為什么用電腦復(fù)制的CD效果要差

一張數(shù)碼照片，如果沖印出來(lái)，經(jīng)過(guò)幾年顏色就會(huì)變得暗淡，但放在電腦中的照片文件即便是過(guò)去一百年，也不會(huì)出現(xiàn)和沖印照片一樣的褪色問(wèn)題。這就是將聲像信息保存為數(shù)字記錄的優(yōu)點(diǎn)，記錄的信息永遠(yuǎn)都不會(huì)發(fā)生變化。

這一優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)得到大眾的認(rèn)可，不然聲像產(chǎn)品數(shù)碼機(jī)不會(huì)如此快將磁帶機(jī)的市場(chǎng)主導(dǎo)地位替代掉，人們都相信，只要存放數(shù)碼文件的存儲(chǔ)介質(zhì)沒(méi)有損壞，文件內(nèi)容就會(huì)永遠(yuǎn)保持不變。

可生活中有一種情況會(huì)讓人們犯暈，去音像店買(mǎi)CD時(shí)，正版的價(jià)格會(huì)相當(dāng)貴，如果你對(duì)售貨員抱怨太貴，他們會(huì)告訴你這價(jià)格貴有所值，盜版CD效果要差一些。

許多人可能都不會(huì)相信這個(gè)說(shuō)法，會(huì)認(rèn)為是售貨員為了推銷才有這么一說(shuō)，CD和其它電腦軟件光盤(pán)都是同樣的東西，軟件光盤(pán)用電腦復(fù)制刻錄的同樣能用，如果復(fù)制刻錄的光盤(pán)不能完全一樣，肯定不能使用，可復(fù)制出來(lái)的軟件光盤(pán)從來(lái)沒(méi)聽(tīng)人說(shuō)過(guò)會(huì)有問(wèn)題。CD同樣是用光盤(pán)記錄的歌曲數(shù)碼信息，我自己復(fù)制怎么可能效果要差呢？道理上解釋不通。

可實(shí)際情況是售貨員真沒(méi)說(shuō)謊，不管是誰(shuí)，自己用電腦將原版CD復(fù)制另外刻錄一張，播放出來(lái)的效果就是比不上原版CD，這可真是一個(gè)神奇的現(xiàn)象。要是問(wèn)售貨員這是為什么，售貨員只能是含糊回答盜版的碟質(zhì)量要差，做得沒(méi)有原版的好，別的他也說(shuō)不出個(gè)所以然來(lái)。

電腦知識(shí)不多的人會(huì)認(rèn)可這個(gè)解釋，但有一定電腦知識(shí)的人，就會(huì)是堅(jiān)決不信這個(gè)解釋，他知道現(xiàn)在做盜版的材質(zhì)和設(shè)備甚至比正版的都要好，絕對(duì)不是盜版碟本身質(zhì)量有問(wèn)題，到底是什么原因是越想越糊涂。

要弄清楚這個(gè)問(wèn)題需要先對(duì)光盤(pán)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式做一個(gè)初步了解，你可以這樣理解，從光盤(pán)的內(nèi)圈開(kāi)始有一條線，線繞成蚊香狀的螺旋型，當(dāng)然這條線實(shí)際上是不存在的，只是我們?yōu)榱吮阌诶斫獠胚@樣假設(shè)。

光盤(pán)的數(shù)據(jù)信息就記錄在這條“線”上，我們可以在這條“線”上制定一個(gè)規(guī)則來(lái)記錄0和1狀態(tài)，比如每毫米為一個(gè)數(shù)據(jù)位，黑色為0，白色為1，我們只要有一把刻度尺就能將上面記錄的數(shù)據(jù)位信息讀出來(lái)。

光盤(pán)用的是同樣的方法，只是每個(gè)位占用的長(zhǎng)度要小許多，0.163毫米的長(zhǎng)度能記錄288個(gè)數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)位的0和1狀態(tài)也不是黑和白，而是平面凹下去為0，否則為1。

光驅(qū)是用激光頭去讀取數(shù)據(jù)位，對(duì)于數(shù)據(jù)位0和1，是高低兩個(gè)平面，反射效果幾乎相同，但兩者交界處反射會(huì)有明顯差異，光頭利用這一特性輔以其它技術(shù)判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)位是0還是1?？潭仁峭ㄟ^(guò)光頭的旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，光盤(pán)的旋轉(zhuǎn)和常見(jiàn)的電機(jī)不同，是恒線速度，這樣就可以在“線”上標(biāo)定出正確的位置，你可以觀察一下影碟機(jī)，光頭位置越靠外，轉(zhuǎn)得越慢?？刹灰】催@個(gè)恒線速度的技術(shù)，這可是全世界花了二十余年才得到的成果。

因?yàn)檎`差的存在，是不可能將線速度完全控制在絕對(duì)值上，一定存在一個(gè)誤差，如果不做其它處理，是以“線”的起點(diǎn)為參照點(diǎn)，越往后偏差就會(huì)越大，一張光盤(pán)就算是600M字節(jié)的容量，到最后也會(huì)把小小誤差累計(jì)成一個(gè)天文數(shù)字，接下來(lái)看看到底是用什么技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)0和1的識(shí)別的。

圖一 光盤(pán)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖

圖一中凹坑和突起分別叫“坑”和“岸”，這些"坑"和"岸"是原始數(shù)據(jù)信號(hào)先經(jīng)過(guò)EFM（8位到14位編碼調(diào)制）調(diào)制，再加上3位間隔代碼，最后形成通道代碼就是光盤(pán)里的實(shí)際數(shù)據(jù)序列，這樣處理就能保證正確讀出0和1。

光驅(qū)的激光頭讀取光盤(pán)數(shù)據(jù)時(shí)，“坑”和“岸”對(duì)激光的反射效果幾乎相同，規(guī)定此時(shí)讀到的狀態(tài)位為0，這個(gè)0的個(gè)數(shù)由“坑”和“岸”的連續(xù)個(gè)數(shù)決定。

在“坑”和“岸”的交界邊沿處，光頭會(huì)讀到另外一個(gè)狀態(tài)1。這樣對(duì)于8位原始數(shù)據(jù)中的兩個(gè)或兩個(gè)以上的連續(xù)的1，此方法無(wú)法進(jìn)行表示，兩個(gè)邊沿之間一定會(huì)讀到至少一個(gè)0。為此需要將兩個(gè)連續(xù)的1，要中間插入0的方法分隔開(kāi)。

如果我們直接規(guī)定連續(xù)兩個(gè)1中間就插入一個(gè)0，這樣原來(lái)為11的數(shù)據(jù)就變成了101，可8位的原始數(shù)據(jù)中也有這樣的可能，兩者會(huì)混淆在一起，顯然不能這么簡(jiǎn)單處理。EFM就是用一個(gè)14位數(shù)據(jù)來(lái)表示一個(gè)8位數(shù)據(jù)，從16384中組合總提取256種不出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)1的數(shù)據(jù)組合（通道碼）與8位數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)。

為避免調(diào)制所得相鄰兩個(gè)14位數(shù)據(jù)（通道碼）出現(xiàn)兩個(gè)1連續(xù)，在14位數(shù)據(jù)（通道碼）之間再加上3位合并碼（DVD中用2位合并碼），形成17位的最終數(shù)據(jù)碼。光盤(pán)中的數(shù)據(jù)就是這種17位的數(shù)據(jù)，讀取光盤(pán)時(shí)，將讀到的17位數(shù)據(jù)碼經(jīng)過(guò)解碼系統(tǒng)反向轉(zhuǎn)換為8位二進(jìn)制數(shù)。

對(duì)于EFM編解碼我們不用過(guò)多了解，可以看成一個(gè)簡(jiǎn)單的查表轉(zhuǎn)換操作，具體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)也是由激光頭硬件自己完成，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)并不公開(kāi)，只需要知道存在這一步處理就可以。

雖然光盤(pán)上記錄的是數(shù)字信號(hào)的位狀態(tài)0和1，理論上兩者是不會(huì)弄混，實(shí)際情況并不如此。比如寫(xiě)在紙上的0和1的字樣，通常我們是可以準(zhǔn)確認(rèn)出，但如果紙被水打濕，字跡模糊后就難以分辨，同樣道理，激光頭讀光盤(pán)數(shù)據(jù)時(shí)，也會(huì)有一定幾率出錯(cuò)，而且這個(gè)幾率還比較大，全新的光盤(pán)也高達(dá)10-4，對(duì)于舊盤(pán)尤其是刮花的盤(pán)，誤碼率更是會(huì)大幅度上升，如此高的誤碼率顯然是不能接受的，不然播放的音樂(lè)隨時(shí)都是雜音。

設(shè)計(jì)者在制定CD數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)時(shí)考慮到了這一點(diǎn)，并不是將所有的數(shù)據(jù)都用來(lái)記錄聲音數(shù)據(jù)，而是以扇區(qū)為單位，每個(gè)扇區(qū)實(shí)際有3528字節(jié)數(shù)據(jù)，但用來(lái)記錄聲音數(shù)據(jù)的只有2352字節(jié)，另外的1176字節(jié)數(shù)據(jù)用作同步、控制和糾錯(cuò)，經(jīng)過(guò)這個(gè)糾錯(cuò)處理新的光盤(pán)誤碼率可以降低到10-9。

這里的糾錯(cuò)簡(jiǎn)稱為EDC/ECC，這個(gè)誤碼率對(duì)于音樂(lè)播放來(lái)說(shuō)可以接受，但不能用于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。簡(jiǎn)化計(jì)算可知道這個(gè)誤碼率讀新盤(pán)平均1G位就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，也就是說(shuō)讀100M字節(jié)理論上就會(huì)有一個(gè)字節(jié)出錯(cuò)，象WINDOWS之類的安裝碟很大機(jī)會(huì)讀回來(lái)包含好幾處錯(cuò)誤，所以誤碼率要求降低到10-12才能用做計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

說(shuō)這些目的只有一個(gè)，雖然光盤(pán)里面記錄的是0和1這樣的數(shù)字信息，但在光驅(qū)讀盤(pán)的過(guò)程中會(huì)出錯(cuò)，這樣對(duì)于CD碟電腦抓到的數(shù)據(jù)相較原始數(shù)據(jù)就已經(jīng)包含了一些錯(cuò)誤，再將抓到的數(shù)據(jù)刻錄到CD碟中又會(huì)產(chǎn)生另外一些錯(cuò)誤，這樣就使得自己復(fù)制的翻版CD效果要差過(guò)正版CD。

正版CD ---（電腦復(fù)制正版CD）---> 電腦中CD數(shù)據(jù)文件 ---（電腦刻錄CD）---> 翻版CD

和壓縮算法一樣，糾錯(cuò)算法也有許多種，而且更為復(fù)雜，我們常說(shuō)的CHECK_SUM和CRC不屬于糾錯(cuò)算法，它們只是有簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤判斷功能，并不能糾正中間的錯(cuò)誤。

比如有0x120x34 0x56 0x78這樣一組數(shù)據(jù)，傳輸過(guò)程中錯(cuò)為0x020x34 0x56 0x78，CHECK_SUM和CRC只能發(fā)現(xiàn)出了錯(cuò)，并不能改正，而糾錯(cuò)算法不但可以知道是什么地方出錯(cuò)，并能將錯(cuò)誤的0x02改回正確的0x12。好的糾錯(cuò)算法功能會(huì)非常強(qiáng)，有的理論上可以在誤碼率50%的情況下依然能將原始信息恢復(fù)。