CD，预祝你40周岁生日快乐！激光唱片纪念特别专题

文_邓冠奇

在1982年，影音业界发生了一件重大事情，那就是CD唱片（Compact Disc-Digital Audio，简称CD-DA）正式发布。它由两大消费电子业巨头SONY和PHILIPS联合推出，是一种以存储数字音乐的光学碟片，优势是体积更小、音质好，能存储时间更长的音乐，且使用更便利，目的是用于取代黑胶唱片，成为主流的音频存储载体。

然而时间一晃就来到2021年，到了明年就迎来了CD唱片的40周岁生日。在CD唱片推出之后，也相继出现多种数字存储载体，但也依旧难以取代CD唱片的地位。直到网络流媒体音乐大行其道，我们获取音乐的途径更多，获取方式更容易，使得CD唱片的发行量和销售量大幅度的减少，如今的CD唱片和黑胶唱片已经变成小众用家（主要是音响发烧友群体）的情怀。

作为80后的作者，我手上不仅保留着不少CD唱片，而且还见证着CD唱片的兴衰。站在个人角度，即使是数字流媒体成为主流音乐传播和获取途径的今天，我依旧保持购买CD唱片的习惯，要是撇除音质的关系，实体唱片就是能给人带来一种实实在在的感觉，通过阅读CD唱片内页还能了解到不少的信息，包括关于音乐作品、演绎者、录音设备、封面画等等，对于某些特别的专辑，还会附带精美画册，很有收藏价值。

虽然距离CD唱片诞生40周年还有1年时间，但出于我自己对CD唱片的热爱，而且我之前也曾经分别在杂志和网络平台上做过关于数码录音机专题以及CD唱片的视频节目，在内容方面都有涉及，但在内容上还并不全面，因此决定专门推出这个针对性的激光唱片纪念特别专题。

一．CD前传，从Laser Disc演变过来

二．CD唱片的种类、外形规格与数字格式

1. CD唱片的种类

2.为什么是74分钟？

3.CD唱片的数字音频格式及其由来

4.CD唱片中的预加重处理

5.CD唱片的冷知识

三．CD唱片衍生的产物（VCD、SVCD、CD-I、Photo CD等）

四．通过编/解码技术改善CD唱片的音质（HDCD、XRCD、MQA-CD）

众所周知，CD唱片是在1982年正式宣布推出的，第一张以商品形式发售的CD唱片在同年8月17日正式生产，专辑是 Claudio Arrau演绎的《肖邦华尔兹》（备注1）。第一台以商品形式销售的CD机为SONY CDP-101。然而在CD唱片正式推出之前，Philips和Sony此前各自都经历了一番努力之后，直到1979年才正式合作研发CD唱片的。

CD唱片是基于LaserDisc（LD）演变而来的纯音频载体。早在1974年，Philips就开发出一只直径为7.9英寸（200mm）纯音频光盘，以用模拟方式存储音频信息，完完全全是基于EP尺寸规格的Laser Disc（LD）开发而来。到了1974年，Philips提出用数码方式记录，直到1977年才开发出以数字方式存储的光盘，且直径缩小到4.5英寸（115mm），跟我们现在看到的CD唱片差异不大。

直到1979年，Philips就展示出第一张CD唱片（115mm直径，11mm厚）和第一台名字叫Pinkeltje的CD机，并召开了发布会向业界公开展示。

在另一端的日本，1970年代初NHK则联合Sony公司采用“录像机+PCM处理器”开发数字录音机，分别应用于专业和家用领域，为以后的数字录音工业打下基础。直到1976年，Sony首次展示数字音频光盘。1977年，又展示了能存储60分钟音乐的数字光盘，其数字规格为16bit/44.1kHz，可是光盘直径达到12英寸（300mm），而1987年更展示出能存储150分钟音乐的数字音乐光盘，数字规格为16bit/44.056kHz。此外，德律风根和JVC也分别展示他们的Mini-Disk和AHD（Audio High Density）碟片和播放机。

由于这几家公司都在各自玩各自的，完全是自嗨状态，没有统一标准，根本不可能投入到实际应用。因此，Philips和Sony两家消费电子业巨头在1979年达成合作，利用各自掌握的技术共同开发新的数字音乐光盘。经过几年的努力，终于在1982年正式宣布推出商品化的CD唱片和CD播放机，而德律风根Mini-Disk和JVC AHD（Audio High Density）计划则随着CD唱片的推出而销声匿迹。

备注1：资料来源于：kodakdigitizing.com/blogs/news/what-were-the-first-albums-released-on-cd

CD唱片的种类、外形规格与数字格式

我相信大家对CD唱片毫不陌生，甚至家里如今还保留着CD唱片的人还不少，到底大家在听CD唱片的时候有没有想到，到底CD唱片的种类有哪些？还有它的外形规格是什么？以及数字格式？还有它为什么要存储74分钟或以上时长的音乐？这些都是谁的主意？接下来就逐一告诉大家！

CD唱片的种类

CD唱片的种类根据CD的物理尺寸、外形、容量进行划分，一共有三种，分别是“Standard Size”、“Mini-CD Size”和“Business card Size”。我们最常见的CD唱片种类是“Standard Size”，光盘直径为120mm(4.7英寸)，中间孔径为厚度为15mm，其容量为650MB～700MB范围，可播放74～80分钟的音乐，俗称“大碟”。Mini-CD尺寸俗称“细碟”，CD单曲多数使用Mini CD规格发售。“Business card Size”称为“卡片CD”，容量比Mini-CD Size更小，通常用于存储数据，很少用于存储数字音乐。例如，硬件驱动程序。为了让大家更清晰地了解到三种CD唱片的区别，我特意做了列表让大家对照。

QUEEN（皇后乐队）“Crazy Little Thing Called Love” Mini CD Single专辑，整张碟存储三首音乐

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为什么是74分钟？

或许会有人问，为什么CD唱片需要能容纳74分钟时长的音乐内容？这时长是根据什么参考标准来确定的？Sony和Philips在开发CD唱片初期时，碟片的直径尺寸分别为100mm（Sony）和115mm（Philips），播放时长为60分钟。可是当年Sony的总裁大贺典雄建议播放时长能增加至74分钟，原因是希望能够完整地装下富尔特文格勒在1951年于拜罗伊特音乐节指挥《贝多芬第九交响乐》的录音，需要增加14分钟播放时长，碟片直径就增加到120mm，容量也提高到650MB。

但在实际应用上面，CD唱片的播放时长能超过74分钟，达到80分钟，甚至更长。例如，1988年发行的《Misson of Burma》，总时长达到80: 08，而2016年DECCA发行的莫扎特大包子套装CD（共200张CD）里面，第75张CD的总时长甚至能达到86:30!但这样操作很明显超出了红皮书规范，很可能让部分CD机无法读取全部曲目。

CD唱片的数字音频格式及其由来

16bit/44.1kHz PCM格式是CD唱片所使用的数字音频格式，那么这个数字音频格式由来是什么？话说当年Sony和Philips两家在CD唱片的数字音频格式上均有提出，Sony由于开发出基于“录像机+PCM处理器”的数字录音系统，所以直接沿用录音系统的数字音频格式，分别为16bit/44.1kHz（或44.056kHz）。其中，44.1kHz（44.056kHz）采样率频率是根据录像带的视频制式计算出来的，44.1kHz对应PAL，44.056kHz对应NTSC。而Philips则发展14bit分辨率，采样率接近44kHz的PCM数字音频格式，最终结果采用Sony提出的数字音频格式。但由于早期CD唱片的生产厂在欧洲，欧洲采用PAL视频制式，因此使用16bit/44.1kHz PCM格式。

CD唱片中的预加重处理

不仅如此，某部分CD唱片的母版在制作时还会使用pre-emphasis（预加重）处理，这种处理方式跟模拟录音/回放时期的杜比降噪的原理和目的是一样的，用于提高信噪比。经过pre-emphasis（预加重）处理的CD唱片，对高频部分进行抬升（在20KHz部分的抬升量达到9.49dB）。对于采用这种处理方式的CD唱片），要求CD机，或DAC自带de-emphasis（去加重）功能才能正确地重播，否则高频听起来会非常突出。

CD唱片的冷知识

到底CD唱片是怎样是怎么记录数字音乐的呢？如果用显微镜来观察CD唱片的数据层，你就会发现CD唱片的信息层与黑胶唱片差不了多少，上面分布这大量的坑纹，这些坑纹实际上是一个挨着一个，从外圈一直盘旋到内圈的，从而形成一条长长的轨道。当激光头的光束照射到这些坑，且CD唱片转动的情况下就能读取唱片里的内容。

CD唱片信息层的每一个坑到底有多大？答案是深度100纳米，宽度为500纳米，而长度则在850纳米～3.5微米之间，且相邻的轨道之间的间距为1.6微米。那么问题又来了，这条轨道的长度有多长？以Standard Size标准尺寸为例，播放时长为74分钟的CD唱片，那么轨道的总长度大概在5.38公里左右，记住是公里！

说到这里问题又来了，之前不是说CD唱片的播放时长能达到80分钟或以上的吗？那是怎么做到的？方法就是缩小轨道间的距离，从而容纳更长的轨道，使得CD唱片的容量变大。如果要播放80分钟的内容，轨道间距要缩小到1.5微米，如此类推，超过80分钟的内容的话，轨道间距更小、轨道更长、容量更大。

CD唱片信息层在显微镜下的坑槽分布情况

CD的衍生的产物

Sony和Philips公司最初开发CD光盘的目的是为了数字音乐的存储。在后续的发展里面，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这种多用途数字存储光盘，目的把光盘存储应用到其他领域，如视频、图片、电脑数据、电子游戏等，从而扩大它的用途。像我们熟悉的VCD、SVCD影音光盘，还有Photo CD、CD-i、CD-MIDI、Enhanced Music CD等。

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

CD-Text是在CD唱片的基础上加入音乐专辑的文字信息，例如专辑名称、歌名、演唱者等信息，只要CD机支持CD-Text功能就可在屏幕上显示这些文字信息。CD+Graphics和CD +Extended Graphics就增加了封面图片和歌词信息，适用于卡拉OK系统，而两者的差异在于，前者可显示的图像规格是288×192分辨率、16色，后者是288×192分辨率、256色。而第一张采用CD + Extended Graphics形式发行CD唱片是Firesign Theatre乐队的《EAT OR BE EATEN》专辑，于1985年发行。至于CD-MIDI则用于存储电子乐器演奏数据，这四种CD载体均由红皮书标准扩展而来。

VCD/Super VCD

VCD和Super VCD均为音视频光盘，用于存储影视作品（包括电影、电视剧、MTV等等），1993年推出。VCD采用MPEG-1压缩编码格式，视频规格分别为NTSC：352×240分辨率/29.97帧（或23.976帧），PAL/SECAM：352×240分辨率/25帧，音频码率为每秒240kbps。SVCD则采用MPEG-2压缩编码格式，视频规格分别为NTSC：480×480分辨率/29.97帧，PAL/SECAM：480×576分辨率/25帧，音频码率提高到384kbps，而且SVCD还能提供Dolby 5.1声道环绕音效。

VCD碟片，以及其专用的VCD碟机，而世界上第一台VCD碟机由中国合肥的万燕公司制造

Photo CD

Photo CD在1992年发布，为柯达公司用于把菲林相片数字化后存储的载体，采用柯达公司开发的PhotoYCC编码格式存储，可以存储将近100张高质量的数码图片。Photo CD可以在Photo CD播放机、CD-I播放机以及任何电脑（需要相应播放软件支持）上面播放。

PhotoCD用于Kodak（柯达）公司 作为图片存储，可以作为数字相片的源文件存储，也能作为电子相册存储。同时Photo CD也有专用的CD播放机，例如上图中的Kodak PCD-850就是其中一款Photo CD播放机

CD-i（交互式CD光盘）

CD-i全称为Compact Disc-Interactive，意思为“交互式CD光盘”，原本用于多媒体领域，光盘里面可以存储声音、图片、影片以及其他具有交互性程序的数据，CD-i光盘有专用的播放机，其实质上是一台电脑，需要连接显示器，手柄控制器才能操作。使用者不是只能单方向地听取播放器给的资料，而是可透过里面的程式，让使用者产生互动，实现人机交互。CD-i大多数用于教学、商用演示用途，但最为人所熟悉的是游戏机，可是CD-i不但失败了，还造就了强劲的Sony PlayStation游戏机。

因为CD-i而造就了强劲的PlayStation游戏机

事情的原委是当年任天堂公司与Sony签订了一份合同，双方共同开发一款基于CDROM存储载体的游戏主机。但任天堂公司美国总裁觉得这份合同对任天堂公司不利，认为Sony一旦借助任天堂在电子游戏界的地位打开市场之后就会抛开任天堂，重新开发一款游戏主机，影响到任天堂的地位而违约，然后找到Philips（当时Philips公司主推CD-i），并与其展开合作，使用CD-i发行游戏，Philips则推出针对游戏设计的CD-i播放机。例如，著名的《萨尔达传说》系列游戏就推出过CD-i版本。但由于糟糕的画质和操作体验，使得产品销量相当惨淡，最后黯然退出市场，而Philips在CD-i失败之后就再也没有涉足电子游戏领域，而任天堂也不愿意提起这段历史。

Philips为电子游戏而推出的CD-I播放机，CDi450，主机整体的造型较薄较小，并且提供手柄遥控器

第一代的PlaySation游戏主机（图左），1994年推出，采用CD-ROM光盘存储，最新一代PlaySation 5游戏主机（图右），预计在今年4月到6月在中国市场发售

相反地，Sony在1994年推出了第一代的PlaySation游戏主机，同样采用CD-ROM为载体，其优秀的画质和操作体验获得游戏玩家的青睐，Sony就靠着这款游戏主机在电子游戏领域一举成名，成为最强大的游戏主机之一。而这款PlaySation游戏主机在后来不断升级，性能和功能越来越强大，而最新版本的PlaySation主机已经发展到第五代，性能依旧强劲，并自带4K UHD蓝光光驱，所以它不仅仅是一款游戏主机，也是一台性能强劲的蓝光机。与此同时，Sony也曾经推出掌上版本的PlaySation主机，命名为PlayStation Portable，简称PSP，采用UMD光盘，PSP停产后又推出PlayStation VITA，简称PSV。

通过编/解码技术提高CD唱片的音质

自从CD唱片推出之后，总会有人希望能提高CD唱片的音质，其做法就是在后期制作时采用编码方式（Encode）将一个高于CD唱片数字规格的PCM格式变成16bit/44.1kHz规格之后存储到CD唱片里面，在回放的时候先通过解码方式（Decode）将其扩展，再经过D/A转换之后输出，能实现比普通CD唱片更丰富的细节、更大的动态范围。而提高音质的关键之处在于编/解码算法，然而不同的算法就会形成音质上的差异，所以就先后诞生了HDCD、（XRCD）JVC K2编/解码、MQA CD这三种产物。

HDCD（High Definition Compatible Digital，高解析度可兼容数字技术）

HDCD由美国Pacific Microsonic s（后被微软收购）在1986～1991年期间开发，1995年正式发售第一张采用HDCD编码技术的CD唱片。它的方式就是将一个20bit/88.2kHz规格的PCM格式经过编码之后变成16bit/44.1kHz，然后存储在CD唱片里面，回放的时候是逆向过程。因此，在回放的时候要实现还原就必须要求硬件部分支持。而Pacific Microsonics也推出了PMD-100和PMD-200两款HDCD解码芯片供音响厂商选用。

XRCD（Extended Resolution Compact Disc，扩展分辨率CD光盘）

XRCD其实就是JVC K2编/解码技术演变而来的，在1993年开发，1994年在全日本音箱博览会上正式公开演示。早期的K2技术是将一个20bit规格的PCM格式通过K2编码技术进行编码，变成16bit/44.1kHz规格存储在CD唱片里面，这张CD唱片就是XRCD，回放的时候再经过K2解码将其扩展，后来K2编/解码技术经过升级后，制作环节变成24bit，于是就推出XRCD24 CD唱片。

HDCD和XRCD都是早期发展出来的，通过数字编码和解码方式来优化CD唱片的音质，任何CD、DVD、蓝光机都可以播放，只是没有相应解码的支持下声音呈现效果没那么好而已。但两者的命运不尽相同。HDCD的片源很少，得不到广泛使用，最终在2000年被微软收购，而2005年微软更终止了HDCD的应用。XRCD至今仍在生产，CD制作全过程由JVC负责，片源依然不多，且价格贵，处于半红不黑的状态。

MQA-CD（Master Quality Authenticated，母带质量鉴定）

MQA-CD是近年来出现的一种CD唱片，采用由英国Meridian（英国之宝）公司推出的一种数字编码/解码技术，应用于CD唱片制作和回放。MQA与HDCD和XRCD不同的是，HDCD和XRCD是当年缺乏大容量存储设备的情况下所采取的处理方式，而MQA是处于大容量存储设备满天飞的时候所推出的。MQA编码技术原本应用在网络数字流媒体，缩小音乐文件体积的，节省网络带宽的前提下也能确保比较好的音质，像TIDAL、DEEZEE这些外国著名的网络流媒体音乐平台早就采用了MQA，而应用在CD唱片的制作上就是一种附带型的产品。

关于MQA解码， MQA Full Decoder与MQA Decoder+Rendered

目前，支持MQA解码的硬件非常多，基本现在上我们熟悉的品牌所推出的数字音乐播放机都可以支持MQA解码。而MQA解码有全解码（MQA Full Decoder）和半解码（MQA Decoder+Rendered）的区分。但目前绝大部分都是MQA Full Decoder，这样的话就可以对在线网络数字流媒体的音源，音乐网站下载的文件，甚至MQA-CD唱片都可以支持，不需要通过播放软件配合就可以对MQA编码格式作最大化的还原。而半解码（MQA Decoder+Rendered）则需要播放软件+硬件的支持。其中，播放软件需要具备MQA Decorder，硬件端支持MQA Rendered，才能把MQA编码格式进行最大的化的还原，否则只能作为普通CD唱片的16bit/44.1kHz规格来播放。

在实体唱片方面，其实MQA-CD现在的资源也不算少见，外国的唱片公司会把新制作的音乐以MQA-CD形式推出，也会把部分经典的录音以MQA-CD的形式重新发行，而且在最高数字规格的还原方面，大部分能达到24bit/176.4kHz，有部分甚至能达到24bit/352.8kHz。而国内就以北京达人艺典唱片公司在力推MQA-CD，近期制作的录音都有MQA-CD版本提供，最高数字规格的还原方面只能达到24bit/88.2kHz。至于MQA-CD的实际效果怎么样，同一张专辑的情况下是否能比普通CD唱片版本的效果好？我觉得这个问题还是交给大家去当地的经销商里面自己体验，自己寻找答案更实际了。

从工业制品到收藏品

回归文章开端，CD唱片当年取代黑胶唱片、盒式磁带作为主流的音乐存储和发行载体出现，然后再将这种光盘存储载体应用到其他存储领域的数据，如数码影像、数码图片、交互程序、电脑软件/数据等，从而将CD光盘的应用领域得到更大的扩展，各种各样的CD的发行量巨大，此时的CD光盘是一种纯粹的，用于存储的工业制品。后来，随着DVD光碟、蓝光碟、硬盘、USB存储器、SD存储卡这类容量更大、且更使用便利的存储载体相继出现，CD光盘的应用范围逐渐收窄。后来网络音乐（网络音乐下载和在线流媒体音乐）的盛行，获取音乐的途径更便利，听音乐的方式更简单，使得CD唱片的销量受到严重的冲击，一方面唱片公司减少对CD唱片发行的数量，另一方面消费者们也大量地将CD唱片投放到二手市场上面，转成以流媒体音乐方式听音乐，这些唱片一部分被当废品回收，一部分有价值的专辑则再次回流到音响发烧友这个小众群体里面，CD唱片就此从一个大众消费逐渐演变成小众群体（主要是音响发烧友）的收藏品。我曾经与同行一起讨论如今的CD唱片，大家不约而同地说到：如今就只有音响发烧友愿意掏钱买CD唱片了。

不过，CD唱片的没落是一个必然的现象，毕竟科技的发展是不会走回头路，任何载体都会经历发展、辉煌到没落。这个并不是仅仅针对CD，即使是蓝光光盘在网络流媒体音乐大行其道的今天同样面临着不断被边缘化，小众化的命运，没办法！事实就是如此。作为当今的音响发烧友群体，CD唱片伴随着他们成长，也给他们带来了不少的快乐和惊喜，几乎每一张唱片的背后都有着一段故事，如今能带来的就是一种情怀。