CD唱片是怎么做出來(lái)的？
或許很多普通消費者來(lái)說(shuō)并不知道CD的生產(chǎn)流程。但由于前文提及到母版制作/編輯以及光刻系統，所以我覺(jué)得有必要把話(huà)題適當展開(kāi)一下，跟大家簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)CD唱片的生產(chǎn)。而在上一期的CD唱片專(zhuān)題里面，我并未提及到關(guān)于CD唱片生產(chǎn)的內容，所以就通過(guò)這期的專(zhuān)題文章再細說(shuō)這部分的內容。
唱片公司在錄音（數字或模擬）之后，經(jīng)過(guò)編輯和混音等一系列后期制作之后必須要制作一個(gè)數字母版，然后交由生產(chǎn)廠(chǎng)生產(chǎn)CD唱片。這些數字母版在不同時(shí)期會(huì )使用不同類(lèi)型的載體。例如早期就使用錄像帶作為數字母版的載體（SONY PCM-1610/PCM-1630基于錄像機開(kāi)發(fā)），如今的數字母版載體形式的可選性很多，而常見(jiàn)的做法是把數字音樂(lè )燒錄到刻錄光盤(pán)里或把數字文件存到USB盤(pán)，然后發(fā)給CD生產(chǎn)廠(chǎng)，甚至直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò )途徑把數字文件傳給CD生產(chǎn)廠(chǎng)，郵費和載體的成本也省了。
采用壓膜方式生產(chǎn)CD唱片
壓模方式是最常用的CD唱片生產(chǎn)方式，其原理跟做月餅沒(méi)啥區別，用模具一個(gè)一個(gè)地做出來(lái)。CD唱片的模具是怎么做出來(lái)的呢？方式就是先做一張玻璃圓盤(pán)，這張玻璃圓盤(pán)使用前必須經(jīng)過(guò)打磨、清洗干凈，然后再玻璃圓盤(pán)上涂上一層光刻膠。完成這步驟后就會(huì )把這張玻璃圓盤(pán)以及數字母版放入光刻系統，光刻系統會(huì )讀取數字母版上的內容再進(jìn)行EFM編碼，控制激光頭的激光束聚焦到玻璃圓盤(pán)上，使得光刻膠發(fā)生光化反應，從而生成一道連續排列的坑槽，這就變成了玻璃母盤(pán)，然后在玻璃母盤(pán)上鍍一層金屬膜，做成模具。
但這個(gè)模具還不能拿來(lái)壓成品CD，因為它的坑紋跟玻璃母盤(pán)是相反的，還必須通過(guò)這個(gè)金屬膜再沖壓出另一個(gè)金屬模具，讓這個(gè)新模具的坑紋與玻璃母盤(pán)一致，這樣才能生產(chǎn)成品CD唱片。
大家通過(guò)以上內容可以了解到，生產(chǎn)一張CD唱片的過(guò)程需要經(jīng)過(guò)至少3次復制過(guò)程，所以現在有些國內唱片公司推出1:1直刻唱片，就是通過(guò)數字文件直接燒錄到一張CD-R/CD-RW光盤(pán)里面，相當于一張數字母版，音質(zhì)肯定會(huì )比同樣的成品CD唱片要好，只是售價(jià)更貴。
Sony和Philips主導，開(kāi)創(chuàng )早期CD播放機產(chǎn)業(yè)的局面
CD播放機的設計和生產(chǎn)同樣由SONY和Philips主導。世界第一臺商品化CD播放機是SONY由1982年在推出，型號為CDP-101。Philips在1980年從Superscope公司買(mǎi)下Marantz，以Philips和Marantz兩個(gè)品牌推出CD播放機，1983年推出第一款商品化CD播放機— CD100，對應Marantz CD-63。此外，兩家公司還出售CD播放機的機芯、芯片等部件，以及數字電路解決方案，從而讓其他公司能推出符合其市場(chǎng)定位的產(chǎn)品，從而開(kāi)創(chuàng )整個(gè)CD播放機產(chǎn)業(yè)的局面。
早期的CD機大量使用Philips和Sony的部件，有些型號還直接拿現成產(chǎn)品修改，如Meridian MCD就是拿Philips CD-100改外觀(guān)，MCD-Pro在原來(lái)基礎上改DAC，Straight Wire Audio QueCD專(zhuān)業(yè)CD機在Philips CD150基礎上加平衡輸出電路，實(shí)現距離傳輸。另外，近年來(lái)被熱炒的Revox、Studer、EMT這類(lèi)廣播級CD機及其他歐洲品牌產(chǎn)品大多采用Philips機芯和DAC芯片。Accuphase、Cambridge、Copland、Denon、Harman Kardon 、Kenwood、Luxman、NAD、Onkyo、Wadia、Yamaha等多半采用Sony或三洋的機芯。
Meridian（英國之寶）MCD-PRO（左）和MCD（右）CD機
Philips LHH-0400光刻系統，搭載Sony PCM-1610 數字母版/制作設備，用于生產(chǎn)CD唱片的玻璃母盤(pán)
CD唱片與CD播放機是同期推出的，而Philips和Sony為了片源也是操碎了心。不但有自己品牌的唱片公司，還開(kāi)發(fā)出源頭制作設備，包括數字錄音、編輯設備以及光盤(pán)生產(chǎn)設備。SONY先后開(kāi)發(fā)出PCM-1610、PCM-1630兩套數字錄音和母版制作設備以DMC-1200光刻系統，Philips則有LHH-0400光刻系統，這些設備除了應用在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這些設備。例如，著(zhù)名的百年唱片品牌DG公司，還有EMI、DECCA、Nimbus Records等唱片公司就使用Sony和Philips的數字錄音/編輯，或者是光刻設備。如此一來(lái)就把CD唱片的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈打通。
簡(jiǎn)述CD機的D/A轉換部分
D/A轉換部分是一臺CD機最核心的部分，職責就是講二進(jìn)制的PCM數字信號轉換為模擬音頻信號。說(shuō)到D/A轉換部分，大家的興趣點(diǎn)主要在于使用什么樣的DAC芯片。DAC芯片的性能固然重要，但同時(shí)也取決于時(shí)鐘電路、低通濾波、數字處理（數字濾波、超采樣處理）等這些外圍因素的影響，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，數字電路、電子零件的性能在不斷地被改良，一方面性能在提高，另一方面也能適應更高規格的PCM和DSD數字信號。
多比特與單比特D/A轉換
在DAC芯片方面，ESS、AKM、Bur-Brown、Wolfson、Analog Device、Cirrus Logic都是目前影音器材里面應用得最多的幾個(gè)牌子。但在早期的CD機里面使用的主要是Philips和Sony兩家公司的產(chǎn)品。其中，Philips的DAC芯片最為發(fā)燒友所熟悉，例如：Philips公司推出的TDA1540、TDA1541系列、TDA1547。另外，像Bur-Brown公司的PCM1704、PCM1702、PCM63系列等都是被推崇的產(chǎn)品，從入門(mén)級機型到頂級機型都在使用。
早期所推出的DAC芯片大多數都是多比特DAC芯片，上述的TDA1540（14bit）、TDA1541系列（16bit），而B(niǎo)urr-Brown的PCM1704、PCM1702更分別能達到20bit和24bit，解析度更高。除了多比特DAC芯片外，還有單比特DAC芯片，俗稱(chēng)“1bit解碼”，這種D/A轉換是通過(guò)Delta/Sigma調變器將多比特PCM數字信號轉成1bit PDM數字信號后再通過(guò)低通濾波變成模擬音頻信號，后來(lái)更演變稱(chēng)DSD。但到底是多比特DAC好，還是單比特DAC好，在發(fā)燒友圈子里面一直在爭論，但不管是哪一個(gè)都有各自的優(yōu)勢和不足，這里就沒(méi)必要去討論了。
TDA1541系列、TDA1540、TDA1547都是早期CD機里面最常用的DAC芯片
超采樣與低通濾波
超采樣和的目的就是為了提高D/A轉換的性能，因為DAC在工作的時(shí)會(huì )產(chǎn)生量化噪音，而減低量化噪音的方法就是提高采樣率，讓量化噪音遠離人耳范圍，然后再通過(guò)低通濾波器把噪音濾除從而提高信噪比。早期的CD機通常會(huì )為DAC芯片搭配超采樣芯片，但由于超采樣的倍數不高（4~8倍），低通濾波電路相對復雜，會(huì )產(chǎn)生一些負面影響，后來(lái)超采樣倍數進(jìn)一步提高，低通濾波電路就變得簡(jiǎn)單。
如Mircomega Trio分體CD機里用的SAA7321單比特DAC芯片高達256倍超采樣（11.2MHz），Krell 參考64解碼器里采用4PCM63PK R-2R結構DAC芯片，然后采用64倍采樣軟件算法，簡(jiǎn)化了低通濾波部分的設計，同時(shí)信噪比又能得到大大的提高。
一體化，還是分體？簡(jiǎn)述Jitter
在選購CD機的時(shí)候，有人會(huì )問(wèn)，到底是分體好（通常指轉盤(pán)+解碼形式），還是一體化好？對于這個(gè)問(wèn)題，絕大部分的旗艦機型都是分體設計，因為分體設計可以讓轉盤(pán)和解碼器兩部分隔離，各自有獨立的機箱和供電來(lái)減低相互干擾，甚至有些機型把供電部分再獨立出來(lái)，以進(jìn)一步減低干擾。當然，也有少數廠(chǎng)家的旗艦機型是一體化的，如Chord Red Reference、Gryphon Ethos就是一體化設計的。
在一體化CD機里面，轉盤(pán)部分與DAC部分之間是以I2S界面傳輸信息的，而且兩部分共同一個(gè)時(shí)鐘電路，所以在傳輸過(guò)程中所產(chǎn)生的時(shí)基抖動(dòng)（Jitter）很少。其時(shí)基抖動(dòng)主要來(lái)自射頻/電磁干擾，震動(dòng)，電源干擾等其他因素。
轉盤(pán)+DAC分體的CD機，可以解決上述問(wèn)題。但兩部分都有獨立的時(shí)鐘電路，且兩者間的傳輸界面通常用S/PDIF、AES/EBU和TOSLINK光纖。轉盤(pán)部分需要先將I2S界面傳輸的信號進(jìn)行調制，然后通過(guò)上述界面發(fā)送到DAC，DAC接收后再經(jīng)過(guò)解調后恢復，所以容易產(chǎn)生傳輸過(guò)程的時(shí)基抖動(dòng)，所以必須通過(guò)一些輔助手段來(lái)減少時(shí)基抖動(dòng)。
因此，怎樣從恢復一個(gè)精確的時(shí)鐘信號就是關(guān)鍵之一，方法有好幾種，而最常見(jiàn)的方法就是使用鎖相環(huán)電路（PLL）、FIFO等來(lái)恢復。但對于少數的頂級機型，轉盤(pán)和DAC兩部分都有同步時(shí)鐘輸入接口（Wordclock），然后再配置一個(gè)獨立的時(shí)鐘發(fā)生器，讓兩部分共用一個(gè)時(shí)鐘。例如，Esoteric、DCS這兩家公司推出的播放機就有這樣的設計。當然，這樣的播放機在售價(jià)上要比絕大部分的一體化機型，甚至分體機型要高出很多。
Esoteric老旗艦CD轉盤(pán)P-0就提供了同步時(shí)鐘輸入接口
除此之外，光驅讀取CD唱片時(shí)也會(huì )產(chǎn)生Jitter。因此，高端機型都會(huì )在CD轉盤(pán)部分做文章，通過(guò)加固、安裝避震部件，或其他設計方式等方式來(lái)減少外界振動(dòng)的干擾，如Esoteric VRDS轉盤(pán)、SONY的固定光頭轉盤(pán)、先鋒的倒置轉盤(pán)等等，目的就是為了減少振動(dòng)，提高讀取精確度，從源頭上減少時(shí)基抖動(dòng)，提高聲音重播效果。
EsotericG-01X獨立主時(shí)鐘發(fā)生器
（未完待續）
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