨并压缩成MP3需要40多分钟,要将一整张碟转换成MP3需要折腾几个小时。时间成本太高,阻碍了MP3的发展。
VCD是第一种被广泛普及的数字化影音光盘,它采用了一种叫做MPEG-1的编码技术,这是一种有损压缩的数字媒体技术,它分作视频压缩和音频压缩两部分。今天我们先要回顾的是音频部分。音频部分被称作MPEG Audio Layer,根据编码复杂程度的不同可分为三层,分别为MPEG Audio Layer 1/2/3。VCD采用的是MPEG Audio Layer 2。而最为人们熟知的MP3是MPEG Audio Layer 3,MP3即MPEG Audio Layer 3的缩写。MP3与VCD有着密切的关系。
我们常见的LD光盘直径为30厘米,个头要远大于CD。由于压制和读取原理类似于CD,都是利用激光实现存储和读取,所以看数据面LD和我们今天看到的 CD一模一样,就像一张放大的CD光盘。虽然LD的读取也是和CD一样的靠激光反射,但记载的内容却完全不同。LD记录的是纯粹的模拟信号(后期的 NTSC制式LD光盘才将音频信号转换为数字信号,而视频仍然是模拟信号)。LD依靠脉宽调制技术(PWM)将模拟的视频音频信号转换为断续的坑槽,以激光雕刻在基盘上。这与CD的脉冲编码调制(PCM)数字编码方式有着质的区别。
在光盘三十年的这些衍生分支里面,VCD是跟中国关系最紧密的一个,这是因为VCD这三个字母代表了多重的含义,它是一种光盘的标准,也可以是一张影片光盘,更可以是一台VCD光盘播放机,而VCD光盘播放机就是中国人发明的,世界上第一台VCD机也诞生于中国,制造者是安徽万燕公司。
我们继续谈论光盘诞生30年这个话题。今天我们要谈论的是光盘的一个重要分支:数据光盘。数据光盘和数字音乐CD构成了光盘的两大数据类型,虽然光盘规范的最初发布是为数字音乐量身打造,但目前来看数据光盘的应用范围已经远远超过音乐CD。广义上说:凡是非数字音乐CD内容的光盘都可以划到数据光盘阵营里去,我们熟知的VCD、DVD等都属于数据光盘。
录音技术,唱片和唱机,麦克风技术,扬声器技术。这是一个完善的技术链。自从人类有梦想以来,每一个人每一天都在努力着,盼望着能够把天底下所有的天籁之音纳入怀中,藏于私下,在我们需要的时候,拿出来重复的播放,聆听。爱迪生的留声机以及因此而引发的这长达一个多世纪的技术革命为我们实现了这个梦想,让我们可以把声音像可以触摸的物体一样加以保存,这一梦想–尝试–改进–实现的过程,正是人类在电与声的关系中摸索,成长的过程。
光盘技术从最初的音乐CD到现在的蓝光光盘,30年间发生了数次的规范更新,我们今天要介绍的是其中几次影响比较深远的几次更新。1980年至今,光盘技术的发展衍生出了各类型的标准规范书,所有这些规格书的封面皆以颜色作为区别,于是就先后有了红、黄、绿、橘、白及蓝皮书。这些规格书大部分为飞利浦公司与日本SONY联合相关的公司共同制定,是业界遵循的全球标准,对后世有着重要的影响。
我们今天介绍的主要是Audio CD,CD的分支–数据CD在这一篇中不是我们的重点。需要说明的是:要想详细的阐述介绍什么是CD不是只言片语能够解决的事情,从CD诞生至今,前前后后至少发布了不下6部标准,其中包括1980年的第一本红皮书,83年的黄皮书,86年的绿皮书等等,篇幅所限我们在这里不可能介绍的面面俱到。我们从CD的物理特征、容量、速度,到编码、采样角度介绍,说说当年CD的标准给我们的生活带来了什么样的影响。
第一张CD是在1982年8月17日诞生的,有资料显示迄今为止全球共卖出CD约为2500亿张。我们都知道CD是一种数字化的音乐载体,与上面提到的磁带和唱片完全不同。CD的面世,人们惊呼原来唱片可以做到如此之小的同时可以容纳这么大量的音乐,而过去最先进的LP唱片,一面也就是25分钟而已。不但如此,CD唱片反复使用音质不会有任何下降,体积小巧,易于保存,音质上纯真细腻,得以迅速取代唱片和磁带,成为新一代的音乐载体广为流传,这一流传就是――30年
2009年3月,CD(Compact Disc)迎来了30年的生日,几乎所有的人都在那几天为这个时刻而祝福。30年,也许已经超出了很多朋友可以回忆的极限,但当我们听起30年前的蔡琴《被遗忘的时光》一定是百感交集:是谁在敲打我窗?是谁在撩动琴弦?CD的30年不仅仅是音乐光盘的30年,而是改变我们生活素质与多媒体发展的一个时代。我们决定撰写《光盘见证数码多媒体的30年》的系列文章,总篇数可能在40-60篇之间,围绕着光盘对我们生活方方面面的改变而展开,敬请期待,这个话题过于庞大,对于一个才几个编辑的网站来说,是恐怖的。我们欢迎大家提供素材。
可以说,CD光盘是人类信息化历史上的一个重要的突破。CD最早于1982年10月份诞生,虽然距今已经有20多年的历史,但它的相关设计在今天看来,仍是非常先进的,而且生命力仍然旺盛,即使是在DVD日益盛行的今天,也是重要的数据载体(媒介)。要想了解CD光盘的纠错原理,就不能不先了解CD光盘的数据结构,确切的说就是CD光盘上数据的编码原理,它几乎囊括了当时最先进的编码技术,DVD与之相比,也并没有本质的变化