Letnik: 2005 | Številka: 1/2 | Avtor/ica: Janez Golič

Spopad formatov (3)

CD-plošča (in nadaljnje izpeljanke)

Skupaj s prihodom osebnega računalnika na komercialni trg se je zgodil še en izum, ki je dopolnil pomen digitalna revolucija. Leta 1982 sta Sony in Philips poslala na trg prvih 50 albumov v t. i. CD-formatu (compact disc) in ustrezni predvajalnik CDP-101.

V nasprotju z vinilno gramofonsko ploščo in magnetofonskim trakom je bila CD-plošča koncipirana kot nosilec glasbenega zapisa, ne le pripomoček za narekovanje in beleženje govora v poslovne namene. Res pa je, da ima tudi CD-plošča svoje zametke, da se ni pojavila povsem iz nič, da je posledica dolgoletnih snovanj in izkušenj na področju tehnike, računalništva in zapisa slike ter zvoka nasploh.

Leta 1979 sta tovrstne izkušnje združila Sony in Philips, vse z namenom, da se 100 let star analogni zvočni zapis počasi zamenja z digitalnim in da se ustrezno izumi nosilec takšnega zapisa. Philips je za osnovo ponudil svojo t. i. lasersko ploščo (laser disc – LD), zasnovano že konec šestdesetih let, praktično uporabo pa je doživela šele leta 1978, istočasno s pojavom videokasete. Na lasersko ploščo je možno zapisati za eno uro filma, torej sliko in zvok, a zaradi prekratkega trajanja plošče, da bi se nanjo zapisal celovečerni film, in nezmožnosti domačega zapisovanja se nikoli ni zares uveljavila. Laserska plošča je že delovala na principu laserskega odčitavanja ravnin in vdolbin na kovinski površini, le da je bil zapis še analogen in je jakost signala predstavljala razdalja med vtisnjenimi vdolbinami. Philips je za CD-ploščo predlagal isto velikost, to je 30 centimetrov v premeru, kar je velikost vinilnega albuma. V tem primeru bi bilo možno na eno CD-ploščo zabeležiti več deset ur glasbe, kar je bilo s stališča glasbene industrije nesprejemljivo: povprečno glasbeni albumi ne trajajo niti eno uro. Zato so inženirji pri Philipsu ubrali obratno pot, najprej so določili maksimalno trajanje plošče in iz tega izračunali velikost. Izbrali so 74 minut, menda zato, da se lahko v enem kosu zapiše celotna Beethovnova 9. simfonija. Glede na število potrebnih informacij in širino sledi je preračunana velikost plošče 12 cm, to se je tudi uveljavilo in druge velikosti se uporabljajo le izjemoma.

Zapis na CD-plošči je digitalen, sestavljen iz zaporedja logičnih ničel in enic, t. i. bitov. Pretvorbo iz analognega signala v digitalnega je uvedel že Alec Reeves daljnega leta 1937. Za kakovostno vzorčenje glasbe na CD-plošči je bila izbrana frekvenca 44,1 KHz, to pomeni, da se vsaka sekunda izvornega, analognega signala odčita kar na 44.100 mestih. Pomemben parameter kvalitete pretvorbe je še kodiranje, ki je pri zapisu na CD-ploščo 16-bitno, to pomeni, da se vsak od 44.100 delčkov sekunde razdeli še na 65.536 (2 na 16 potenco) možnih vrednosti jakosti. Tako se doseže dovoljšna dinamika zapisa, torej razmerje med najtišjo in najglasnejšo možno glasnostjo. Ker je zapis na CD-plošči stereo, je treba število enic in ničel pomnožiti z dva, to za 74 minut glasbe znese nekaj več kot 6 milijard znakov. V resnici se na CD-ploščo lahko zapiše štirikrat toliko podatkov, kajti da bi plošča igrala brez napak, se nanjo iste informacije zapišejo večkrat in na več načinov. Pri veliki gostoti zapisa bi bilo preveč pričakovati, da bi bil odčitek brez napak, še posebej če so na površini zaščitne prozorne plastike ovire v obliki umazanije in prask. Tu nastopi prispevek firme Sony, ki izhaja iz obdelave računalniških podatkov. Deset let so Sonyjevi inženirji potrebovali za izračun učinkovitega sistema popravljanja digitalnega zapisa. Za osnovo so uporabili t. i. Reed-Salomonovo metodo, dokaj zapleteno prepletanje digitalnega zapisa, kar v primeru CD-plošče omogoča, da tudi izguba 3500 zaporednih bitov v ničemer ne kvari reprodukcije. Da, navkljub nepopolnemu odčitavanju je končni rezultat še vedno povsem enak izvirnemu zapisu! To praktično pomeni, da manjše praske in umazanija v ničemer ne kvarijo kvalitete reproducirane glasbe!

Tako preračunan digitalni zapis se vtisne kot spiralni niz ravnin in vdolbin na aluminijasti foliji (redkeje je zlata), ki je s spodnje strani zaščitena z 1,2 mm debelo prozorno plastično maso, z vrhnje strani pa je še zaščitni sloj, na katerega se običajno natisne še nalepka s podatki o vsebini plošče. Laser CD-ploščo odčitava od notranjega roba navzven, in sicer je hitrost odčitavanja pri glasbenih CD-ploščah vedno enaka, se pravi, da se plošča na začetku vrti hitreje in proti koncu, ko laser drsi proti zunanjemu robu, se hitrost vrtenja ustrezno zmanjša.

Pri predvajanju se laserski žarek, ki odčitava kovinsko površino, od te odbija nazaj v občutljivo fotocelico, če pa je na tej kovinski površini vdolbinica, ki je globoka četrt valovne dolžine laserja (približno 150 nm), je odbita svetloba v protifazi oziroma je fotocelica ne zazna. Zaradi lažjega razumevanja se je uveljavilo mnenje, da ravnina predstavlja logično enico, vdolbinica (področje brez odbite svetlobe) pa logično ničlo, to dejansko ni res. Kot enice so izraženi prehodi med različnimi stanji, ničle pomenijo nespremenjena stanja.

Spiralna sled na CD-plošči je široka le 1,5 mikrona, posamezna vdolbinica je dolga med enim in tremi mikroni. Za lažjo predstavo naj ponazorim, da če bi CD-ploščo povečali na velikost atletskega stadiona, bi bila sled široka le en milimeter, ena vdolbinica pa bi tu predstavljala zrnce peska.

V nasprotju z magnetofonskim trakom in gramofonsko ploščo CD-plošča sama, kot medij, praktično nima šuma. Laser s površine odčitava le dve vrednosti, vse vmesne nepravilnosti pa povsem ignorira. Digitalna narava zapisa ima po drugi strani sterilen zvok, brez mehkobe z gramofonske plošče, to je večna dilema med zagovorniki obeh nosilcev, predvsem v vrstah avdiofilov. In tudi didžeji se kar ne morejo navaditi na zapis, ki je »fizično ločen od nosilca«, čeprav obstajajo posebni CD-predvajalniki, ki s programskimi rešitvami omogočajo celo praskanje (scratching). Čez neposredni otip plastike ga ni.

Poleg razlik v samem zvočnem delovanju CD-plošča glede na vinilko ali kaseto ponuja vrsto praktičnih izboljšav. Je manjša od vinilke, nanjo je moč spraviti neprekinjenih 80 minut glasbe, do posameznih zapisov je moč izredno hitro dostopati in programirati poljuben vrstni red predvajanja. Ob pazljivem ravnanju ostaja zapis enako kakovosten ne glede na število reprodukcij … Ko sta se pojavila še CD-walkman in zanesljiv predvajalnik za avto, pohoda CD-plošče ni bilo moč več ustaviti. Zadnjo prednost kompaktne kasete je izničila še možnost domačega zapisovanja na CD oziroma presnemavanje posnetkov s CD-plošč, za povrh je bila kopija povsem identična originalu. Še stotič prepisan CD bo povsem enak izvirniku!

No, še vedno se najde kdo, ki bo temu oporekal, in morebiti na vrhunskih napravah za reprodukcijo zvoka morda res zaznal zvočno razliko med originalno, tovarniško izdelano CD-ploščo in domačo zapečenko, a za veliko večino uporabnikov razlike ni.

Ko se je CD-plošča pojavila na trgu, je bila sprejeta z veliko skepse. Živ je bil spomin na propadel poskus uveljavljanja kvadrofonije v domove, obenem so bile prve naprave za predvajanje CD-plošč izredno drage, izbor plošč pa majhen, na voljo so bili le potencialno komercialni albumi. Šele konec osemdesetih let je z razširitvijo ponudbe in pocenitvijo predvajalnikov CD-plošča postala enakovreden nosilec LP-plošči. Glasbena industrija je v CD-plošči našla ne le tržno nišo, ampak zlato jamo. Navkljub višji ceni za CD-ploščo so šle te dobro v promet. Ponatisi so se vrstili, kupci so množično menjavali domačo vinilno diskoteko za CD-plošče. Mnogi so kasneje ugotovili, da je zvok s CD-plošče slabši in preklopili nazaj na vinil. Razlog za to je nekolikanj bolj delikaten …

Bolj kot sama CD-plošča je zvok pokvarila neustrezna pretvorba z originalnih analognih trakov v digitalno obliko. Ali neustrezen postopek remasterizacije, torej končne obdelave zvoka pred zapisom na ploščo. Od tod slišne razlike med posnetki na prvih CD-ploščah in na kasnejših izdajah, čeprav se dogaja že druga skrajnost, v želji po ugajanju in preglasitvi se posnetki »ojačujejo« – pravilneje, zmanjšuje se dinamika tako, da se ojačujejo tihe pasaže in omejujejo preglasni deli – prek vsake normalne mere. Pazljiv mastering ali digitalna obdelava starih posnetkov pa marsikdaj pripelje do presenetljivih rezultatov, in posnetki zasijejo v povsem novi luči.

Še pomembnejši od tehniških vidikov je statusni. Vinilni album ter tudi mali singel sta med zbiratelji plošč mnogo vrednejša. Če ne drugega, ima LP-plošča večji ovitek, če se ta še prepogne, je površina dovoljšna za pravo umetniško ilustracijo. Pa še domače prepisovanje je praktično nemogoče, kvečjemu presnemavanje na kompaktno kaseto ali morebiti na zapisljiv CD-medij.

Ker je zapis na CD-plošči digitalne narave, so to lastnost kmalu usvojili tudi v računalništvu. CD se je kar ponujal za prenosni medij z veliko kapaciteto, na katerega je bilo kmalu možno podatke zapisovati kar na domačem računalniku, in to večkrat. Za to so bili potrebni novi standardi, ki so ločevali med glasbenimi CD-ploščami in takimi z zapisanimi računalniškimi podatki (CD-ROM), kasneje so se pridružili še video zapisi, slike ... Pri tem se je izkazal CD-pogon v računalniku za precej bolj univerzalnega, saj lahko prebere vse možne zapise na CD-plošči, medtem ko »navadni« glasbeni CD-predvajalnik zmore predvajati le glasbo, le redki še stisnjen format v obliki MP3.

Po zgledu glasbene industrije je tudi filmska industrija iskala ustrezen nosilec za kvalitetno zapisovanje in reprodukcijo filma. Leta 1996 se je rodil DVD – digital versatile disc, s še bolj zgoščenim zapisom in z veliko podatkovno kapaciteto. Končno je za kvaliteten zapis filma treba zabeležiti sliko in zvok, tega tudi v večkanalni zvočni tehniki.

Delovanje DVD-plošče je v principu enako delovanju CD-plošče. Laser prav tako odčitava ravnine in vdolbinice s kovinske površine, le da so sledi še ožje in vdolbinice manjše, laser še natančnejši in z ožjim snopom svetlobe, vrtenje plošče hitrejše. Ker glede na razpoložljivo tehnologijo tudi to ni bilo dovolj, so tehniki pri Philipsu prišli na zamisel, da bi bila na isti strani plošče dva sloja zapisa, eden vrh drugega, le da bi bil prvi prosojen in bi ga laser prebral le s pravilno naravnanim fokusiranjem, lahko pa bi ga preprosto spregledal, če bi bil fokusiran na drugi sloj. Princip deluje in tako se kapaciteta diska naenkrat podvoji in omogoča kvaliteten zapis filma, tudi če je ta daljši od dveh ur.

Struktura DVD-plošče je še malce bolj zapletena od CD-plošče. Že ob uvajanju medija so imeli različni možni uporabniki svoje želje, in temu so se prilagodili uveljavljeni standardi. Na DVD je možno zabeležiti vrsto različnih podatkov, za nas bosta najzanimivejša predvsem zvočni zapis in glasba.

Že na t. i. DVD-video je možno zapisati zvok v boljši kvaliteti, kot je na CD-plošči, vzorčenje v stereo načinu je pri 96 Khz, kodiranje 24-bitno. Format je za svojega hitro vzela tudi glasbena industrija, po zgledu filma je vse več glasbenih DVD-jev (koncerti, spoti …) zapisanih v večkanalni zvočni tehniki (običajno gre za ločitev na 6 kanalov). V tem primeru je na DVD-video plošči ob sliki že zmanjkalo prostora za visokokvalitetni zapis zvoka na vseh kanalih. Zvok je bilo treba stisniti oziroma je bilo treba manj občutljive kanale vzorčiti z nižjimi vrednostmi. Pojavila se je potreba po boljšem standardu, in to je DVD-avdio. Po videzu in načinu zapisa povsem enak DVD-videu, le da je večina prostora namenjena zgolj zvoku, tokrat brez stiskanja na vseh 6 kanalih. Velika ovira pri uveljavljanju tega formata je nekompatibilnost z obstoječimi predvajalniki – običajni CD-predvajalnik ga sploh ne prebere, običajni DVD-predvajalnik ga ne izkoristi do mere, kot je zamišljen. To izkoristi šele poseben, DVD-Avdio predvajalnik oziroma tak, ki tako predvajanje podpira.

Kot konkurenca DVD-avdia se je pojavil še Super Avdio CD (SACD). Po zgledu DVD-plošče ima lahko dva sloja zapisa (ne pa nujno!), oba na isti strani plošče. Običajno je na SACD na enem sloju zapisan zvok v običajni CD-kvaliteti in ga (kot prednost pred DVD-avdio ploščkom) bere vsak običajni CD-predvajalnik in tudi praktično vsak DVD-predvajalnik, drugi sloj pa prinaša bolj zgoščen, kvalitetnejši zapis, ki ga od zapisa na DVD-plošči loči način vzorčenja – tu se ne bi spuščal v tehnične podrobnosti, naj zapišem le, da je za predvajanje tega, visokokvalitetnega sloja spet potreben poseben, SACD predvajalnik!

Oba formata imata navkljub tem izključujočim lastnostim veliko skupnega. Omogočata večkanalni zapis, ki spet sam po sebi postavlja vprašanja o smiselnosti tovrstne, prostorske prezentacije glasbe. Eksperimentalna, elektronska in sploh glasba, ki se ne dogaja strogo pred poslušalcem, končno lahko izkorišča novo dimenzijo, tudi koncertni posnetki v večkanalni tehniki poslušalca postavijo naravnost v koncertno dvorano. Težava se pojavi pri glasbi, ki ima določeno mesto izvajanja. Tu stereo povsem zadošča, producenti pa si v želji po izkoriščanju novih možnosti dovolijo mešanje zvoka v nenaravni postavitvi.

Ena od posebnih želja glasbene industrije ob uvajanju novih formatov je zaščita pred kopiranjem. Za zdaj DVD-avdio in SACD uspešno parirata hekerjem, slednjim še ni uspelo zlomiti petstopenjske zaščite visokokvalitetnega zapisa. Za to verjetno ni niti veliko zanimanja. Izbor glasbe je namreč še hudo omejen, obenem so vsi ti posnetki na voljo na običajnih glasbenih CD-ploščah. Vsaka zaščita na teh pa ni »zdržala« prav dolgo.

Kot že mnogokrat v ne tako daljni preteklosti smo priča spopadu dveh naprednih formatov. Mnenja glede same zvočne kvalitete se krešejo, založbe navijajo vsaka za svojega licenčnega partnerja, za kupce pa je najpomembnejše dejstvo, da je izbor glasbe dokaj omejen in da je za poln izkoristek teh nosilcev potreben poseben predvajalnik. Najprej je menjal vinilke za CD-plošče, nedavno tega je kupil DVD-predvajalnik, sedaj naj bi tega že menjal za naprednejšo napravo. Na obzorju že nov nosilec, Blue Ray, s še večjo kapaciteto zapisa, prilagojen televiziji visoke ločljivosti (HDTV). Uganem lahko, da so glasbene založbe že zastrigle z ušesi. Se bomo pustili prepričati tudi kupci nosilcev zvoka, ko je velika večina povsem zadovoljna tudi s kvaliteto stisnjenega formata MP3?

O tem in izpeljankah več prihodnjič.

Janez Golič