CD，預祝你40周歲生日快樂！激光唱片紀念特別專題

文_鄧冠奇

在1982年，影音業界發生了一件重大事情，那就是CD唱片（Compact Disc-Digital Audio，簡稱CD-DA）正式發布。它由兩大消費電子業巨頭SONY和PHILIPS聯合推出，是一種以存儲數字音樂的光學碟片，優勢是體積更小、音質好，能存儲時間更長的音樂，且使用更便利，目的是用于取代黑膠唱片，成為主流的音頻存儲載體。

然而時間一晃就來到2021年，到了明年就迎來了CD唱片的40周歲生日。在CD唱片推出之后，也相繼出現多種數字存儲載體，但也依舊難以取代CD唱片的地位。直到網絡流媒體音樂大行其道，我們獲取音樂的途徑更多，獲取方式更容易，使得CD唱片的發行量和銷售量大幅度的減少，如今的CD唱片和黑膠唱片已經變成小眾用家（主要是音響發燒友群體）的情懷。

作為80后的作者，我手上不僅保留著不少CD唱片，而且還見證著CD唱片的興衰。站在個人角度，即使是數字流媒體成為主流音樂傳播和獲取途徑的今天，我依舊保持購買CD唱片的習慣，要是撇除音質的關系，實體唱片就是能給人帶來一種實實在在的感覺，通過閱讀CD唱片內頁還能了解到不少的信息，包括關于音樂作品、演繹者、錄音設備、封面畫等等，對于某些特別的專輯，還會附帶精美畫冊，很有收藏價值。

雖然距離CD唱片誕生40周年還有1年時間，但出于我自己對CD唱片的熱愛，而且我之前也曾經分別在雜志和網絡平臺上做過關于數碼錄音機專題以及CD唱片的視頻節目，在內容方面都有涉及，但在內容上還并不全面，因此決定專門推出這個針對性的激光唱片紀念特別專題。

一．CD前傳，從Laser Disc演變過來

二．CD唱片的種類、外形規格與數字格式

1. CD唱片的種類

2.為什么是74分鐘？

3.CD唱片的數字音頻格式及其由來

4.CD唱片中的預加重處理

5.CD唱片的冷知識

三．CD唱片衍生的產物（VCD、SVCD、CD-I、Photo CD等）

四．通過編/解碼技術改善CD唱片的音質（HDCD、XRCD、MQA-CD）

眾所周知，CD唱片是在1982年正式宣布推出的，第一張以商品形式發售的CD唱片在同年8月17日正式生產，專輯是 Claudio Arrau演繹的《肖邦華爾茲》（備注1）。第一臺以商品形式銷售的CD機為SONY CDP-101。然而在CD唱片正式推出之前，Philips和Sony此前各自都經歷了一番努力之后，直到1979年才正式合作研發CD唱片的。

CD唱片是基于LaserDisc（LD）演變而來的純音頻載體。早在1974年，Philips就開發出一只直徑為7.9英寸（200mm）純音頻光盤，以用模擬方式存儲音頻信息，完完全全是基于EP尺寸規格的Laser Disc（LD）開發而來。到了1974年，Philips提出用數碼方式記錄，直到1977年才開發出以數字方式存儲的光盤，且直徑縮小到4.5英寸（115mm），跟我們現在看到的CD唱片差異不大。

直到1979年，Philips就展示出第一張CD唱片（115mm直徑，11mm厚）和第一臺名字叫Pinkeltje的CD機，并召開了發布會向業界公開展示。

在另一端的日本，1970年代初NHK則聯合Sony公司采用“錄像機+PCM處理器”開發數字錄音機，分別應用于專業和家用領域，為以后的數字錄音工業打下基礎。直到1976年，Sony首次展示數字音頻光盤。1977年，又展示了能存儲60分鐘音樂的數字光盤，其數字規格為16bit/44.1kHz，可是光盤直徑達到12英寸（300mm），而1987年更展示出能存儲150分鐘音樂的數字音樂光盤，數字規格為16bit/44.056kHz。此外，德律風根和JVC也分別展示他們的Mini-Disk和AHD（Audio High Density）碟片和播放機。

由于這幾家公司都在各自玩各自的，完全是自嗨狀態，沒有統一標準，根本不可能投入到實際應用。因此，Philips和Sony兩家消費電子業巨頭在1979年達成合作，利用各自掌握的技術共同開發新的數字音樂光盤。經過幾年的努力，終于在1982年正式宣布推出商品化的CD唱片和CD播放機，而德律風根Mini-Disk和JVC AHD（Audio High Density）計劃則隨著CD唱片的推出而銷聲匿跡。

備注1：資料來源于：kodakdigitizing.com/blogs/news/what-were-the-first-albums-released-on-cd

CD唱片的種類、外形規格與數字格式

我相信大家對CD唱片毫不陌生，甚至家里如今還保留著CD唱片的人還不少，到底大家在聽CD唱片的時候有沒有想到，到底CD唱片的種類有哪些？還有它的外形規格是什么？以及數字格式？還有它為什么要存儲74分鐘或以上時長的音樂？這些都是誰的主意？接下來就逐一告訴大家！

CD唱片的種類

CD唱片的種類根據CD的物理尺寸、外形、容量進行劃分，一共有三種，分別是“Standard Size”、“Mini-CD Size”和“Business card Size”。我們最常見的CD唱片種類是“Standard Size”，光盤直徑為120mm(4.7英寸)，中間孔徑為厚度為15mm，其容量為650MB～700MB范圍，可播放74～80分鐘的音樂，俗稱“大碟”。Mini-CD尺寸俗稱“細碟”，CD單曲多數使用Mini CD規格發售。“Business card Size”稱為“卡片CD”，容量比Mini-CD Size更小，通常用于存儲數據，很少用于存儲數字音樂。例如，硬件驅動程序。為了讓大家更清晰地了解到三種CD唱片的區別，我特意做了列表讓大家對照。

QUEEN（皇后樂隊）“Crazy Little Thing Called Love” Mini CD Single專輯，整張碟存儲三首音樂

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為什么是74分鐘？

或許會有人問，為什么CD唱片需要能容納74分鐘時長的音樂內容？這時長是根據什么參考標準來確定的？Sony和Philips在開發CD唱片初期時，碟片的直徑尺寸分別為100mm（Sony）和115mm（Philips），播放時長為60分鐘。可是當年Sony的總裁大賀典雄建議播放時長能增加至74分鐘，原因是希望能夠完整地裝下富爾特文格勒在1951年于拜羅伊特音樂節指揮《貝多芬第九交響樂》的錄音，需要增加14分鐘播放時長，碟片直徑就增加到120mm，容量也提高到650MB。

但在實際應用上面，CD唱片的播放時長能超過74分鐘，達到80分鐘，甚至更長。例如，1988年發行的《Misson of Burma》，總時長達到80: 08，而2016年DECCA發行的莫扎特大包子套裝CD（共200張CD）里面，第75張CD的總時長甚至能達到86:30!但這樣操作很明顯超出了紅皮書規范，很可能讓部分CD機無法讀取全部曲目。

CD唱片的數字音頻格式及其由來

16bit/44.1kHz PCM格式是CD唱片所使用的數字音頻格式，那么這個數字音頻格式由來是什么？話說當年Sony和Philips兩家在CD唱片的數字音頻格式上均有提出，Sony由于開發出基于“錄像機+PCM處理器”的數字錄音系統，所以直接沿用錄音系統的數字音頻格式，分別為16bit/44.1kHz（或44.056kHz）。其中，44.1kHz（44.056kHz）采樣率頻率是根據錄像帶的視頻制式計算出來的，44.1kHz對應PAL，44.056kHz對應NTSC。而Philips則發展14bit分辨率，采樣率接近44kHz的PCM數字音頻格式，最終結果采用Sony提出的數字音頻格式。但由于早期CD唱片的生產廠在歐洲，歐洲采用PAL視頻制式，因此使用16bit/44.1kHz PCM格式。

CD唱片中的預加重處理

不僅如此，某部分CD唱片的母版在制作時還會使用pre-emphasis（預加重）處理，這種處理方式跟模擬錄音/回放時期的杜比降噪的原理和目的是一樣的，用于提高信噪比。經過pre-emphasis（預加重）處理的CD唱片，對高頻部分進行抬升（在20KHz部分的抬升量達到9.49dB）。對于采用這種處理方式的CD唱片），要求CD機，或DAC自帶de-emphasis（去加重）功能才能正確地重播，否則高頻聽起來會非常突出。

CD唱片的冷知識

到底CD唱片是怎樣是怎么記錄數字音樂的呢？如果用顯微鏡來觀察CD唱片的數據層，你就會發現CD唱片的信息層與黑膠唱片差不了多少，上面分布這大量的坑紋，這些坑紋實際上是一個挨著一個，從外圈一直盤旋到內圈的，從而形成一條長長的軌道。當激光頭的光束照射到這些坑，且CD唱片轉動的情況下就能讀取唱片里的內容。

CD唱片信息層的每一個坑到底有多大？答案是深度100納米，寬度為500納米，而長度則在850納米～3.5微米之間，且相鄰的軌道之間的間距為1.6微米。那么問題又來了，這條軌道的長度有多長？以Standard Size標準尺寸為例，播放時長為74分鐘的CD唱片，那么軌道的總長度大概在5.38公里左右，記住是公里！

說到這里問題又來了，之前不是說CD唱片的播放時長能達到80分鐘或以上的嗎？那是怎么做到的？方法就是縮小軌道間的距離，從而容納更長的軌道，使得CD唱片的容量變大。如果要播放80分鐘的內容，軌道間距要縮小到1.5微米，如此類推，超過80分鐘的內容的話，軌道間距更小、軌道更長、容量更大。

CD唱片信息層在顯微鏡下的坑槽分布情況

CD的衍生的產物

Sony和Philips公司最初開發CD光盤的目的是為了數字音樂的存儲。在后續的發展里面，一方面在完善CD唱片的功能，如CDText、CD+Graphics、CD + Extended Graphics；另一方面，Sony和Philips在1985年推出CD-ROM這種多用途數字存儲光盤，目的把光盤存儲應用到其他領域，如視頻、圖片、電腦數據、電子游戲等，從而擴大它的用途。像我們熟悉的VCD、SVCD影音光盤，還有Photo CD、CD-i、CD-MIDI、Enhanced Music CD等。

CD-Text、CD+Graphics、CD + Extended Graphics、CD-MIDI

CD-Text是在CD唱片的基礎上加入音樂專輯的文字信息，例如專輯名稱、歌名、演唱者等信息，只要CD機支持CD-Text功能就可在屏幕上顯示這些文字信息。CD+Graphics和CD +Extended Graphics就增加了封面圖片和歌詞信息，適用于卡拉OK系統，而兩者的差異在于，前者可顯示的圖像規格是288×192分辨率、16色，后者是288×192分辨率、256色。而第一張采用CD + Extended Graphics形式發行CD唱片是Firesign Theatre樂隊的《EAT OR BE EATEN》專輯，于1985年發行。至于CD-MIDI則用于存儲電子樂器演奏數據，這四種CD載體均由紅皮書標準擴展而來。

VCD/Super VCD

VCD和Super VCD均為音視頻光盤，用于存儲影視作品（包括電影、電視劇、MTV等等），1993年推出。VCD采用MPEG-1壓縮編碼格式，視頻規格分別為NTSC：352×240分辨率/29.97幀（或23.976幀），PAL/SECAM：352×240分辨率/25幀，音頻碼率為每秒240kbps。SVCD則采用MPEG-2壓縮編碼格式，視頻規格分別為NTSC：480×480分辨率/29.97幀，PAL/SECAM：480×576分辨率/25幀，音頻碼率提高到384kbps，而且SVCD還能提供Dolby 5.1聲道環繞音效。

VCD碟片，以及其專用的VCD碟機，而世界上第一臺VCD碟機由中國合肥的萬燕公司制造

Photo CD

Photo CD在1992年發布，為柯達公司用于把菲林相片數字化后存儲的載體，采用柯達公司開發的PhotoYCC編碼格式存儲，可以存儲將近100張高質量的數碼圖片。Photo CD可以在Photo CD播放機、CD-I播放機以及任何電腦（需要相應播放軟件支持）上面播放。

PhotoCD用于Kodak（柯達）公司 作為圖片存儲，可以作為數字相片的源文件存儲，也能作為電子相冊存儲。同時Photo CD也有專用的CD播放機，例如上圖中的Kodak PCD-850就是其中一款Photo CD播放機

CD-i（交互式CD光盤）

CD-i全稱為Compact Disc-Interactive，意思為“交互式CD光盤”，原本用于多媒體領域，光盤里面可以存儲聲音、圖片、影片以及其他具有交互性程序的數據，CD-i光盤有專用的播放機，其實質上是一臺電腦，需要連接顯示器，手柄控制器才能操作。使用者不是只能單方向地聽取播放器給的資料，而是可透過里面的程式，讓使用者產生互動，實現人機交互。CD-i大多數用于教學、商用演示用途，但最為人所熟悉的是游戲機，可是CD-i不但失敗了，還造就了強勁的Sony PlayStation游戲機。

因為CD-i而造就了強勁的PlayStation游戲機

事情的原委是當年任天堂公司與Sony簽訂了一份合同，雙方共同開發一款基于CDROM存儲載體的游戲主機。但任天堂公司美國總裁覺得這份合同對任天堂公司不利，認為Sony一旦借助任天堂在電子游戲界的地位打開市場之后就會拋開任天堂，重新開發一款游戲主機，影響到任天堂的地位而違約，然后找到Philips（當時Philips公司主推CD-i），并與其展開合作，使用CD-i發行游戲，Philips則推出針對游戲設計的CD-i播放機。例如，著名的《薩爾達傳說》系列游戲就推出過CD-i版本。但由于糟糕的畫質和操作體驗，使得產品銷量相當慘淡，最后黯然退出市場，而Philips在CD-i失敗之后就再也沒有涉足電子游戲領域，而任天堂也不愿意提起這段歷史。

Philips為電子游戲而推出的CD-I播放機，CDi450，主機整體的造型較薄較小，并且提供手柄遙控器

第一代的PlaySation游戲主機（圖左），1994年推出，采用CD-ROM光盤存儲，最新一代PlaySation 5游戲主機（圖右），預計在今年4月到6月在中國市場發售

相反地，Sony在1994年推出了第一代的PlaySation游戲主機，同樣采用CD-ROM為載體，其優秀的畫質和操作體驗獲得游戲玩家的青睞，Sony就靠著這款游戲主機在電子游戲領域一舉成名，成為最強大的游戲主機之一。而這款PlaySation游戲主機在后來不斷升級，性能和功能越來越強大，而最新版本的PlaySation主機已經發展到第五代，性能依舊強勁，并自帶4K UHD藍光光驅，所以它不僅僅是一款游戲主機，也是一臺性能強勁的藍光機。與此同時，Sony也曾經推出掌上版本的PlaySation主機，命名為PlayStation Portable，簡稱PSP，采用UMD光盤，PSP停產后又推出PlayStation VITA，簡稱PSV。

通過編/解碼技術提高CD唱片的音質

自從CD唱片推出之后，總會有人希望能提高CD唱片的音質，其做法就是在后期制作時采用編碼方式（Encode）將一個高于CD唱片數字規格的PCM格式變成16bit/44.1kHz規格之后存儲到CD唱片里面，在回放的時候先通過解碼方式（Decode）將其擴展，再經過D/A轉換之后輸出，能實現比普通CD唱片更豐富的細節、更大的動態范圍。而提高音質的關鍵之處在于編/解碼算法，然而不同的算法就會形成音質上的差異，所以就先后誕生了HDCD、（XRCD）JVC K2編/解碼、MQA CD這三種產物。

HDCD（High Definition Compatible Digital，高解析度可兼容數字技術）

HDCD由美國Pacific Microsonic s（后被微軟收購）在1986～1991年期間開發，1995年正式發售第一張采用HDCD編碼技術的CD唱片。它的方式就是將一個20bit/88.2kHz規格的PCM格式經過編碼之后變成16bit/44.1kHz，然后存儲在CD唱片里面，回放的時候是逆向過程。因此，在回放的時候要實現還原就必須要求硬件部分支持。而Pacific Microsonics也推出了PMD-100和PMD-200兩款HDCD解碼芯片供音響廠商選用。

XRCD（Extended Resolution Compact Disc，擴展分辨率CD光盤）

XRCD其實就是JVC K2編/解碼技術演變而來的，在1993年開發，1994年在全日本音箱博覽會上正式公開演示。早期的K2技術是將一個20bit規格的PCM格式通過K2編碼技術進行編碼，變成16bit/44.1kHz規格存儲在CD唱片里面，這張CD唱片就是XRCD，回放的時候再經過K2解碼將其擴展，后來K2編/解碼技術經過升級后，制作環節變成24bit，于是就推出XRCD24 CD唱片。

HDCD和XRCD都是早期發展出來的，通過數字編碼和解碼方式來優化CD唱片的音質，任何CD、DVD、藍光機都可以播放，只是沒有相應解碼的支持下聲音呈現效果沒那么好而已。但兩者的命運不盡相同。HDCD的片源很少，得不到廣泛使用，最終在2000年被微軟收購，而2005年微軟更終止了HDCD的應用。XRCD至今仍在生產，CD制作全過程由JVC負責，片源依然不多，且價格貴，處于半紅不黑的狀態。

MQA-CD（Master Quality Authenticated，母帶質量鑒定）

MQA-CD是近年來出現的一種CD唱片，采用由英國Meridian（英國之寶）公司推出的一種數字編碼/解碼技術，應用于CD唱片制作和回放。MQA與HDCD和XRCD不同的是，HDCD和XRCD是當年缺乏大容量存儲設備的情況下所采取的處理方式，而MQA是處于大容量存儲設備滿天飛的時候所推出的。MQA編碼技術原本應用在網絡數字流媒體，縮小音樂文件體積的，節省網絡帶寬的前提下也能確保比較好的音質，像TIDAL、DEEZEE這些外國著名的網絡流媒體音樂平臺早就采用了MQA，而應用在CD唱片的制作上就是一種附帶型的產品。

關于MQA解碼， MQA Full Decoder與MQA Decoder+Rendered

目前，支持MQA解碼的硬件非常多，基本現在上我們熟悉的品牌所推出的數字音樂播放機都可以支持MQA解碼。而MQA解碼有全解碼（MQA Full Decoder）和半解碼（MQA Decoder+Rendered）的區分。但目前絕大部分都是MQA Full Decoder，這樣的話就可以對在線網絡數字流媒體的音源，音樂網站下載的文件，甚至MQA-CD唱片都可以支持，不需要通過播放軟件配合就可以對MQA編碼格式作最大化的還原。而半解碼（MQA Decoder+Rendered）則需要播放軟件+硬件的支持。其中，播放軟件需要具備MQA Decorder，硬件端支持MQA Rendered，才能把MQA編碼格式進行最大的化的還原，否則只能作為普通CD唱片的16bit/44.1kHz規格來播放。

在實體唱片方面，其實MQA-CD現在的資源也不算少見，外國的唱片公司會把新制作的音樂以MQA-CD形式推出，也會把部分經典的錄音以MQA-CD的形式重新發行，而且在最高數字規格的還原方面，大部分能達到24bit/176.4kHz，有部分甚至能達到24bit/352.8kHz。而國內就以北京達人藝典唱片公司在力推MQA-CD，近期制作的錄音都有MQA-CD版本提供，最高數字規格的還原方面只能達到24bit/88.2kHz。至于MQA-CD的實際效果怎么樣，同一張專輯的情況下是否能比普通CD唱片版本的效果好？我覺得這個問題還是交給大家去當地的經銷商里面自己體驗，自己尋找答案更實際了。

從工業制品到收藏品

回歸文章開端，CD唱片當年取代黑膠唱片、盒式磁帶作為主流的音樂存儲和發行載體出現，然后再將這種光盤存儲載體應用到其他存儲領域的數據，如數碼影像、數碼圖片、交互程序、電腦軟件/數據等，從而將CD光盤的應用領域得到更大的擴展，各種各樣的CD的發行量巨大，此時的CD光盤是一種純粹的，用于存儲的工業制品。后來，隨著DVD光碟、藍光碟、硬盤、USB存儲器、SD存儲卡這類容量更大、且更使用便利的存儲載體相繼出現，CD光盤的應用范圍逐漸收窄。后來網絡音樂（網絡音樂下載和在線流媒體音樂）的盛行，獲取音樂的途徑更便利，聽音樂的方式更簡單，使得CD唱片的銷量受到嚴重的沖擊，一方面唱片公司減少對CD唱片發行的數量，另一方面消費者們也大量地將CD唱片投放到二手市場上面，轉成以流媒體音樂方式聽音樂，這些唱片一部分被當廢品回收，一部分有價值的專輯則再次回流到音響發燒友這個小眾群體里面，CD唱片就此從一個大眾消費逐漸演變成小眾群體（主要是音響發燒友）的收藏品。我曾經與同行一起討論如今的CD唱片，大家不約而同地說到：如今就只有音響發燒友愿意掏錢買CD唱片了。

不過，CD唱片的沒落是一個必然的現象，畢竟科技的發展是不會走回頭路，任何載體都會經歷發展、輝煌到沒落。這個并不是僅僅針對CD，即使是藍光光盤在網絡流媒體音樂大行其道的今天同樣面臨著不斷被邊緣化，小眾化的命運，沒辦法！事實就是如此。作為當今的音響發燒友群體，CD唱片伴隨著他們成長，也給他們帶來了不少的快樂和驚喜，幾乎每一張唱片的背后都有著一段故事，如今能帶來的就是一種情懷。