Kogo zajmuje dziś CD

W dobie transmisji strumieniowych, muzyki płynącej za pośrednictwem różnych urządzeń mobilnych i stacjonarnych, w erze plików i kompresji – czy obchodzi kogoś jeszcze Compact Disc? Okazuje się, że tak. I choć wydaje się, że czas tej płyty jest już jednak policzony, (zdaniem niektórych dawno minął), wciąż ma spore grono entuzjastów. Entuzjastów, bowiem muzyczne preferencje sytuują ich wśród melomanów z rodowodem wywodzącym ze środowisk audiofilskich. Płyta CD, popularyzowana przez dziesięciolecia, zagościła w high-endowych gabinetach odsłuchowych, a choć przez lata przeszła sporo przeobrażań, pozostała wciąż „kompaktem”.

Płyta Compact Disc jest najstarszym powszechnie wykorzystywanym cyfrowym nośnikiem muzycznym. Stała na czele digitalnej rewolucji i choć teraz nie należy już do awangardy, a jej parametry odbiegają od tego co współcześnie uznaje się za „odpowiednie”, zdaniem wielu jest to ciągle nośnik jakościowo nie mający wielkiej konkurencji.

Prace nad nośnikiem prowadzone były równolegle przez inżynierów Sony i Philipsa. Oficjalna premiera płyty miała miejsce w 1982 roku w fabryce w Langenhagen, a jej format był wynikiem porozumienia zawartego przez koncerny. Początkowo Sony pracowała nad płytą wymiarów longlay’a, jednak ze względu na ogromną ilość muzyki (12 godzin), którą mogłaby pomieścić, postanowiono zmniejszyć jej średnicę do 100 mm, tak by zawierała nie więcej niż 60 minut nagrań (odpowiadała kasecie magnetofonowej). Philips zaproponował 115. Ostatecznie zadecydowano by średnic wynosiła 120 mm.

Wysoka cena początkowo hamowała popularyzację płyty kompaktowej, jednak melomani byli świadomi jej walorów. Cyfrowy rozpęd nabrał tempa i już w 1988 oficjalne statystyki odnotowały sprzedaż CD na poziomie przekraczającym ilość zakupionych w tym samym czasie winylowych krążków.

Budowa

Jak już wspomniano, płyta kompaktowa jest dyskiem o średnicy 120. mm, zaś jej grubość wynosi 1,2 mm. Produkowane były także 80. mm single, jednak z uwagi na brak możliwości odtwarzania przez niektóre urządzenia, zdecydowano się na ich wydania w rozmiarze klasycznej płyty CD.

Każda płyta zbudowana jest ze spodniej warstwy przezroczystego poliwęglanu, metalu (aluminium, złoto, srebro) odbijającego światło oraz lakierowanej wierzchniej warstwy ochronnej, która morze być pokryta dowolnym nadrukiem informacyjnym.

Liniowa prędkość odczytu płyty jest stała, w związku z tym prędkość obrotowa zmienia się w zależności od miejsca odczytu i mieści się w przedziale od 500 (środek płyty) do 200 (krawędź) obrotów na minutę.

Sygnał zapisywany jest w warstwie metalu w postaci wgłębień (pitów) i pól czyli obszarów płaskich (landów). Wgłębienia są wytłaczane mechanicznie i odbijają światło inaczej niż powierzchnia płaska. Każda zmiana stanu jest odczytywana przez układ optyczny jako 1, a brak zmiany jako 0. Odczyt następuje dzięki wiązce lasera i detektorowi. Ścieżka z zapisaną informacją biegnie spiralnie od środka płyty do krawędzi (w tym kierunku następuje odtwarzanie płyty) a jej długość wynosi około 5,4 km. Odległości między równoległymi pitami (odstęp pomiędzy środkami spiralnie ułożonej ścieżki) wynosiły 1,6 µm. Tak ustalone parametry pozwoliły na zapis 74. minut muzyki.

Na początku ścieżki znajduje się tzw. TOC, czyli informacje dotyczące zawartości płyty – ilości utworów, czasów trwania.

Do zapisu cyfrowego sygnału wykorzystywane jest kodowanie PCM (Pulse-Code Modulation) o częstotliwości próbkowania 44,1 kHz i rozdzielczości 16 bitów na próbkę. Wprowadzenie takich wartości postulowała firma Sony, która wskazywała na wykorzystywaną wówczas w wizyjnych rejestratorach sygnału cyfrowego taśmę U-matic. Właśnie takie parametry dźwięku charakteryzowały materiał muzyczny przesyłany za jej pośrednictwem do tłoczni płytowych. Niebawem miało się jednak okazać, że ustalone wartości stwarzały spore ograniczenia.

Technologie

HDCD

W związku z tym, w 1995 roku wystąpiono z propozycją poprawki – High Definition Compatible Digital (HDCD). Był to nowy standard kodowania i dekodowania sygnału, którego zadaniem było ulepszenie rozdzielczości standardowych płyt CD. Kompatybilność z formatem CD Audio została zachowana, jednak tylko odtwarzacze z HDCD mogły korzystać z zalet nowego systemu. Na płytach dochodzi do kodowania sygnału, a specjalny dekoder potrafi na jego podstawie osiągnąć 4 bity więcej w każdej próbce, co daje 20 bitów rozdzielczości próbkowanego materiału.

System ten nie zawojował jednak rynku, choć płyty w tym formacie wydawane są do dzisiaj przez różne, na ogół audiofilskie wydawnictwa.

DAD - Digital Audio Disc

Przez pewien czas upowszechniał się inny format, który swoją premierę miał w tym samym czasie co HDCD - Digital Versatile Disc czyli DVD. Na płycie tego rodzaju można było zapisać cyfrowy sygnał audio o wartościach parametrów wynoszących 24 bity i 96 kHz. Niektóre wydawnictwa zaczęły realizować tytuły w oparciu o ten format. Powstawały płyty sygnowane skrótem DAD - Digital Audio Disc. Jednak ten patent na zapis pliku wysokiej rozdzielczości szybko został zarzucony – w 2000 roku pojawił się bowiem format DVD-Audio.

DVD-Audio

DVD-Audio pozwalał na zapis stereofonicznego sygnału 24 bity/192 kHz. Aby zmieścić ogromną liczbę informacji sygnał musiał być bezstratnie skompresowany systemem MLP opracowanym przez firmę Meridian. Pojawienie się plików wysokiej rozdzielczości PCM oraz DSD zahamowało rozwój wymienionych wyżej formatów.

SACD

Także Super Audio CD okazał się ślepym zaułkiem. Format opracowany przez koncerny Sony i Philipsa charakteryzował się innym niż CD sposobem kodowania sygnału (DSD) i wymagał specjalnego odtwarzacza. Choć proponował jakość zbliżoną do DVD-Audio, będąc od niego wygodniejszym (brak konieczności stosowania ekranu, co wówczas nie było popularne) – jednak się nie przyjął. Na jego popularność nie wpłynęła także możliwość tworzenia zapisów hybrydowych, zawierających warstwę audio możliwą do odtwarzania na zwykłych CD playerach.

Próba zastąpienia formatu CD nie powiodła się. Przyczyny były różne, ale najważniejszą z nich być może było to, iż wówczas nagrania SACD nie brzmiały na tyle lepiej od CD, żeby szeroki rynek chciał się nimi zainteresować. Choć po latach ze strony wydawców płyną sygnały pewnego „renesansu” tego formatu, związanego z jego lepszym rozumieniem i rozwojem technologicznym, SACD wydaje się jednak należeć do przeszłości.

Póki co, płyta CD jako nośnik sygnału muzycznego wychodziła obronna ręką z różnych prób zawłaszczenia należącego do niej terytorium. Wydaje się jednak, iż rozwój technologii związanych z plikami wysokiej rozdzielczości może stanowić spore zagrożenie, nawet dla tych jej postaci, które wyewoluowały przez lata w kierunku różnych audiofilskich form nośnika.

XRCD

Jedną z nich jest XRCD (eXtended Resolution Compact Disc), format zaprezentowany już w 1995 roku przez firmę JVC – związany zarówno z realizacją nagrania, jak i produkcją płyt. XRCD polega na obróbce sygnału w koderze (system K2), w wyniku którego jego rozdzielczość wzrasta do 20 bitów. Sygnał zapisywany jest następnie na płycie MO (Magneto-Optical), która jest wynalazkiem Sony i polega na połączeniu zapisu magnetycznego z jego cyfrowym odczytem. Taka płyta trafia do tłoczni, gdzie wykonuje się szklaną matrycę, przestrzegając bardzo rygorystycznych zasad: pity mają mieć długość możliwie największą. Parametr ten został określony doświadczalnie dzięki analizie zużycia matryc i jakości brzmienia kolejnych tłoczonych z niej egzemplarzy. Każdorazowo wykonuje się z jednej matrycy nie więcej niż 2000 kopii.

Okazuje się, iż nie bez znaczenia jest precyzja procesu produkcyjnego – nawet w przypadku cyfrowych technologii reprodukcji dźwięku. Jak widać „1” nie zawsze jest tą samą „1”. Wykonanie określonej ilości płyt z matrycy, podobnie jak w przypadku analoga, podnosi jakość dźwięku także w przypadku zwykłej płyty CD. Optymalny kształt pitów ma kluczowe znaczenie, zużyta matryca przekłada się na pogorszenie tego parametru i różnice w tworzonym zapisie.

Nie bez znaczenia jest także rodzaj użytych w produkcji materiałów. Okazuje się, iż dwie płyty zawierające taki sam cyfrowy zapis, zmasterowany w ten sam sposób, mogą jednak brzmieć inaczej.

Crystal Disc

Tak jest w przypadku Crystal Disc – płyt produkowanych z użyciem szkła zamiast poliwęglanu, wykonywanych w technologii fotopolimeryzacji. Krążków nie tłoczy się w tym przypadku z matrycy, ale każdy egzemplarz wykonuje się oddzielnie za pomocą urządzenia do laserowego masteringu. Produkcja szklanej płyty, proces polimeryzacji, powlekanie złotem – to kolejne fazy horrendalnie drogiego procesu produkcyjnego. Jednak porównanie takiej płyty z tradycyjną zaskakuje. Różnice w brzmieniu są oczywiste. Czysta alchemia.

Uważa się, iż znaczenie dla jakości dźwięku może mieć w tym przypadku fakt istnienia pewnych zniekształceń optycznych („dwójłomność”) generowanych przez poliwęglan, które mają wpływ na odczyt płyty. Owe zniekształcenia charakteryzują się podwójnym załamaniem wiązki lasera generowanym zmiennym współczynnikiem załamania światła poliwęglanu, któremu winne są z kolei naprężenia powstające podczas produkcji dysków metodą wtryskową. Szkło nie posiada takiej charakterystyki i może oferować lepsze wyniki.

Przyjmuje się, iż wiele czynników może mieć wpływ na słyszalne różnice w brzmieniu płyt CD. Chociaż bardzo trudno jednoznacznie odpowiedzieć jest dlaczego.

SHM-CD/ Platinum SHM-CD

Ze względu na astronomiczne koszty produkcji szklanych płyt (nawet jak na audiofilskie warunki), poszukuje się tańszych, bardziej przystępnych sposobów poprawy jakości CD. Prace zmierzają w kierunku ograniczenia wpływu na brzmienie płyty poszczególnych etapów produkcyjnych, poszukuje się nowych materiałów, czego przykładem było zastąpienie poliwęglanu bardziej przezroczystym plastikiem. Materiał, wykorzystywany przy budowie wyświetlaczy LCD, znalazł zastosowanie przy produkcji płyt oznaczanych jako SHM-CD (Super High Material CD). Większa przezroczystość tworzywa powoduje, iż powrót wiązki lasera do układu optycznego odbywa się z większą precyzją, co odpowiadać ma za nieco „cieplejsze” brzmienie płyty.

Format rozwinięty został poprzez zastosowaniu platyny (zamiast aluminium) do produkcji warstwy służącej wytłaczaniu pitów – powstały płyty sygnowane Platinum SHM-CD.

AMCD i LPCD

Do produkcji warstwy odbijającej laserową wiązkę używa się także złota (czystość 7N) oraz srebra (4N). Płyty produkowane z tych materiałów noszą oznaczenia AMCD (Analog Master Compact Disc) i wraz z zastosowaniem specjalnych procesów masteringu AMCD i SHO, swym brzmieniem mają zbliżać się do charakteru dźwięku reprodukowanego dzięki płytom winylowym.

Połączenie odpowiedniego masteringu z ostrym reżimem produkcyjnym zaowocował także opracowaniem formatu LPCD, który dzięki minimalizacji zniekształceń i procesów korekcyjnych zaoferował płytę charakteryzowaną jako „wielokrotnie bardziej precyzyjną”.

HQCD/ UHQCD

HQCD (High Quality Compact Disc)/UHQCD (Ultimate High Quality CD) jest połączeniem SHM-CD z nowa warstwą odbijającą. Technologia opracowana przez Toshiba/EMI była odpowiedzią na SHM-CD firmy JVC/Universal. Pity w tym przypadku wytłacza się w warstwie stopu o wysokim współczynniku odbicia, zamiast w tradycyjnym aluminium. Zamiast poliwęglanu stosuje się fotopolimer (UHQCD) – bardziej przezroczysty i posiadający ekstremalnie krótki czas twardnienia po wypełnieniu formy. Powoduje to szczegółową replikację najbardziej drobnych detali matrycy. Efektem ma być wyższa rozdzielczość nagrań i głębsza scena dźwiękowa.

Blu-spec CD

Na potrzeby CD zaprzęgnięto także maszyny tłoczące płyty Blue-Ray. Wykorzystane zostały one do produkcji płyt oznaczanych jako Blu-spec CD. Skorzystano z bardziej precyzyjnych technologii (Blue-Ray wymaga dokładniejszych matryc) tłoczenia pitów, wywołujących mniejsze naprężenia warstwy odbijającej światło. Przekłada się to w przypadku CD na większą dokładność w pracy lasera czytającego materiał zawarty na płycie.

HD-Mastering CD/ Almost Analogue Digital

Wydaje się, iż chińska wytwórnia ABC znalazła się krok przed wszystkimi. Uznała, iż sygnał zapisywany na płycie CD powinien być determinowany jedynie przez analogową taśmę matkę – liczba procesów pośredniczących w produkcji płyty musi zostać ograniczona.

W procesie produkcyjnym płyty, poliwęglan zastąpiony został przez „High Transparent Material” (wykorzystywany do produkcji paneli ciekłokrystalicznych, podobnie jak w omawianych wyżej realizacjach japońskich). Aby lepiej tłumić drgania, dolna warstwa płyty została tutaj jednak dodatkowo wzmocniona (New High Damping Coating CD). Płyty otrzymywane tą drogą nazwane zostały HD-Mastering CD.

Początkowo do tłoczenia płyt używano Master CD-R będących cyfrową kopią analogowych taśm-matek. Bez kompresji i limiterów. Jednak szybko zdecydowano się realizować kopie wykonywane w czasie rzeczywistym prosto z analogowej taśmy-master.

Do odtwarzania materiału wykorzystywany jest magnetofon Studer A80, a do rejestracji nagrywarka CD NNB CDR-830 (poddane modyfikacjom), sygnał z taśmy na postać cyfrową konwertowany jest za pomocą EMM Labs ADC 8 MkIV. Do sporządzenia kopii służą złote płyty CD-R HHB lub Quantegy CDR. Powstaje materiał sygnowany AAD (Almost Analogue Digital).

Płyty wydawane są niezwykle starannie – grafika, poligrafia, katalog, do każdej dodawany jest specjalny certyfikat. Pojedyncza kopia podlega bardzo ścisłej kontroli jakości w kierunku wystąpienia możliwej liczby błędów.

Naturalność, rozdzielczość i energetyczny przekaz zachwycają tych, którzy maja okazję zapoznać się z tym wydawnictwem, sytuując go na szczycie muzycznych transmisji, tuż obok szklanego Crystal Disc i Platinum SHM-CD.

Na zakończenie

Nie wdając się w wartościujące dywagacje na temat referencyjności jakichkolwiek systemów analogowych bądź cyfrowych zaznaczmy, iż wielu audiofilów nie wyobraża sobie zmierzchu płyty kompaktowej. Wielu z nich jest zdania, iż dopracowując system odsłuchowy pod kątem CD nie można, póki co, wydobyć z dźwięku nic lepszego. A słuchając wydawnictw omawianych wyżej, najbardziej jak to jest możliwe zbliżamy się do źródła – analogowej taśmy-matki.