Čím je systém HDCD lepší?

Tvůrci systému popisují velikou péči, která je věnována A/D převodu, na jehož začátku je vysoce kvalitní zdroj 192 nebo 176,4 kHz / 24 bitů. Je to sice krásné, ale nebudu se o tom zde rozepisovat, není to podstatné pro hlavní rozdíly od systému CD.

V čem je tedy ten hlavní rozdíl? Ten spočívá v rozšíření dynamiky na velikost, odpovídající lineární kvantizaci o velikosti slova 20 bitů. Standardní systém CD využívá 16 bitového slova a při lineární kvantizaci jeden bit znamená 6 dB dynamiky, tedy systém CD má k dispozici dynamický rozsah 0 až -96 dB. Ke zvýšení dynamického rozsahu při zachování délky slova 16 bitů používá systém HDCD dvě metody, které obě využívají kompresi dynamiky; pokud budu v následujícím textu používat slovo "komprese" nebo "komprimace" v jakémkoliv tvaru, myslím tím kompresi dynamiky, ne kompresi dat jako třeba MP3.

Peak Extend

První metoda jejíž název by se dal volně přeložit jako zvýšení hlasitosti největších špiček signálu, rozšiřuje dynamiku směrem k nejvyšší hlasitosti až o 6 dB. Zjednodušeně se dá říci, že signál je až do úrovně -3 dB nezměněn, a v oblasti -3 až 0 dB je komprimován tak, že obsáhne rozsah -3 až +6 dB, takže v této oblasti je použita nelineární kvantizace. Protože podle tvůrců systému je u přirozeného zvuku tato oblast používána relativně vzácně, neprojeví se to významně při přehrávání na ne-HDCD přehrávači. Kompresor je plně digitální a proto expandér, použitý v dekodéru HDCD v přehrávači, může bez problémů být nastaven na přesně opačný průběh. Přehrávač s HDCD dekodérem tuto oblast tedy expanduje a rozšíří její dynamický rozsah ze 3 dB na původních 9 dB. Tím se vlastně získá rozlišení jakoby o 1 bit vyšší, a jsme na ekvivalentu dynamiky, odpovídajícímu lineárnímu 17ti bitovému kvantování. Tuto funkci lze i vypnout.

Low Level Range Extend

Druhá metoda rozšiřuje dynamiku u nejnižších hlasitostí. Volně by se to dalo přeložit jako Zvětšení rozsahu nejnižších úrovní či tak nějak. Tato metoda začíná účinkovat při hlasitostech na úrovni -45 dB. A pak platí, že se s každým snížením úrovně o 20 dB se komprimuje tento rozsah pouze do 12,5 až 16 dB, takže tato metoda po zpětné expanzi v HDCD přehrávači umožňuje dosáhnout nejnižší hlasitosti na hranici -108 až teoreticky -126 dB (podle míry komprese), a ve spojení s metodou Peak Extend dostáváme dynamický rozsah, odpovídající devatenácti až skoro dvaadvaceti bitovému slovu s lineární kvantizací. Nejvyšší míra komprese se prý však ani neužívá, protože prý znatelně zvyšuje hladinu šumu u ne-HDCD přehrávání.

"Skryté" příkazy HDCD dekodéru - 16. bit audio dat

Jak přehrávač systému HDCD pozná, že je vložena deska, nahraná systémem HDCD a jaké kompresní metody má použít? Jak pozná, jaké parametry má kompresním metodám nastavit?

Tvůrci systému použili nejnižší, 16. bit audio dat k zakódování příkazů HDCD dekodéru. Dekodér tento bit vždy používá také k D/A převodu, ale současně si ho i extrahuje a porovnává, zda neobsahuje řetězec jemu známého příkazu. Pokud ho najde, řídí svoji činnost podle toho. Příkazy jsou 39 bitové kombinace (v po sobě jdoucích vzorcích audio kanálu), zajištěné CRC a musí se shodovat v obou kanálech v časovém rámci 1 vteřiny (to znamená, že pokud zjistí dekodér v jednom kanálu příkaz, musí do jedné vteřiny ten samý příkaz přijít i z druhého kanálu). Tvůrci systému tvrdí, že skrytý kód je přítomen pouze cca 1-2 procenta celkové hrací doby, je ve formě pseudonáhodného šumu na úrovni ditheru a tím je pro posluchače zcela neslyšitelný. Dále tvrdí, že se vlastně nemůže stát, že by ne-HDCD disk měl nějakou náhodnou kombinaci nejnižších bitů tak, aby se omylem vydekódovala jako HDCD příkaz a tím by se normální záznam začal přehrávat pomocí HDCD dekódování. Tato pravděpodobnost je prý jednou za 150 milionů let přehrávání audia. Kdo jim nevěří, může si počkat

Tvůrci systému dále tvrdí, že HDCD disk, přehrávaný na normálním přehrávači, zní lépe, než ten samý disk, nezpracovaný HDCD kodérem. Dobrá, možná, že bude znít přijemněji, ale ne přesněji. Je pravda, že signálu v oblasti -45 až - 3 dB se úpravy netýkají, a proto je zaručena docela slušná kompatibilita s normálním systémem.

Doplněno 12.11.2002: Tak tímhle posledním odstavečkem o kompatibilitě jsem se moc nevytáhl, je to trochu jinak a tady jsem to spíše zatemnil. Protože tato problematika potřebuje vysvětlení, podívejte se na doplňující článek.