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实践出真知,CD抓轨可以做到一个“bit”都不错,你相信吗?

 

熟悉我的头条朋友都知道。我对CD抓轨的正确性是非常有信心的。我一直都认为采用CD抓轨的方式读取CD音乐光盘里存储的音乐数据,然后通过数字播放器播放。是最精准的将CD音乐正确重放的听音方式。

先简述一下我产生上述理念的原理,人们普遍认为数码产品,有天生的稳定性与唯一性,什么东西一旦被数字化了,基本也就固定了,无论怎么复制,存储都不会改变了。但是,作为数码产品的音乐CD却并非如此。由于CD唱片的纠错冗余比较少,在播放的时候,真的有可能每一次读出的数据都有差别。因此,播放出来的声音都是有区别的,需要强调的是,这里说的CD唱片就是指音乐CD光盘(CD-DA, Compact Disc – Digital Audio ),而不是数据CD-ROM光盘,因为数据CD-ROM是为了数据存储,它对音乐CD格式进行了升级改造。音乐CD只用来存放音乐,而音乐对误码的宽容度还是蛮高的,些许误码不会带来可闻的噪声与失真。但是用于数据存储CD-ROM就不同了,计算机文件是不能接受读写错误的,文件的复制与存储必须保证文件的完整无误。这就使得CD-ROM对数据误码的识别与纠错提出了更高的要求。音乐CD由于需要更多的空间用来存放数据,其在一个数据块中定义的音频数据容量高达2352bytes,而这个数据块在数据CD-ROM的标准中被称为扇区,由于数据CD-ROM对数据正确性的高要求,其不得不把更多的数据存储空间用于存放ECC(即额外纠错码),与EDC(错误检测码),从而将实际数据存储空间压缩到2048bytes。这也是大家普遍感觉数据CD-ROM的容量不如音乐CD大的原因。同样的,VCD格式的数据容量也比数据CD-ROM大,为2324bytes,依然略小于音乐CD。因此,正是由于音乐CD的纠错冗余数据量偏小,理论上,如果发生比较高的误码情况,CD很难100%纠错。因此,提高CD唱机读盘稳定性与正确性就成了CD转盘的一个永远的话题,各个CD机生产商想尽各种办法提升其CD播放机的读盘稳定性,无所不用其极!而用于数据存储的CD-ROM则被做成标准的工业品,只要符合标准就可以轻松正确存取数据,稳定性与正确性似乎就根本不是问题。究其根本原因,就是CD-ROM与CD-DA数据结构中纠错冗余,以及相关纠错算法的差异。比如,用于数据存储的CD-ROM都会有被称为RSPC(Reed-Solomon Product-like Code,理德-所罗门乘积编码)的解码器。而普通音乐CD唱机就不会有该解码器(因为数据里就没有对应的纠错编码)。

说了这么多,就是为了说明音乐CD的纠错冗余是弱项,因此CD唱片更加依赖转盘的读盘能力来提高数据的读取精度,降低误码率。而读盘这件事儿其本身就存在诸多的不确定性,诸如:机械振动干扰,电源波动干扰,环境电磁辐射干扰,CD表面脏污与划伤,光头上附着的尘埃,以及光头抖动,光头功率衰减…等等都可能带来额外的误码,而这个误码很有可能得不到有效的纠正!这也就是为什么说,同一张音乐CD的读取,每一次都有可能读出不同的数据(声音)。

那么,为什么我会认为电脑抓轨就可以最大化的正确读出音乐CD里的数据呢?电脑上配置的CD-ROM光驱的读盘机构远没有高档CD播放机精密,而如上所述,音乐CD的纠错冗余并没有数据CD-ROM光盘那么大,因此,电脑CD-ROM抓轨的误码概率不是应该比CD播放机更大才对吗?事实上,虽然电脑上配置的CD-ROM驱动器不如CD播放机上的读盘机构高级,但是,CD-ROM驱动器也是能够满足CD光盘数据读取的基本要求的,再加上经过不断的技术升级迭代,CD-ROM驱动器轻易都可以实现几十倍的读取速度,这对数字伺服系统也是不小的挑战,说明CD-ROM驱动器的读盘能力与稳定性并不差。另外,有别于CD播放机必须实时的,一次性的将数据读出的要求不同,CD-ROM读取数据的时候,可以反复读很多次,就拿咱今天要测试的EAC(Exact Audio Copy)这款软件来说,如果它发现有任何不确定性的数据读取,就会反复读取光盘上的数据,最多可达82次之多!然后从众多的读取数据中挑选最好的结果作为最终数据的获得。这种读盘与数据评估机制,会大大提高数据读取的准确性,最大可能的从CD唱片中获得最精确的数据,可以说,如果CD唱片刻录与压片时没产生错误数据的话(当然也是很难避免的),通过EAC软件抓取的数据应该是最接近CD唱片的原始数据了。下面我们就做一个实验来验证这个EAC软件是否真的这么靠谱…

我先说一下实验的设计思路:

首先找三台不同的配置了CD-ROM驱动器的电脑(我家只有3台电脑有CD-ROM驱动器了,新的笔记本电脑都没有这个CD-ROM光驱配置了),分别用这三台电脑的CD-ROM光驱读取同一张音乐CD光盘,获得三个抓轨文件,再用一款名叫Hex Comparison的软件比较这三个抓轨文件,看看这三个文件能否100%相同。这里需要说明的是,Hex Comparison虽然从字面看是16进制文件的比较器,但是,这个16进制的表达实际上就是4位二进制数的真值,写成16进制是为了易于阅读且节省显示空间罢了。因此,Hex Comparison是可以比较两个文件中的每一位二进制数的差别的,你可以选择将比较的差别数据存放到一个指定的txt文件里,也可以直接在窗口中查看比较的结果,两个文件的不同之处会用红颜色显示出来。如果比较结果是没有差别的话,就说明这两个文件的每一个二进制数(也就是“0”与“1”)都是相同的。

下面我们就进行实验

为了获得比较好的结果,以及未来有可能与网友做进一步交流,我选了一张很多发烧友都有的正版CD唱片,就是Anne-Sophie Mutter - Carmen-Fantasie

大部分烧友都有这张CD

4D制作

这张唱片制作精良,号称4D制作,可以说全程都是数字化的处理流程与技术,如果刻录与压片没有误码瑕疵的话,我们应该可以获得与原始母盘相同的音频数据文件。

这是我用来抓轨的老掉牙的三台电脑,一台老台式机,两台老笔记本电脑。

老Acer笔记本

老台式机的光驱

老HP笔记本电脑

因为新的笔记本电脑都不配光驱了,也只有用这些老机做测试了,不过,话说回来,如果这么老的电脑以及光驱都能够无损的将数据读出,这不正说明这项技术本身就非常靠谱吗?

由于原来只有一台电脑装了EAC软件,这次临时在另外两台电脑上也安装了EAC软件,然后就开始逐一运行抓轨操作…

EAC操作界面

这就是EAC软件的运行界面,大家可以看到整个软件界面还是挺简洁的,由于是正版的CD,EAC可以联网获取CD的曲目信息,还可以找到CD封面,

软件是免费的,安装好之后需要简单设置一下,软件默认的抓取模式是“爆发模式”我一开始在两台新装软件的机器上忘了设置,结果程序默认以爆发模式抓轨,导致抓出来的文件不一致(后面给大家看结果),后来将其设置为安全模式之后,重新抓轨…

必须设置“安全模式”

还有这个纠错品质也要选“高”才行,默认是“中”。

纠错品质要选“高”

设置好了以后可以进行抓轨操作了,这里应该选择“测试并抓取镜像”并选择“未压缩”。这样选择的结果是:软件在正式抓轨之前要对光盘进行一次测试,如果测试结果没有错误,才可以进行抓轨操作,如果发现抓出来的数据与测试数据存在差异,则会自动增加读取次数以获得更精确的数据。

完成了抓轨操作之后,我们得到了3个没有压缩的WAV文件,将这三个WAV文件放入Hex Comparison进行两两比较就可以得出文件之间是否存在差异的结论。

这里出了一个小插曲,之前说了,我有两台机器是为了这次测试刚刚安装了EAC软件,当时忘了设置,就直接抓轨了,结果在比较文件的时候发现两个文件之间显示好多红色区域:

而存贮差异的文件居然有6G之巨!说明文件之间差异非常大。后来发现有两台机器是用“爆发模式”抓的轨,按照我的排序,只有第二号文件是正确的数据,一号与三号都不够准确。经过软件设置与重新抓轨之后,三台电脑抓出来的数据终于真正的一模一样了,请看截图:

正在搜索差异

没找到差异

没找到差异

到此为止,我们的实验获得了圆满的成功!

通过实验我们可以获得如下结论:

通过EAC抓轨软件进行CD抓轨可以尽最大可能的读取音乐CD中的原始数据,注意,我们只是测试了EAC这个软件,且必须在最严格的参数设置下才能达到每一个“bit”都不错的结果!

如果不同的电脑与光驱都能抓出完全相同的WAV文件,我们可以相信,这个WAV就是这个光盘所承载的音乐数据了,至于这个数据是否与原始的制作数据相同,还要取决于这张CD的母盘刻录与制模压片的过程是否存在工艺瑕疵,如果整个制作工艺完美的话,我相信我们已经获得了这张CD的最接近原版数据的数据文件。

对于大部分CD光盘而言,在音乐CD光盘质量较好的情况下,即便是最严格的数据校验,也可以成功的抓取CD数据,但是对于刮伤比较严重的CD光盘就可能无法抓出EAC认为正确的数据,EAC会提供它认为不确定数据的部分让你试听并选择最佳的结果。这说明这段数据可以已经不是与源数据相同的数据了。我有一张光盘因为擦伤严重,只能在“爆发模式”与纠错品质为“低”的设置下耗费了两个多小时才勉强将数据抓出来。但我知道,这个数据肯定与源数据有差异!

关于进一步验证头版CD与再版CD数据差异的设想,我相信我这张CD肯定不是头版,如果有哪位网友手里有这张CD的头版,可以按照我的办法抓出原始数据,然后,跟我这个版本数据进行比较,如果能得到相同的结果,说明头版与再版的制作工艺稳定,大家都可以得到与原始数据相同的数据,否则,就说明不同版本间存在工艺差别,导致最终到用户的数据有差别!

好啦,EAC抓轨实验做完了,对于这个实验的过程与结论,网友们有任何疑问与建议,欢迎跟帖交流!谢谢大家!

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