Objašnjavati audio tehnologiju na jasan i jednostavan način, i pokušati da se približi celo područje visoko kvalitetne reprodukcije zvuka, u najmanju ruku predstavlja veoma nezahvalan i mukotrpan posao. Ali takodje ne treba da budete inženjeri elektrotehnike da biste uživali u dobrom zvuku kod kuće, i zato uz mala pojašnjenja i opis nekih osnovih pojmova i tehnologija nadamo se da će vam umnogome pomoći pri izboru opreme, i kako da iz nje izvučete maksimalno zadovoljstvo.

Odakle početi? Bez nekog posebnog razloga evo neka to bude opis High Definition Compatible Digital (HDCD) procesa. Verovatno ste čuli za HDCD, ili ste videli HDCD logo na nekim CD plejerima, i verovatno ste čak i vlasnici nekoliko CD-ova enkodiranih sa HDCD tehnologijom. Ali, šta je HDCD, i da li bi vaš sledeći CD plejer trebao da bude HDCD kompatibilan?

HDCD je proces koji čine dva koraka – kodiranje i dekodiranje – u cilju da poboljša zvuk kompakt diskova. Snimci kodirani sa HDCD tehnologijom mogu biti puštani na bilo kom CD plejeru, sa malim poboljšanjima u vernosti snimaka. Ako imate CD plejer koji je opremljen sa HDCD dekoderom, onda će vaši HDCD snimci biti reprodukovani sa mnogo boljim kvalitetom zvuka, u poređenju sa konvencionalnim CD-ovima. Do danas, više od 5000 naslova je izašlo u HDCD tehnologiji, i njihov broj konstantno raste - kao nova izdanja ili kao reizdanja. Oko 200 albuma su nosioci prestižne Grammy nagrade, a ukupni tiraž prodatih nosača zvuka širom sveta iznosi oko 300 miliona.

Proces su izumeli Keith Johnson i Pflash Pflaumer, koji je sa Michael Ritter-om u Kaliforniji osnovao kompaniju Pacific Microsonics (PMI) da bi razvili i tržištu ponudili HDCD tehnologiju. Keith Johnson je inženjer zvuka sa nekoliko Grammy nominacija, koautor nekoliko patenata vezanih za optičke tehnologije. Pflash Pflaumer dolazi iz oblasti računarskih mreža i ostaće zapamćen kao autor programa TOPS koji je omogućio prvo povezivanje IBM PC-ja, Apple Macintosh i minikompjutera pod Unix operativnim sistemom unutar lokalne računarske mreže.

Sama tehnologija razvijena je i usavršavana u periodu od 1986. do 1991. godine od strane ove dvojice eminentnih poznavalaca audio tehnologija. Zvanično tehnologija je promovisana 1995. god., a u septembru 2000. god PMI je preuzet od strane Microsofta.

Količina digitalnih podataka koji predstavljaju muziku je osnovni problem sa CD-om, jer ni izbliza nije dovoljna da kodira sve informacije koje možemo da čujemo. Frekvencija semplovanja od 44,1 kHz nije dovoljno učestala, i 16-bit-ova po semplu je premalo. Izazov je bio da se stavi što više informacija u tih 44,1 kHz i 16bit-ova.

Ali kako da se spakuje više informacija kad su kapaciteti već popunjeni? HDCD koristi genijalnu tehnologiju da to postigne. Rezultati su muzičke i tehničke performanse koje prevazilaze granice konvencionalnog 44,1kHz/16-bitnog digitalnog zvuka.

HDCD koder prima analogni audio signal (sa analogne trake ili mikrofona) i prebacuje ih u digitalni sa veoma velikom učestanošću (176,4 kHz) i 20-bit-nom rezolucijom. Količina skupljenih podataka je prevelika da se stavi na CD, tako da HDCD koder analizira signal visoke rezolucije da odredi koja će muzički bitna informacija biti izgubljena kada se signal konvertuje u 44,1 kHz/ 16-bitni signal za pohranjivanje na CD. Koder onda propusti 44,1 kHz/16-bitni digitalni audio signal, ali sa kontrolnim kodom skrivenim u 16-tom bitu. Ovaj skriveni i nečujni kontrolni kod “kaže” HDCD dekoderu u CD plejeru da izvrši određene procese na audio signale da bi povratio neke od informacija koje su prethodno postojale na digitalnom signalu visoke rezolucije. (Primetite da se ne odričete nijednog bita rezolucije sa HDCD snimkom. Kontrolni kod je prisutan samo 3-5% vremena.)

Mala količina informacija u kontrolnom kodu može da proizvede velike promene u audio signalu tokom dekodiranja. To je zato što je kontrolni kod na neki način stenografski zapis koji dekoder prepoznaje. Evo jedne analogije. Recimo da hoćemo da prenosimo Betovenovu Devetu Simfoniju sa jednog mesta da drugo. Umesto da prenesemo celu sinfoniju mi pošaljemo samo nekoliko bitova koji kažu drugoj napravi da pusti Betovenovu Devetu Simfoniju. Tako HDCD funkcioniše: umesto da prenese muzičke informacije, koje bi inače bile izgubljene tokom konvencionalnog kodiranja, kontrolni kod prenese instrukcije dekoderu kako da povrati te informacije. Samo nekoliko bitova u kontrolnom kodu završi mnogo posla, zato što je toliko od HDCD-ove “inteligencije” u dekoderu.

Iako HDCD koristi mnoge tehnike da poboljša kvalitet zvuka, osvrnimo se na način na koji HDCD prevazilazi granice CD-ovog 20 kHz opsega.

Istina je da ljudi mogu da čuju čiste tonove samo do 20 kHz - ako imate 16 godina, ukoliko imate 40 srećni ste ako mozete da čujete 15 kHz, ali to ne znači da nema validne muzičke informacije i iznad 20 kHz. Opseg audio sistema podrazumeva koliko brzo može da reaguje na muzičke signale. Uzmite na primer subwoofer, koji pokušava da reprodukuje attack triangla. Woofer jednostavno ne može da se kreće toliko brzo da tačno reprodukuje strmu dinamiku trijanglovih talasa.

Baš to se dešava kada snimamo muziku sa opsegom od samo 20 kHz. Digitalni audio sistem sa 20 kHz opsegom jednostavno ne može da kodira delove muzike koje jako brzo menjaju intenzitet. Muzički rezultat je zatvaranje zvuka i smanjivanje mogućnosti da se istaknu pozicije instrumenata. Eksperimenti su pokazali da kombinacija uho/mozak ograničavajući brzinu muzičkih signala menja njihov timbre (specifičnu boju instrumenta). Primer koji se često pominje je da deo zvuka oboe, koji uključuje malo “kliktanje” piska kako se on pomera napred nazad, nestaje ako je opseg ograničen. Mi ne čujemo ovo kao distorziju, već kao simulaciju stvarnog zvuka. To je jedan razlog zašto oboa uživo ima vitalnost i postojanost koju ne čujemo iz snimka oboe. Kako opseg na CD-u nije dovoljno širok, timbre pojedinih instrumenata se menja uporedo sa smerom rasprostiranja direktnog zvuka.

Sećate se da je skriveni kontrolni kod "sakriven" u 16-om bitu HDCD enkodiranog snimka? Deo tog koda kaže dekoderu u vašem CD plejeru da je određeni signal zaoblio svoje kraktotrajne zvuke (orig. transient) - dekoder onda povrati originalnu strmost kratkotrajnih zvukova. Zbog toga HDCD može da reprodukuje signale čija brzina podrazumeva opseg veći od 20 kHz u granicama 44,1 kHz frekvencije semplovanja koju koristi CD.

Ovo je samo jedna od mnogih tehnika koje HDCD koristi da “ugura” više muzike kroz 44,1 kHz / 16-bitni pipeline. Slične tehnike koriste se da prevaziđu dinamički opseg kod 16-obitnog kodiranja. Sistem je izuzetno sofisticiran u praksi, i rezultat je decenije istraživanja ljudskog sluha, snimanja, elektronskog dizajna i procesiranja digitalnih signala.