新世纪音频格式之一SACD详说

上世纪末随着DVD碟片的出现，音响界推出了两种新数字音频格式DVD-Audio和SACD。提出新音频格式推动力有二，其一、音乐产业界一直有“十年出新，二十年替代”的说法。

从1950年的单声道密纹唱片始，1958年出现了立体声唱片，逐渐单声道被双声道系统替代，每个听众的设备都翻一翻倍，音响业大获全胜。

差不多又是十年，即1970年市场上出现了各种各样的四声道立体声。由于四声道音乐录音技术的理论至今还是个空缺，当时四声道的实践就很难成气候，最终没有普及开来。所有推出四声道格式的硬件企业都全军覆没，损失惨重。当时四声道革命的中坚力量，日本山水公司，从此一蹶不振，渐渐走向破产，退出世界音响市场。

十年后的1982年，索尼和飞利蒲二公司成功地推出的CD格式数字音频，又应了这个规律。不管成功与否，每次变革，音质都发生了质的变化。

后来的新格式音乐开发得就频繁了，有成功的MD和MP3，有点专业市场的DAT，和失败的DCC等等新的数字音频格式，但最终还原的声音质量没能胜出CD，有的还有下降。

音质升级的格式一停又到二十年了。

随着数字技术的发展，数字音频的天使-----拷贝不走样，引来了受人欢迎的魔鬼------盗版。从1995年起，CD碟片销售的上升势头消失，至1997年总销量开始下降，至今己连续五年多的负增长。所以，音乐产业界对CD产生了危机感，需要有新的音质提高且有防盗版功能的音乐软件。这就是创新的内推力之一。

其二、650μm短波长激光记录技术随着DVD的普及已非常成熟，一张φ12cm的光碟可以成功地记录4.7GB的数字数据，为创造新格式数字音频提供了结实的物理基础。

1995年5月，由美国、日本的录音协会RIAA和RIAJ和欧洲唱片工业国际联盟IFPI联合组成的国际指导委员会ISC发表了一个新世纪音乐产品必须具备的13项条件的文件，为新世纪音频定下了基调。SACD和DVD-Audio应运而生。

SACD技术概要

SACD格式是索尼和飞利蒲公司提出的，得到了众多Hi-End音响公司的支持。SACD完全满足ISC提出的13项要求，可以与CD兼容。但由于ISC后来并不咬定非兼容不可，故现在实际上市的不少SACD并不兼容CD。SACD 1.0版本的内容分为碟片物理结构，音频格式和防盗版规定三个部分。

碟片物理结构 SACD碟片外型与DVD相同，直径有12cm和8cm两种。厚度1.2mm，由两片0.6mm的碟片贴合而成。标准碟片称为混合型碟片，位于中间的反射层叫HD层，记录DSD编码的高品质音频，靠近印刷面的反射层是CD层，物理结构和数据安排与现行CD完全一样，可以互换，见图1。另外，还有只有HD层的单层型和二层都是HD层的双层型二种碟片(8cm碟片不设双层型)。

HD层的信息分布与CD结构相同，从内向外顺次为导入区、数据区和导出区。数据区各种数据的次序，见图1。HD层还可采用ROM结构，数据以段为单位记录。各段有物理地址编号，每段2064字节空间，可记录2048个字节的有效数据。

音频格式 SACD的数据空间分割成为五种数据区域：文件系统区，主TOC区，双声道立体声区，多声道区和额外数据区。每个碟片不一定所有区域数据都有。

CD碟片记录分层有“碟片”和“声迹”二类，SACD又增加了“卷集”和“区域”二种分类，成为卷集，碟片，区域和声迹四层树状结构。为了与CD文字互换，文字信息属于全部级别，各个层面都可以写入歌曲名、演奏者、歌词或解释等文字信息。

文件系统区不但有与CD一样的TOC导入区，还有计算机用途的文件系统导入能力。主TOC区采用了从CD的TOC发展出来的主TOP和区域TOC的双重TOC结构。

SACD中，双声道立体声区和多声道区共同构成音频区。音频区以直接流数据DSD方式记录音乐信号。DSD编码相当于脉冲密度调制，若模拟电平为“0”时，变换成脉冲时，“0”和“1”间隔交替出现，密度相同；当模拟幅度大于0时，“1”的密度就上升；而模拟幅度小于0时，“0”的密度上升。由于这是一种1比特流信号，数模变换时，只要采用一个低通滤波器就可以了。当“1”的密度大，直流分量就大，反之，直流分量就低，去掉中间电平，就能恢复出纯交流音乐信号。

SACD采用的DSD编码为1bit，64fs(fs=44.1kHz)，即2.8224MHz取样频率。该频率的选取也考虑到了以前数字音频资料的使用问题。从前的数字音频经变换比变换后就可利用，见表1。

表1、重新取样变换方式

多声道数据可选择5或6声道，前后方声道的声音品质可以选择。多声道中，还可采用称为直接流传输DST的无损压缩编码，以提高记录密度。

附加数据相当于CD的子代码，与音乐信号同时读出。可存放静像和文字。双声道区不用DST的场合，传输速度为CD取样率的两倍(2×16×2×44.1kHz=2.8224MHz)。额外数据区相当于ROM的自由区域，可存放视频信息。但为了能象文件系统那样导入额外数据区，必须有ISO9860，UDF的文件系统。

防盗版规定 SACD开发了四种防盗版技术：电子水印，内容加密，SACD记号和可视水印。

电子水印是一种不可视水印，通过对碟片坑点作特殊的处理形成的物理水印。肉眼看不到，但SACD播放机能读出，无此水印，播放机就会拒绝处理。

SACD碟片的HD层中的信息是经过内容加密的，密匙就在电子水印里。由于密匙不设在播放机的LSI中，故每片碟片可以有各自专用的密匙，更有利于音乐公司加密。

SACD记号是对播放机的一种控制，没有得到SACD生产许可的播放机就读不出这种记号，从而无法播放HD层信息。

可视水印是人眼能看到的一种类似纸币的水印图形或文字，拿到碟片，对光一照就可以看出，普通用户都能识别。可视水印为选用项，不透明的正版碟片也没有。

下面将DVD-Audio，SACD，DVD-Video和CD的主要特性列成表格，供对照比较。

表2、四种音视碟片基本规格一览

SACD的优点和近况

新世纪音频中的SACD主要是为提高双声道立体声的音质而开发的，虽然也有多声道格式，但这只是兼而得之的附带品。所以，目前市场上的SACD碟片都是以双声道立体声为主。双声道格式是Hi-Fi发烧友的至爱，他们为追求完美而舍得花钱，这就使得SACD就比DVD-Audio发展得快。

SACD的频响可高达100KHz比CD的22KHz多出两个倍频程还要多。这就使得原来CD无法记录和还原的声音，如檀木打击乐器声音中的40KHz左右的最高谐波成分等，也能对付了。声音的保真度更高。

SACD的信噪比和动态范围在120dB以上，比CD的96dB高出24dB，折合幅度要高出16倍。声音当然会更加透明、清新和动感强劲。

SACD的直接数据流DSD编码方式，只要用低频滤波器就能进行D/A变换，品质可高可低伸缩性大，也可生产较低价位的SACD播放机。另外，如果用SACD的高取样率方式对传统音频范围0～20KHz取样，那么还原时，D/A变换后的滤波器的要求就可以低得多。这么说也许太专业化了，很难理解，那就换一种说法。大家知道声音品质极高的CD播放机是非常昂贵的，因为要发挥出CD格式的全部潜能，这台CD机的每一个环节都要用极品。而让高格式的SACD来对付只有CD格式的频响和动态就变得驾轻就熟。所以，低价位的SACD播放机完全可能播放出比它价格高得多的极品CD播放机的声音。这也许就是我辈工薪一族能对SACD的指望吧。

三、四年过去了，SACD己经从天上落到了人间，从高档机向中低档机发展。国内厂商也推出了五千元以下的SACD，如山灵的SCD-S200、新德克的SACD-2和神钟的MAGIC BOAT SACD。

SACD碟片目前还不算多，但流行歌曲、经典音乐和演唱会录音也都有，品种一般是双声道为主，和六声道两种，有混合型和单层型的12cm品种。索尼旗下的音乐公司正不断地推出。由于SACD有取样率变换的能力，所以，一旦市场走红，一般档次的SACD就可以大规模上市。国内虽然目前很多城市还无法在货架上见到SACD，但你可以从音响媒体或网上邮购。比起DVD-Audio来说，SACD己经在实踏实地普及着。

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