[转载]同样的数据,为什么介质不同声音不同

在数码音频的领域里，有一个问题恐怕是纠缠、困惑了最多人的，那就是：为什么发烧友老喜欢说原版CD音质比刻录的CDR好？为什么原版CD的音质比盗版CD好？为什么原版CD和抓轨下来的WAV文件听感会有差异？原版CD也好、CDR也好、盗版也好（如果是精心制作的盗版）、抓轨的WAV文件也好，它们不都是一样的数据吗？

　　其实这一系列问题有一个非常简单的回答：尽管它们从数据的层面看是相同的（假设不存在粗制滥造形成的误码），但它们各自的物理存储媒介是不同的，数据被播放设备读取和播放的机制是不同的，导致播放时形成略有差异的声音。当然这个回答是以最简洁的方式作出的。具体情况下面我介绍一下。

　　数码音频的本质就是把模拟波形通过取样和量化，形成一系列0和1构成的二进制数据。一个录音做好了，最终出来的结果就是这么一个“数据”。下一步是关于存储和播放的，即这样的音频数据，如何记录到某种物理介质（Media）上去，并且如何播放它。这个问题的答案主流是两种方式：做成CD盘的形式，以CD机播放，或者以音频文件的形式存储在电脑硬盘上，以电脑读取文件的方式来播放。

　　CD盘是如何承载音频数据的呢？有很多基础读物在网上，大家可以自己去研究。大体说来CD盘的数据面表面是一个个长短不一的坑（pits），除了坑之外就是平面（plane），CD碟在播放时光头射出的激光束所扫到之处，不是坑就是面，通过坑和面对激光束反射的不同，拾取到数据。这里的关键点，在于坑和平面的转换的地方。我先找一张电子显微镜下的CD碟的照片给大家看一下。

　　

　　这里的每一个长条都是所谓的“坑”（注意所谓的“坑”其实是一个突起部分，只是对CD光头来说是个“坑”），而坑和平面相转换的地方（平面到坑，以及坑到平面），是最为关键的，因为CD播放系统正是靠着感知到“坑在这个瞬间转换为平面”以及“平面在这个瞬间变为坑”来识别数据的。从理论上说，坑越是鲜明、清晰、坑和平面间转换的地方越是陡峭、便于光头识别，则越是理想。如果一个个的坑边缘都模模糊糊，在坑转换为平面的地方都不够鲜明，那么光头识别状态（坑和平面两种状态间的变化）就比较困难，读出来的数据就有问题！

　　什么问题呢？从实际上来说，就是jitter的增大，光头输出的数字信号，会带有更大的jitter。这个是从源头就开始存在的jitter，是后面无法彻底消除的。除了我前面提及的"坑不够清晰"会造成这种后果之外，碟面的不平、旋转时碟不平稳、碟的材质或表面涂层不理想造成的激光束反射强度不够，都会影响CD光头拾取信号的工作状态，造成输出信号的jitter增大。下面两张图非常直观地显示了一张状态好、坑边缘锐利的碟读出来的原始HF信号，和一张表面不理想的碟读出来的原始HF信号。可以看到表面不理想的碟，读出来的信号就是模糊的，这将直接导致输出的二进制信号的质量。

　　

　　

　　大家必须知道的是，尽管CD光头去读一张碟上的数据，输出时一般是不会有误码的（除非碟面严重损坏了），但在数码音频领域里，没有误码是非常非常起码的事情，也是很容易做到的事情，但低jitter，就非常难了。我前面提到的那些因素，都会使CD光头工作时碰到障碍，并非工作在最佳状态，从而增大输出信号的jitter。

　　什么是CD光头的理想工作状态呢？CD光头的理想工作结果，就是极度平稳地、低jitter地输出读取到的数字信号，而要做到此点，必须：CD碟表面状态好，坑清晰锐利；CD碟反射率理想，材质均匀平整；CD碟旋转高度平稳流畅。这既由CD碟的制作、保存情况决定，CD机也是很重要的一环。CD机的转盘部分必须把碟稳稳地、牢牢地固定住，并且CD碟的旋转必须高度均匀。CD转盘之所以会影响到音质，有些高档的CD转盘如日本ESOTERIC的VRDS系统之所以那么昂贵但效果优异，就是因为它们能使CD碟在机器里高度稳定地旋转，使得CD光头能以很好、很轻松的状态去读取碟面的信号，输出低jitter的信号。有些发烧友也注意到了在某些顶开式设计的CD转盘上，碟镇会影响到音质！不同材质、重量、直径的碟镇，会出来不同的声音。从原理上说，这也是因为不同的碟镇导致CD碟在旋转和被读取时的状态有细微的差异。这样光头输出的信号，jitter会有不同。

　　大家始终要记得一点：虽然CD读取过程中一般是没有误码的，但碟面的情况、CD转盘的情况，都在影响着读取输出的信号的质量，具体说就是包含多少jitter。CD碟的碟面情况越理想（锐利清晰的坑）、CD转盘越好，则jitter越低；反之若CD碟面情况不佳，CD转盘不够好，那么虽然读到的数据本身是一样的，但输出时的jitter会大。CD碟在实际工作时输出的是音频流，是一个“流”的概念(Data Stream），是包含时间因素的，并非一维的“数据”（Data）。所以仅仅数据相同、数据正确无误，是不够的。

　　CD-R呢？刻录碟的情况呢？首先我要很明确地确认一点：只要原版CD抓轨无误，刻录过程无误，很容易做到100%准确的刻录，即CD-R上的数据，和原版CD是完全一样，没有一个字节错误的。

　　但这是否意味着CD-R在播放时音质也和原版CD完全相同呢？答案却是否定的。

　　CD原版碟和CD-R的表面是完全不同的：CD碟表面是存在实际的“坑”的，并不是完全平整的，而CD-R的表面是完全平整的。那CD-R在被读取时，光头是以什么为依据来识别数据的呢？原来CD-R的表面是一个化学物质的涂层，这种特殊的涂层在被加热后（刻录过程）会永久地改变其表面反射率，使得被加热部分和原始涂层形成两种可分辨的、对立的状态，类似于原版碟表面的坑和平面那样。CD-R在被刻录的过程中，刻录光驱的激光束就是对CD-R表面进行脉冲式的局部加热，使得CD-R表面形成两种反射率不同的状态，这样刻录完成后的CD-R在放入CD机或者电脑光驱中读取时，CD光头就会识别出存在两种反射率不同的区域，从而据此完成数据的读取。

　　这样问题就在于：对CD机的光头来说，依据坑和平面的不同来读取原版碟的数据，和根据两种反射率不同的区域来读CD-R的数据，到底哪个容易呢？哪个容易达到较为理想的状态呢？我想答案是不言而喻的。读取原版CD更容易，坑和平面的差异更容易识别，原版CD通常也会反射率更高一些，对光头来说读它的数据是一件更轻松一些的事情。这样虽然记录着完全相同的数据，但读原版CD可以输出质量更好、jitter更低的信号。

　　事实上有些CD机、特别是较高档的CD机，是不能读CD-R的，只读原版碟。这里主要的原因是确保光头的寿命。读CD-R数据需要光头发射的激光束更“强”一些，这样会影响到光头的工作寿命。这也从一个侧面表明了读原版碟是相对轻松的活儿，而读CD-R，需要光头更“累”一些。打个比方原版碟就好比一本书上的字印刷得更深，辨认起来容易，而CD-R就好比一本书字印得浅一些，读起来就更费眼力一些。为了保护视力，就可以选择拒绝读印刷得浅、较为难读的书（CD-R）。在读原版碟的时候，整个CD机的工作状态更轻松，更接近理想状态，这样输出信号的jitter就会低一些。在实际的聆听比较中，原版碟和CD-R之间的音质差异，是非常容易辨别的，只要聆听的音响系统比较好，原版碟的优势是明确无误的。就我个人的聆听来说，即使是最好的CD-R，用最认真的方式刻录，声音比起原版CD来仍是显得单薄。在高档系统上，这种音质差异是一耳即闻的。

　　CD-R和原版碟的声音存在差异，另外还有一个原因也是不能忽视的，那就是刻录时无法做到完美，一定存在“刻录误差”。刻录机的旋转不可能是绝对完美而均匀的，刻录时光头也不可能以绝对精确的方式去烧录，刻录时在CD-R表面烧出的“模拟坑”的长度不可能和原版碟完全一样，肯定存在误差，虽然这个误差不会导致误码，但绝对会导致jitter。这就不难理解，为什么刻录光驱是有好坏之分的，为什么刻录CD-R时要用尽量好的刻录机（如日本制造的PP2就备受推崇），有些发烧友还要讲究刻录时的供电和避震措施。这些都是有道理的——刻录的过程确实是关键的，假想一下，刻录时如果CD-R的旋转不稳定、激光束工作不稳定、那烧上去的“坑”长度会精确吗？显然是不可能的。

　　下面说到盗版CD的问题。盗版CD有不同的制作方式，其中比较典型的一种，是买到一张正版，以它为母版，翻制出金属母模，再用这个母模去压制“盗版CD”。注意盗版CD的碟表面，和原版CD是一样的，也是“坑”和“平面”，光头也是靠这个来识别数据。那为什么盗版CD的音质仍和原版CD不同呢？

　　这就很简单解释了。原版CD象个“母版”，盗版CD象是以母版为依据翻制出来的“复制品”，放大到显微镜下去看，从微观层面观察，我们一定会发现盗版CD这个“复制品”的表面的坑，会比原版的粗糙一些。这是一定的，是翻制过程的物理损耗造成的。不管金属母模做得多么好、翻制过程多么小心，母版和复制品之间，肯定是有物理损耗了，更不用说是对于CD这种很精密的、表面布满细微凹凸的东西来说了。

　　所以我一直常说一句话：原版CD是无法完美复制的。不管你是用抓取数据刻录为CD-R的方法，或者制作为盗版的方式，获得的复制品与原版CD在CD机里播放时，音质总是有差异的。不可能制作出一张完美的、在CD机中播放时和原版CD音质完全相同的复制品。

　　但是，与此同时，原版CD却是可以轻而易举地完美抓轨的！很容易地可以把CD碟上的“数据”（Data）完整地、一个字节也不错地抓取到电脑，变成一个WAV文件。从数据层面来说，这个WAV文件，和CD碟上包含的数据，是完全相同的。

　　然而，此时原版CD的数据，虽然完美地转移到了电脑硬盘上，却换了一个存在方式——从存在于CD碟，变为存在于电脑硬盘。它的存在方式、它的存储机制、它的物理介质，都完全改变了。虽然这个WAV文件完美地记载了CD碟上的数据，但它不能用CD机来播放了，只能由电脑来播放，只能由硬盘的磁头来读取。

　　然后的事情我以前多次说过了——PC-FI的声音是有它的一些本质特点的，而这些特点的来源，也应当是与PC-FI的工作方式有关，即与电脑硬盘读取硬盘数据、并向后传输的方式有关。我们都知道，CD机的光头读取CD碟面的数据，整个过程是稳定、流畅、匀速的，而硬盘的数据被电脑读取和传输的过程，就远不是这么稳定、匀速、流畅了，是一个爆发式的、间歇式的工作模式。音轨的数据，在CD碟面上存储的部位肯定是连续性的，和老式密纹唱片一样，从CD的中心到外沿，呈一个连续的螺旋式记录，而在电脑硬盘上，则音轨数据完全可能是碎片式的，东一块、西一块，只是读取的时候才由电脑把它“拼起来”，如果数据存储在闪存（Flash Memory），则肯定是碎片式的，非连续性的，读取的时候靠播放器把它东一点西一点地找出来拼为一个连续整体。

　　大家想一想，一个是高度稳定地读一个连续排列的数据，一个是爆发式地东抓一点西抓一点南抓一点北抓一点拼为一个数据链，哪个模式更容易做到高度稳定、低jitter呢？

　　所以尽管数据是相同的，但数据存在的方式、识别数据的方式、读取数据的方式，则完全不同。这些底层的物理介质、工作模式上的差异，将最终造成音质的差异。所以尽管数据完全相同，我们将在不同的数据记录介质、不同的数据识别机制、不同的播放器工作模式上，得到不同的音质。这是一点都不难理解的。事实上音质完全相同才是一件奇怪的事！

　　（完）