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CD播放机回顾连载2

来源:模具设计 时间:2023/4/3
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前文回顾CD播放机回顾(连载1)

CD唱片是怎么做出来的?

或许很多普通消费者来说并不知道CD的生产流程。但由于前文提及到母版制作/编辑以及光刻系统,所以我觉得有必要把话题适当展开一下,跟大家简单说说CD唱片的生产。而在上一期的CD唱片专题里面,我并未提及到关于CD唱片生产的内容,所以就通过这期的专题文章再细说这部分的内容。

制作光刻母盘所需要的数字母版

唱片公司在录音(数字或模拟)之后,经过编辑和混音等一系列后期制作之后必须要制作一个数字母版,然后交由生产厂生产CD唱片。这些数字母版在不同时期会使用不同类型的载体。例如早期就使用录像带作为数字母版的载体(SONYPCM-/PCM-基于录像机开发),如今的数字母版载体形式的可选性很多,而常见的做法是把数字音乐烧录到刻录光盘里或把数字文件存到USB盘,然后发给CD生产厂,甚至直接通过网络途径把数字文件传给CD生产厂,邮费和载体的成本也省了。

采用压膜方式生产CD唱片

压模方式是最常用的CD唱片生产方式,其原理跟做月饼没啥区别,用模具一个一个地做出来。CD唱片的模具是怎么做出来的呢?方式就是先做一张玻璃圆盘,这张玻璃圆盘使用前必须经过打磨、清洗干净,然后再玻璃圆盘上涂上一层光刻胶。完成这步骤后就会把这张玻璃圆盘以及数字母版放入光刻系统,光刻系统会读取数字母版上的内容再进行EFM编码,控制激光头的激光束聚焦到玻璃圆盘上,使得光刻胶发生光化反应,从而生成一道连续排列的坑槽,这就变成了玻璃母盘,然后在玻璃母盘上镀一层金属膜,做成模具。

但这个模具还不能拿来压成品CD,因为它的坑纹跟玻璃母盘是相反的,还必须通过这个金属膜再冲压出另一个金属模具,让这个新模具的坑纹与玻璃母盘一致,这样才能生产成品CD唱片。

大家通过以上内容可以了解到,生产一张CD唱片的过程需要经过至少3次复制过程,所以现在有些国内唱片公司推出1:1直刻唱片,就是通过数字文件直接烧录到一张CD-R/CD-RW光盘里面,相当于一张数字母版,音质肯定会比同样的成品CD唱片要好,只是售价更贵。

Sony和Philips主导,开创早期CD播放机产业的局面

CD播放机的设计和生产同样由SONY和Philips主导。世界第一台商品化CD播放机是SONY由年在推出,型号为CDP-。Philips在年从Superscope公司买下Marantz,以Philips和Marantz两个品牌推出CD播放机,年推出第一款商品化CD播放机—CD,对应MarantzCD-63。此外,两家公司还出售CD播放机的机芯、芯片等部件,以及数字电路解决方案,从而让其他公司能推出符合其市场定位的产品,从而开创整个CD播放机产业的局面。

既提供CD机部件,也提供源头制作设备

早期的CD机大量使用Philips和Sony的部件,有些型号还直接拿现成产品修改,如MeridianMCD就是拿PhilipsCD-改外观,MCD-Pro在原来基础上改DAC,StraightWireAudioQueCD专业CD机在PhilipsCD基础上加平衡输出电路,实现距离传输。另外,近年来被热炒的Revox、Studer、EMT这类广播级CD机及其他欧洲品牌产品大多采用Philips机芯和DAC芯片。Accuphase、Cambridge、Copland、Denon、HarmanKardon、Kenwood、Luxman、NAD、Onkyo、Wadia、Yamaha等多半采用Sony或三洋的机芯。

Meridian(英国之宝)MCD-PRO(左)和MCD(右)CD机

PhilipsLHH-光刻系统,搭载SonyPCM-数字母版/制作设备,用于生产CD唱片的玻璃母盘

既提供CD机部件,也提供源头制作设备

CD唱片与CD播放机是同期推出的,而Philips和Sony为了片源也是操碎了心。不但有自己品牌的唱片公司,还开发出源头制作设备,包括数字录音、编辑设备以及光盘生产设备。SONY先后开发出PCM-、PCM-两套数字录音和母版制作设备以DMC-光刻系统,Philips则有LHH-光刻系统,这些设备除了应用在Philips和Sony品牌以及旗下唱片公司品牌,也向其他唱片公司出售这些设备。例如,著名的百年唱片品牌DG公司,还有EMI、DECCA、NimbusRecords等唱片公司就使用Sony和Philips的数字录音/编辑,或者是光刻设备。如此一来就把CD唱片的整个产业链打通。

简述CD机的D/A转换部分

D/A转换部分是一台CD机最核心的部分,职责就是讲二进制的PCM数字信号转换为模拟音频信号。说到D/A转换部分,大家的兴趣点主要在于使用什么样的DAC芯片。DAC芯片的性能固然重要,但同时也取决于时钟电路、低通滤波、数字处理(数字滤波、超采样处理)等这些外围因素的影响,经过多年的发展,数字电路、电子零件的性能在不断地被改良,一方面性能在提高,另一方面也能适应更高规格的PCM和DSD数字信号。

多比特与单比特D/A转换

在DAC芯片方面,ESS、AKM、Bur-Brown、Wolfson、AnalogDevice、CirrusLogic都是目前影音器材里面应用得最多的几个牌子。但在早期的CD机里面使用的主要是Philips和Sony两家公司的产品。其中,Philips的DAC芯片最为发烧友所熟悉,例如:Philips公司推出的TDA、TDA系列、TDA。另外,像Bur-Brown公司的PCM、PCM、PCM63系列等都是被推崇的产品,从入门级机型到顶级机型都在使用。

早期所推出的DAC芯片大多数都是多比特DAC芯片,上述的TDA(14bit)、TDA系列(16bit),而Burr-Brown的PCM、PCM更分别能达到20bit和24bit,解析度更高。除了多比特DAC芯片外,还有单比特DAC芯片,俗称“1bit解码”,这种D/A转换是通过Delta/Sigma调变器将多比特PCM数字信号转成1bitPDM数字信号后再通过低通滤波变成模拟音频信号,后来更演变称DSD。但到底是多比特DAC好,还是单比特DAC好,在发烧友圈子里面一直在争论,但不管是哪一个都有各自的优势和不足,这里就没必要去讨论了。

TDA系列、TDA、TDA都是早期CD机里面最常用的DAC芯片

超采样与低通滤波

超采样和的目的就是为了提高D/A转换的性能,因为DAC在工作的时会产生量化噪音,而减低量化噪音的方法就是提高采样率,让量化噪音远离人耳范围,然后再通过低通滤波器把噪音滤除从而提高信噪比。早期的CD机通常会为DAC芯片搭配超采样芯片,但由于超采样的倍数不高(4~8倍),低通滤波电路相对复杂,会产生一些负面影响,后来超采样倍数进一步提高,低通滤波电路就变得简单。

如Mir

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