CD 誕生的故事


這篇文章應該寫在1982年CD首度發表的那個時間點的。如今在CD即將退場之際,才寫CD誕生的故事,時空雖然完全錯置,但卻是向CD這個偉大規格致敬的最後機會。

這篇文章,我想獻給錯過CD黃金年代的年輕人,希望這篇文章可以稍稍彌補他們不曾經過歷的那段歷史。這篇文章也獻給那些聽了40年CD的老玩家,我們何其有幸,能夠親身經歷這段唱片與音響產業最輝煌的歲月。如今再度回顧CD誕生的幕後故事,當年初次體驗CD的興奮心情,彷彿就在昨日一般歷歷在目。

Sony與Philips兩強聯手

時間回到1982年,第一張商業販售的CD正式推出,發展初期,雖然少數發燒友認為音質不及黑膠,但是大多數人都認為CD揭開了黑膠的那層薄紗,連指揮大師卡拉揚都對CD的音質表示滿意,同意出馬擔任CD的推廣大使。與黑膠相較,CD體積輕巧、使用方便、唱盤無需調整,而且沒有炒豆聲,所以一推出就大受歡迎。1988年CD銷售首度超越黑膠,1992年CD銷售超越卡帶,至此確立主流地位。有誰能夠想像,大獲成功的CD,在研發初期竟然一度被認為是毫不重要的一個點子。

回溯1975年,Philips推出了用於儲存、播放影片的LaserDisc,也就是許多資深玩家熟悉的LD。這是一種直徑30公分(等同於黑膠尺寸)的光碟,雖然是用雷射聚焦讀取光碟上的資料,但LD儲存的其實是經過PWM脈衝寬度調變之後的類比訊號。在研發LaserDisc技術時,Philips內部就有了用LaserDisc單純記錄聲音訊號的想法,但是當時這個點子完全不被重視。直到兩年後,LaserDisc在歐洲與北美大敗(雖然在亞洲一直流行到1990年代),Philips決定退出這個市場之後,他們才發現當年決策錯誤,趕緊將研發重心轉移到音樂光碟儲存技術上。

1976年,Philips發表最初的音樂光碟,將數位聲音訊號儲存在30公分的LD光碟上。隔年,Sony也推出類似技術。1979年10月,Philips與Sony高層做出重大協議,兩個競爭對手決定攜手合作,共同開發數位音樂光碟。Philips在開發LD時,累積了許多光碟伺服讀取技術的專利,Sony則在PCM數位錄音與ECC(Error Correction Control)偵錯技術上領先。雙方決定將共同開發的光碟命名為Compact Disc(CD),Compact來自於在市場上已經發展成功的Compact Cassette(也就是我們所知道的卡帶),Disc則來自LaserDisc。

CD解析度的制定

1979到1980年之間,兩大巨頭的技術菁英開始密集開會,設法制定出雙方可以接受的CD規格。這項工作千頭萬緒,除了必須決定光碟尺寸、厚度、訊號密度,以及數位音樂的解析度等等參數之外,還要研究ECC與Channel Code等等技術,並且將錄音室與廣播電台的數位化需求納入考量。

許多人一定好奇,CD的16bit/44.1kHz解析度到底是如何決定的?其實這個規格的制定,主要取決於當時數位錄音與儲存設備的限制。數位聲頻訊號最早是被記錄在電腦磁帶上,16bit是充分用盡磁帶容量最合理的解析度,因此CD規格繼續沿用。事實上,Philips原本研發的數類轉換技術只有14bit,在1983年推出最早期的CD唱盤時,Philips根本來不及修改,只能用「偷吃步」招數,利用Oversampling把14bit的DAC晶片提升到16 bit解析度。

44.1kHz這個取樣率又是如何決定的呢?關鍵之一當然是根據Shannon-Nyquist取樣理論,取樣率必須是實際聲音頻率的兩倍以上,才能避免失真產生。人類可以聽到的最高頻率是20kHz,理論上CD的取樣率應該是40kHz,為什麼最後制定的卻是44.1kHz這個奇怪的數字呢?原因也跟當時的數位錄音設備有關。1970年代末期,Sony推出PCM Adaptor裝置,將數位聲音訊號記錄在原本錄製類比影片的U-Matic磁帶上,這是當時頻寬最寬、也最可靠的數位錄音設備。數位錄音的取樣率,因此也就必須配合NTSC與PAL兩種視訊規格的影像掃描頻率,最後得到44.1與44.056kHz這兩種可行的取樣率,最後Sony與Philips選擇了44.1kHz,因為這個數字比44.056kHz好記多了。

有關74分鐘的傳說

決定CD光碟的實體尺寸是另一個難題,CD的直徑不但直接影響到儲存音樂的時間長度,也跟音軌的密度息息相關。當時Sony與Philips唯一的共識,是CD儲存的音樂長度至少要有60分鐘,但是到底該要多長?沒有人能做出決定。最為音響迷熟悉的一個說法是,就在研發成員傷透腦筋之際,Sony總裁大賀典雄一通電話打來,希望CD的長度定在74分鐘,因為他的夫人希望CD可以完整收錄她最喜歡的貝多芬「第九號交響曲」,而當時所知這首曲子演奏時間最長的版本,是福特萬格勒在1951年拜魯特音樂節所指揮的單聲道錄音,錄音長度剛好就是74分鐘。

直到今日,許多音響迷對於這個故事依然深信不疑,不過當年率領Philips研發團隊的Kees A. Schouhamer Immink博士還原事實真相,這個傳說雖然被記載在Philips官方文件中,但其實只是Philips公關部某一位天才憑空編織的浪漫故事。

CD直徑來自卡帶

事實上,CD直徑是根據卡帶的對角線長度而制定。Philips高層當時認為卡帶的銷售非常成功,CD不應該大於卡帶這個市場上普遍接受的尺寸。不過,卡帶的對角線是11.5公分,為何CD直徑卻是12公分呢?

原來,Philips當時篤定CD直徑一定是11.5公分,連製造CD的工廠設備都已準備就緒,如果這個規格確定,Philips可以立刻量產,搶得市場先機。Sony當然不想落後,雙方角力之下,最後CD直徑才多了0.5公分。

另一方面,CD直徑的決定也跟光碟上所能記錄的訊號密度有關,直徑多出0.5公分之後,每一個pit的尺寸可以放大,雷射頭讀取的精確度與穩定性可以大幅提升,對於光碟讀取面上灰塵、指紋與刮痕的容忍度也更高。諸多因素考量之下,CD實體規格就以直徑12公分,記錄音樂長度74分鐘33秒定案。

CD的衰退

2000年,就在CD銷售達到顛峰之際,MP3有損壓縮音樂格式開始在網路上廣為流通,CD的銷售量開始逐年下滑。2001年Apple推出可以播放音樂檔案的iPod隨身聽。2007年第一代iPhone推出,帶動智慧手機迅速普及。2014年,Spotify的付費會員達到1,000萬人,音樂串流服務開始大幅成長。根據RIAA在2019年底的統計資料,總體唱片產業在這年成長了13%,連續第四年成長幅度達到兩位數。不過這個成長主要來自音樂串流付費服務,CD銷售持續衰退,營業額只佔整個市場的5%,音樂串流則佔據79%。

CD與CD唱盤會消失絕跡嗎?許多獨立小廠仍在繼續推出CD與SACD,許多老玩家手上還握有大量CD收藏,二手市場已經有人開始炒作絕版稀有CD,有些人則開始研究起CD版本學。可以確定的是,CD不會消失,只是轉入小眾市場繼續承傳實體唱片的香火。

值得欣慰的是,CD推出40年來,經過無數設計者戮力研究,不斷提升CD重播表現之後,我們終於可以自信的宣稱,CD重播科技已臻成熟巔峰,隱藏在CD中的訊號,終於得以毫無保留的徹底釋放。

終局之戰的復仇者們

音樂串流的新世代已然來臨,CD的終局之戰即將開打。本次專題介紹的23款頂級CD訊源,就像是CD世代戰力最強的末代武士,也像是復仇者聯盟中各懷絕技的超級英雄。它們將用實力證明,CD存在的價值不可抹滅。而他們所呈現的美妙音樂,就是對於CD這項偉大發明的最高禮讚。

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