浅谈先进制造技术-浅谈扬竿之技

一 : 浅谈扬竿之技

扬竿是钓鱼过程中不可缺少的组成部分,如何扬好竿是个难题,各人有各人的看法。现结合本人的实践(我习惯用左手钓鱼),谈谈我自己认为正确有效的扬竿姿势及其基本要求、程序步骤和优势,供广大钓友分享。基本要求:1、设定好钓点的水深,调好漂。2、设定好竿与线的长度,即线与竿长度是否相等,还是线比竿略长或略短。3、设定好钓位、钓点。钓位的座椅要调到钓者坐到舒适为佳,而钓点则在脑部的正中央,参照物则是水库(池)、堰塘对岸的树、房屋等,设定好钓点以后一般不要随意改变。操作步骤:1、左手(持竿之手)握竿,握竿处为离竿尾30-35公分之处,但要食指伸出搭在竿体上,其余手指紧握竿体,竿尾在肘部下方。2、轻松抛竿入水,不要急于往回拖竿压水,待浮漂站稳后,轻轻平抬竿体稍稍后拖,让浮漂露出水面达到设定的目数,或者抛出钓线后,左手握竿迅速搁到在膝盖上,让钓竿与膝盖的高度平行,待浮漂翻身站立达到预定的钓目即可。这时翻转手腕,让手背向上,握竿搁在左膝盖上,竿尖轻压水,扯直风线,让风线自然下沉,不能让风线漂在水面上。说明的是:钓者坐在座椅上两脚自然分立,竿子搁在左膝盖上,钓点在正中,这样竿尖与漂尖之间有140-160度的夹角。从远处看,钓者、钓竿和水面成一个自然钝角三角形。3、扬竿用轻抬手臂法。不要抖动手腕扬竿,如果长时间抖动手腕扬竿很容易伤小臂,而且力道不好掌握,线与竿、线与线、线与钩易相缠。扬竿分两步走。第一步为剌鱼(又叫称鱼),若有漂体语言时,左手臂轻轻一抬即可,竿尖的高度不能超过膝盖的高度,尽量使漂体不离开水面,如果中鱼,凭感觉判断鱼的大小;第二步为取鱼。第一步完成后,根据鱼的大小采取飞鱼、遛鱼的不同方式取鱼。注意,此时竿尾一直压在左大腿上,两步动作完成后,也就是换饵和取鱼时,竿尾才能离开大腿。优势明显:1、节省体力。因为动作上体现一个“轻”字,可以极大的节约体力。其一,竿尖—漂尖—钩尖使不紧不松的渔线紧紧相连,有鱼讯时,轻抬手臂即可,锋利的钩尖能迅速扎进鱼嘴,无需大力扬竿。其二,竿尾搁在大腿上,有一个较好的支撑点,遛鱼、飞鱼时可以节省不少力量。2、减少跑鱼的概率。因为钩尖锋利,温柔刺鱼时,鱼不会马上感觉到疼痛,特别是大鱼。这样给钓者一个充分思想准备时间,若操作得当,大鱼很少跑掉的。3、减少线与线、线与竿、线与漂相缠的概率,有利于保护线组

二 : 浅谈录音技术分类 HDCD、DSD、SACD、XRCD、LPCD、K2HD等

浅谈录音技术分类 HDCD、DSD、SACD、XRCD、LPCD、K2HD等

什么是HDCD?

HDCD即High Definition Compatible Digital(高解析度兼容性数码技术)的缩写,它采用一种新的录音技术,在将母带上的模拟音频信号送入HDCD编码器的时候,以超过传统CD制式44.1KHz,16bit的高解析力编成数码信号,此时产生的信号将多于普通CD所能容纳的信号。[www.loach.net.cn]

高兼容高解析度的HDCD

CD现状

12cm 的CD 激光唱片问世至今已十几年的光景了。由于它许多特有的优势如:小型、容易保存、频响宽、信噪比高、动态范围大,至今仍是Hi Fi 设备的主要音源。随着人们鉴赏力的提高,CD 音源固有的缺陷也日渐突出。同传统 LP 唱片相比,CD所播放的声音总有一点生硬感,细节少,临场感欠缺。如果把近几年风起的 VCD 音质也列于其内的话,那就更使许多烧友、行家们宛惜之声不绝了。

对于 CD 这种固有缺陷,得从 CD 当年制定的红皮书规格说起。

限于当时微处理技术软硬件的限制,1982年2月发布的CDDA激光唱盘红皮书标准做了如下规定:唱盘直径120mm,盘速1.2m/s,调制方式EFM,误码校正CIRC,数据速率0.6Mbps,数据量0.7GB。如要将变化着的模拟音频信号记录到这张光盘上,首先要对模拟信号进行采样,其重现信号波形的条件基于香农定理:设信号带宽为Bw,采样频率为fs,如满足Bw<=fs/2的条件,即可完整重现原波形。基于人耳可听到的最高频率为20kHz这一研究结果,CD的采样频率为44.1kHz,将采样所得的采样值相对于振幅进行离散的数值化操作(即量化)就可得到一系列的脉冲串,再加上CIRC纠错码、同步信号和地址信息之后,再经EFM格式调制后所得到的数据信息即可灌制到CD唱片上了。

由于受当时激光唱盘容量和芯片技术的制约,量化采用了16 bit 操作,其能够表现的动态范围D为D=20lg2+1.76[dB]=98dB(n=16),这就是CD的理论动态范围。

20kHz的频响,97dB的动态范围再加上低不可测的抖晃度,使得激光的唱盘在数字音响领域中大放异彩,很短的时间内即成为Hi?Fi放声设备的重要音源,以致人们毫不犹豫地抛弃了磁带和胶木唱片。但是,随着数字音响进一步深化和探讨。这种44.1kHz/16bit的记录格式其缺陷已日渐突出。

首先,44.1kHz采样率是影响音质、音色的第一要素,44.1 kHz的采样能够完整重现一个20kHz的正弦波,却难以完整重现一个7kHz的非正弦信号。这是因为非正弦信号可分解一个基波加上二次三次…谐波组成。虽然基波能够重现,但三次以上的谐波在D/A转换后可能丢失或畸变,至使最终得到的波形与原始信息产生差距,造成音色的变化。

受当时的认识和条件制约,激光唱片的数据信息记录格式定义为16bit其能够实现的理论动态范围为98dB,实际上为留有一个安全裕量,以免出现强限幅,尚不能完全用足16bit,加上录制编码至解码过程的丢失,使得动态范围难以突破96dB,这对于 表现古典打击乐(118dB)显然不够。这是人们发现的数字音频所特有一种失真—缺损性失真(Subtractive distortions)。

由于原始模拟信息是无限连续变化着的。而激光唱盘上的信息是将这些原始信息分成65536个阶段进行记录的。16bit的CD录音为完善信息只得把处理阶段之间的声音四舍五入,加到上一阶段或下一阶段中去。这样一来,CD所含有的信息即使能够完全复原 也与原来的声音相比有误差。

如果量化的精度高,则重现原始模拟信息越逼真,细节更丰富,用一个16位游戏机和32位游戏机的画面做比较很容易得出结论。低位的量化使得量化后的误差也比高位的量化大,这些量化后产生的误差(量化噪声)使得听感发刺、混浊,尤其是小信号时影响更加突出,这些原信号中未有的谐波成份构成了添加失

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真(additive distortion)。[www.loach.net.cn]

做为数字音响的一个特例,VCD所表现的音质更是典型的数字运算后得出的结果。它较之普通CD唱片放音感觉更为空洞缺乏细节和层次,高音尖刺感更突出,这是因为VCD为兼顾图像声音信息能够在一张12cm的光盘上重放,对图像和声音信息利用人耳的掩蔽效应忽视了那些人们不易察觉的信息,对数据进行了大量的压缩和编码重组,其过程为一大幅度减法运算,其最终结果是形似而神少。

如果采用高比特和高取样率进行数字处理其音质可获得质的飞跃,实际上,不少录音公司已在CD先期制作采用如96kHz取样率、20~24bit的录音技术制作母带,但在制作CD唱片时,受制于现行CD规格,不得不重新进行编码处理使得符合16bit/44.1kHz的格式,因此我们所能见到的标有20、24bitCD唱盘,实际上仍然为16bit的数据流。

如要改变CD现状,一是推翻现有CD格式,采用高取样,高比特记录格式和播放设备,这无疑要增加信息容量和传输速度。现行CD机无法胜任,好在DVD的面世已可解决这个问题。但是高品质音频光盘的记录格式尚未确定,而一旦确定则意味着已风光市场十几年 的CD转盘、DAC、LD、VCD机将与其无缘而成为玩具,即使上万元的CD机也难逃厄运。

解决问题另一办法则是对先行CD进行改良,以求得在现行体制下能有所突破,如同当年黑白电视向彩色电视过渡一样。HDCD技术则是这类方案中一个成功而成熟的典范。

HDCD简述

为改善现有CD记录格式的缺陷,使之既能高度兼容而在音质上又能有所突破,美国Pacific Microsonics公司推出了具有专利保护的HDCD录播新技术,它的英文全称是High Definition Compatible Digital,译为高解析度的CD。用HDCD方式编码制造的激光唱片与普通CD具有高度的兼容性,用在普通的激光唱机上播放,已可领略到HDCD编码录音技术的优越性,如用带有HDCD解码功能的CD唱机播放,则可充分欣赏到全部释放的HDCD信息所 特有的魅力: 音质清晰细腻、动态范围广阔、信噪比极高,音色更为自然逼真。

HDCD的编码与制造

针对传统CD录音格式的局限与不足,PM公司的两位HDCD创始人,Keith O·Johnson录音师和Michael W.pflaumer计算机专家在多年音响制作中,查找并证实了对CD音质影响的几个关键因素,并提出切实可行的解决方案。

HDCD技术是在前期录音制作中即重视所录制信号的完整和精确性,采用高于常规两倍的取样频率88.1kHz对模拟信号进行采样,以最大限度地展宽高频响应,减少缺损性失真,高的采样率也为HDCD编码运算留足了空间。

用24bit量化其取样值为1677216个,它比16bit系统高出256倍,采用高位元处理技术可以提高处理精度,降低量化误差,增加动态范围至120dB。

在模拟至数字信号转换过程中,HDCD技术十分重视转换精度,尽量减少串音和处理的稳定性,其能够达到的指标为转换精度百万分之一,失真分量<-120dBfs。

这个高精度、宽频带的数字信号构成HDCD编码制造的基础,其数据信息量十分庞大。用常规CD PCM编码格式无法将其容纳。如要在普通CD机上兼容播放,需经特殊运算编码方可。

用高采样和高比特技术进行CD的录音制作已被普遍认可和广泛采用,但提醒一点是目前市场上所能见

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到的20、24bitCD激光唱盘其实质应是录音过程中采用的比特数,由于CD“红皮书”所制定的44.1kHz/16bit标准格式制约,这些高信息量的母带在灌制CD唱片时,均经过重新运算,编码制成16bit的CD唱片。[www.loach.net.cn)因此,我们现在CD唱机所能解读出来的规格仍然是16bit/44.1kHz,由于各唱片公司在转化过程所采用手法不同,我们现在能听到的不同版本的CD音质也的确各有千秋,但有一点可以肯定:高比特高取样技术制作的CD音质远胜16bit/44.1kHz录音格式制作的CD。

那么HDCD技术又是怎样制作与普通CD兼容的高清晰度唱片呢?

取样频率转换。首先对88.1kHz取样数据进行动态转换,这是HDCD技术一大特色。它采用多个数据插值滤波器经分析系统做动态控制,这个系统实时分析信号频带宽度,波峰能量和高频信息,以高分辨信号精确控制滤波器的波通特性。执行结果使得即使变化为44.1kHz最后采样率,其频宽在16kHz~22kHz变化仍然很少。该系统有超越44.1kHz取样率的记录,能够反映声音的每个精细微妙的变化。

振幅分析。HDCD技术另一特点就是对振幅进行了有效控制,由Decimation滤波器传送的是一个24bit/44.1kHz的信号,为了容纳这个信号,编码器在这一级被精确地进行振幅解析和增益控制量化编辑为20bit然后再分配到16bit格式中运行。

自然界的音响变化范围是很宽的,突响的声压能造成记录设备瞬时过载出现削峰现象,在模拟磁带记录过程中采用电平压缩方式以避免磁带的饱含失真,而对于一个数字记录系统过载可导致出现不必要的量化误差(数据碎片),同样会对音质产生影响。为此普通A/D转换器设备都有一个绝对最大录音电平(0dB)以保证峰值不削波。HDCD采用独特的振幅编码技术,可获得比常规数字记录多出一个比特(相当于+6dB)的容量来处理大动态信号。由于采用数字运算处理方式,这个扩展信息能以精确稳定的特性控制重放设备的 译码器复原。加上数字处理特有的“超前处理”(Lookahead)能力,所以系统能在一个大信号开始前瞬时恢复增益,提供更大信息容量避免信号瞬时过载。

对于这个一个比特的信息扩张量,何时操作受制于HDCD的隐含控制码(稍后讲到),对于普通CD播放,信息无变化,而用HDCD译码器播放,则可在隐含码的控制下,信息准确膨胀,达到大动态播放的目的。 高频扰动技术(Dither)。采用高频扰动技术,可提高量化信号的分辨能力,使之量化器的非线性变换特性得以改善,降低低电平信号的谐波失真,而且有可能重现低于量化差值的信号。但如添加不当,高频振荡(dither)将会变成真正的添加噪声。HDCD技术采用了改良的高频扰动技术,使得音乐细节更为丰富而噪声低不可闻。

HDCD隐含控制码。对于HDCD的最后量化操作部分,为准确控制HDCD编码记录的超量信息在解码器上精确播放,特设置一相关的控制代码,这个代码被插入数据记录的字组段中的最小有效位LSB位,如被普通CD机播放该码为隐含而不被激发。由于所处的 特定位置且只占LSB位元的1%~5%,对于CD音质的影响弱不可闻。当用HDCD解码器播放时,系统可准确捕捉该隐含码并用来激活主要数据通道的信息,使得信息量膨胀,得到数倍于普通CD格式的信息输出,经DA转换即可获得大动态、细节丰富、高信噪比的 模拟音频信号。

为避免误码操作,HDCD采用在主副通道设置双重代码同步计时器,这样它与该字组段中的主要信息相伴而生时序不会错位。只有在隐含码与主要相关代码呼应时,主通道选择数据才有效,否则取消解码操作。

模拟音频信号经缓冲器低通滤波后,先进行模数转换,并用一个高频扰动信号对ADC实时控制,量化产生88.1kHz、24bit数据流,该数据流向主副两通道,主通道信息被延迟存储,而副通道信息相对于主通道提前一个分量进行数据分析产生控制信号,该信号动态控制数字滤波器做取样率变换,振幅编码和增益控制。最后由微处理器将分析、滤波、数据再格式化容易被漏失的信息分离(这些信息可能涉及到音色、声场、微细声音),与控制码一起组合生成隐含码被插入主通道音频数据LSB位,经高频扰动处理后再量化为16bit/44.1kHz标准CD格式输出,完成全套HDCD编码过程。

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HDCD的解码过程与PMD100

HDCD的解码操作是编码过程的逆动作。[www.loach.net.cn]设计目的是在DAC的数字滤波器部位用HDCD解码专用集成电路取代,完成HDCD信息解码及超取样数字滤波双重作用。

解码器首先检测数据流中的LSB位中是否携带有HDCD隐含码,如有则按照隐含码的连续指令激活主通道音频数据信息使之膨胀,恢复在编码过程中对数据信息的压缩。由于隐含码的控制,可准确地对波峰进行适时扩展,对低于平均电平值的信息做适当的增益下减 ,因此HDCD方式可获得高于常规的大动态及小信号的高清晰度。

作为HDCD的唯一解码芯片是美国PMI公司生产的PMD100,该芯片需经授权使用。它是一个28脚DIP封装的大规模集成电路。

当PMD100接收到输入数据为HDCD编码方式则自动转换到HDCD解码格式下工作,并在其27脚输出电流驱动LED发光管做状态指标。

当非HDCD信号时,信息数据被接收做常规超取样数字滤波处理,因此该器件有双重特性。在做普通CD格式数字滤波器使用时该器件特性也相当优良,通带纹波从0~20kHz不超过0.0001dB,阻带衰减>120dB。 该器件的其它特性为:

·具有2、4、8倍超取样数字滤波

·可接受24bit输入数据及同精度处理

·可按受32~ 55kHz任一输入取样频率

·输出16、18、20及24bit不同数据格式

·具有数字去加重功能

·可用0.188dB步长进行数字音量控制

·时钟频率为256fs或384fs可选

·具有软、硬两种静噪方式

·提供硬件设定及程序方式两种控制模式,

·提供8种不同类型的高频扰动模式以适应不同类型的DAC

·提供恒定输出时钟到DAC,即使输入数据和主脉冲都丢失也能保证DAC输出无偏移和产生脉冲的可能

解码芯片PMD 100的管脚排列与一些顶级数字滤波器有相似之处,如SM5842、SM5803、DF1700等,因此在有上述滤波器的DAC或CD机上,通过稍加改动就可将普通CD机或DAC改为具有HDCD解码功能的处理器了。

SACD简介

SACD全称叫Super Audio CD,是超级音频光盘系统,它是由索尼和飞利浦公司合作开发的一款具有全面取代CD音源实力的最新格式的数码系统。SACD采用DSD数字录音技术,它的频率范围和动态范围均优于CD。SACD是一种新型的光盘,它不是CD格式,而类似DVD光盘,播放时需使用SACD专用的播放设备。

SACD光盘结构大致与DVD相似,播放面有单面和双面,信息层有单层和双层。目前市场上的SACD光盘较多采用单面双层结构,一层是0.6mm基片上储存16bits传统CD格式的信号,可与CD兼容,另一层是0.6mm基片高密度的半透明层,储存SACD格式的信号,再将两片基片像DVD盘片那样粘合而成。这种光盘可以在普通CD播放机上播放,也可以在SACD播放机上播放,当然,两者的音质是有差别的。

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SACD的技术指标远优于CD,而与DVD-Audio相似。(www.loach.net.cn)SACD的核心技术是DSD (Direct Stream Digital 直接数据流),它与CD、DVD-Audio的多bit录制原理有根本的区别。

DSD的技术要点

DSD的技术,简单地讲:它是将信号以2.8224MHz采样、经多阶Δ-∑调制,输出1bit信号流。

多阶(如:7阶 7thOrder)Δ-∑调制器,运用负反馈,将信号与上次采样的波形进行比较(差分运算),“大于”便输出“1”,“小于”便输出“0”。利用求和器将波形在一个采样周期中积累,以形成下次的比较波形。Δ和∑则分别是差分和求和的含义。由此可见,1bit信号流是相对值,而传统的PCM记录的量化值是绝对值。

是一个正弦波经多阶Δ-∑调制后1bit数据流的示意图。图中显示,正半周,振幅越大,出现“1”越多;负半周,振幅越大,出现“0”越多。这个图让我们想起扬声器发出的声波在空气中传播的情形:正半周,纸盆推出,压缩扬声器前方的空气,使空气密度增加,振幅越大密度也越大;负半周,纸盆拉回,使空气密度降低,振幅越大,密度也越低。由此可见,1bit信号流竟然反映的是原始的模拟信号作用于扬声器后声音在空气中形成的疏密程度!目前,有的公司已经在研究开发数字功放和数字扬声器,希望将1bit二进制的数据经过数字功率放大器放大后,直接提供给数字扬声器,数字扬声器既是一个简单的低通滤波器,又是将电能转换为声能的换能器,这样,不但简化了结构,而且提高了重放性能,相信不久以后,我们会看到这种数字器件的实际应用。

与传统的PCM信号比较,1bit信号流调制过程较为简单,而且精度高、成本低,解调过程更是简捷方便。从理论上讲,重放端仅需要一个RC积分电路就可成功地还原音频模拟信号。同时,又从根本上剔除了PCM所固有的一些失真,使音频信号得以高度的返真还原 。DSD制式的取样频率为2.8224MHz,较传统CD的取样频率44.1kHz高出64倍,而总的信息容量为传统CD的4倍。理论上可以把频响范围扩展至0Hz-400kHz,这就大大超越传统CD的20kHz的极限。而64倍于CD的超取样频率,又可使听域范围的量化噪声完全被分配到人耳的听域之外。更因为DSD技术中又开发了所谓的"噪声整形电路"可进一步把可闻频带(0 ~ 20kHz)内的噪声进一步转移到20kHz以上的超音频范围中去,从而令SACD的信噪比高达120dB以上。

SACD与DVD-Audio比较,两者原理虽然不同、电路也各有差异,但都比传统CD的音质改善甚多。而就技术指标而言,SACD和DVD-Audio可谓旗鼓相当。因而两者之争至今也无法统一。但就目前的情况而言,SACD始终保持着领先的地位。

首先:在硬件供应方面,SACD已先一步走到DVD-Audio之前,早在两、三年前,SONY公司就有一款轰动业界的SCD-1旗舰问世,之后接踵而来的SCD-777SE、SCD-555、SCD-XB940,甚至影音兼容的DVP-S9000ES、Manantz公司的SA-1、SHARP公司的DX-SX1、先锋公司的DXAX100;飞利浦公司的SACD1000,还有日本著名的Hi-Fi精品金嗓子DP-100/DC-101分体机,其它如日本安桥、爱华、第一音响等等,不胜枚举。而DVD-Audio阵容到目前为止也仅有松下、胜利、天龙等几家公司的少量品种应市。不过近来DVD-Audio也在加快步伐追赶。

其次,软件供应方面也是SACD捷足先登,至今已有超过300款SACD唱片面世,国内看得到的也有近百种,其中SONY和Philips一方面凭借自己旗下的唱片公司源源不断地出版SACD碟以示支持。另一方面更说服Telarc、DMP、拿索丝、DI GITAL等发烧唱片公司加盟SACD陈营,不断推出SACD软件给广大消费者造成了"先入为主"的极深印象。而DVD-Audio却时乖命蹇,还在摇篮中就被计算机黑客破解了防盗版密码,从而大大推迟了DVD-Audio唱片推出的时间表,这也是许多饱受盗版之苦的唱片公司暂不考虑对DVD-Audio阵营支持的主要原因。

档次方面:SACD一开始就把自己定位于Hi-end级别,索尼推出的第一台旗舰SCD-1可谓极尽发烧之能事,无论内部用料、整机工艺都严格按Hi-end唱机规格设计,以后推出的中低档机型也严格按厚重沉稳,

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用料实在的发烧理念设计制造。(www.loach.net.cn)深受广大Hi-Fi发烧友的青眯与肯定。而DVD-Audio阵营在与SACD的争斗中,一直把DVD-Audio当作是一种花费不多,效果不错的功能附加在普及型DVD影碟机上进行宣传的,给人的印象是一种大路货,加之DVD-Audio功能众多但并不专一,机身纤薄,用料一般,故在广大音响发烧友心目中并不好看,从而在档次上输给了SACD。

音质方面:由于SACD自身的定位以及1比特量化DSD直接数据流在技术方面的简洁和优势,大多数资深的音响发烧友经过亲耳聆听后,主观感觉都认为SACD在音质上略胜一筹。因而音响界许多朋友都认为,若组建家庭影院兼容Hi-Fi,DVD-Audio应该是首选。但若以玩高保真音乐为主,特别是以追求音质音色的至真至纯为目的的朋友而言,SACD是您理想的选择。

xrcd介绍

xrcd是采用日本JVC公司开发的K2接口,包括了Mastering设备、制造工序、硬件与理论等多方面成果。发明这一技术,在CD制作的各个环节都以独创的主时钟系统对时基进行控制,使CD制版的抖晃失真系数以及玻璃母模的组误差系数有大幅降低,制版精度相应地则有大幅提高,从而使CD制作中的保真度有了很大的保证。

xrcd可以说是完美的16位,不需要任何附加设备,在任何一部唱机上都能表现出CD的最高音响效果来。在完全一样的音响系统上,xrcd很明显在透明度、高频的圆滑延伸、立体感与珠圆一滑的质感等方面,要胜过原版CD。好透明的声音,好干净的背景, 丝毫不带火气与毛边的乐器与人声,这是首次听XRCD者共同的印象。原来的CD都像有一层薄雾遮掩在聆听者与演奏者之间。xrcd如同一阵风吹散了轻烟,眼前一片通清明朗。

xrcd2则是xrcd的升级版。

xrcd2介绍

xrcd2向完善的数码音频这一目标前进了一大步,她是JVC多年来刻意追求再现原音的代表性技术成果。xrcd2是通过对母版进行艺术加工及工业加工过程中,对有关的设备及理论进行深层次研究后才开发出来的录音制品,她将xrcd系列以更加卓越的版本方式提供给追求高水准音质的听众。同时,与xrcd家族的其它产品一样,它不必使用特殊解码器及专用的CD唱机。

通常的CD加工工序是在整理母版后,用U-matic1630格式磁带或者PMCD、DDP磁带的载体形态送到加工工厂去压片。此后,表演者、制片人、导演及录音师只能祈祷从工厂出来的产品—CD是与他们所精心创作的作品声音不要发生太大的变化。录音棚和生产加工工厂之间没有一个声音的判断基准,即使数码系列是正确的,也未必能保证实现最高音质的再现。另外,CD的生产工序是由多种设备及技术构成的,结果是其音质也受各种设备的状况所左右。这意味着要想忠实再现记录在原始母版上的声音,必须对从CD母版的调音制作到生产加工的每一个细小环节都要精心的实现追求。因此,不能只满足现有检测数据单纯的高指标。所以,不只是依靠单纯的测试数据,而是加上活用长期以来的听觉感受,判断采用了最好听觉效果的精良设备构成方案。这种努力甚至包括从安装及连接方法、交流电源系统、时钟的精度、记录格式、交接系统直至生产CD的材质都作了各种组合的测试,其结果即是xrcd2。她是迄今为止比任何CD都明了的对原音进行了鲜明、清晰的忠实描写,从而实现了成功提供音质更加卓越的CD。

xrcd2的工艺是从对母版的加工开始的。先将模拟信号经过特制的母版加工专用调音台,再用JVC产20比特K2模/数转换器转换成数码信号。再将这个20比特数码信号通过新开发的数码K2从SDIF-2接口器输出,记录在磁光盘(MO)上。在这个过程中用数码K2遮断数码部分给模拟部分带来的影响,从而实现了高纯度模数变换。另外,xrcd2的加工工序使用了具有安定性及20比特以上记录能力的磁光盘作为送到生产工序的音频记录载体。

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拿到JVC横滨工厂的20比特PCM-9000格式磁光盘,再一次通过数码K2重放。(www.loach.net.cn)在这个阶段重放中寄生在数码信号中的“吉塔”噪音除掉。接下来,由K2超级编码器将20比特信号变换成具有20比特优势的16比特信号,再经过EFM编码送入K2激光。在此,将EFM信号在送入激光刻盘机之前的一刻进行重放。在最后的阶段,将留在数据流中的时间性“吉塔”噪音除去。

通过上述的从母版到生产过程的各工序,实现了将原版母带的最高音质传送到CD。充分的照顾到原音的细节,从而再现表演者的细腻表演,将这种与录下时的声音不走样的重放出来,让听众充分领略到表演者、制片人、导演、录音师的声音表演意图,这就是xrcd2。

Xrcd技术已得到业界的一致好评,而最新问世的xrcd2版本产品,更加强了xrcd系列忠实再现原音的优势。JVC公司为了保持xrcd品牌的优势,在选择母带品质上极为严格,而且对母带的xrcd再制作、刻母盘、压片等各工序都有严格的要求,加之技术保密等原因,JVC公司严格规定只能在本公司的本土的定点制作室及定点工厂加工生产。由于这些特性,即使是以数码对数码的刻制母盘这样严格方式进行非法复制,加工时不使用xrcd技术,xrcd的优势也将毫无显现。因此xrcd又被称为是“不能被盗版的 光盘”。

LPCD:艺术感觉+高新科技

雨果创办人、著名录音监制、资深音乐家易有伍先生积35年音乐实践体会和20年录音制作经验研究出来的最新成果。它凭借一整套独特的技术处理,让你能在普通CD机上得到LP密纹唱片的仿真音质感受。 易先生研究LPCD由来已久。20年来他亲自担纲的录音产品不下300余辑,但每每把音乐录音产品和母带比较,他都觉得存在听觉上的差异和区别,总感到美中不足,便思考解决办法。怎奈一个“忙”字了得!直到2003年推出两张LP后,才着手对现有的CD、XRCD、SACD等分析研究:为何CD与LP有如此大的听感区别?

普通发烧友们都认为,和LP比较,CD (普通CD、24KCD、 XRCD、 SACD、 DVD-Audio等)音色偏紧,令人产生紧张和压抑感(用大音量听尤甚,让人不能长时间集中欣赏音乐与音响),高低频两端延伸有局限,高频生硬,低频缺乏弹性,能量感薄等等。易先生也是LP迷,当然有同感,但他确信只有在反复监听自己的录音产品后才能找到答案,才有绝对的发言权。

现有的CD加工生产线制造出来的CD产品,在把母带加工成CD产品期间,数码格式需转换5-6次:母带-母盘CDR-玻璃模-金属模-压碟-CD。特别是最后两道损耗性工序,对音质影响最为严重。压碟过程同时就是盘片音质不断劣化的过程。这多次的转换对音质的劣化程度,可用简单的计算机烧录试验来说明,把拷贝了5-6次的碟和原CD比较就知道了。发烧友都知道,无论是LP或CD,买头版碟比较靓声,原因就在此。

如何让一直关心支持雨果的发烧友们享受到更高保真的靓声音乐?易先生针对上述缺点和数码失真问题,把LPCD的研究开发分成两大部分:

一、LPCD母带制作

应用雨果自行开发的音频处理系统,(A) 把原仿真母带用最高精度格式转成数码格式;(B)把原数码母带升频至现有最高精度数码格式,并仿真化处理,之后在高精度格式化的数码系统里精细微调母带的能量密度感、动态、频宽等,最后才转成CD格式16Bit/44.1KHz。在数码处理的过程中,整个系统工作在高纯度的电源和军用级高精度的数码时钟下,并且运用自主开发的抗振设备对各个组件进行严格的抗振,确保处理过程真正的零失真。

但顶级的设备还只是有利的工具。母带制作最根本的是一个应用技术进行艺术加工的庞大工程,是制作人员技术能力与艺术修行的体现,而不是纯技术式“过机”处理那么简单,过程非常复杂和烦琐,制作一辑母带需时约20小时!

二、碟片的制作

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主要针对减低CD机内的数码读取系统的信号失真和纠错系统大幅度“纠错失真”。(www.loach.net.cn]通过特殊处理的材料和加工程序减少激光光束散射,加强集中激光光束的读取能量和输出信号的精度,增强盘片转动的稳定性,减低抖晃率,减轻伺服系统的工作压力和由此形成的信号失真。历经试验,最后LPCD采取了以上最直接,也是最麻烦的方法。呈现给你的是一张比一般母盘制作还要精细数十倍的母盘品质的产品,独特的工艺使它不会有压铸损耗和格式转换音质劣化的问题,特殊的材料也能让LPCD保存更久远。雨果除了自行出版,也会为其他制作出版商代加工生产,但必须具有高品质的录音水准。LPCD产品规格分为LPCD33和LPCD45,LPCD33是特殊加工处理的CD产品;LPCD45是录音水准顶峰代表的产品,也是CDR母盘规格最高的。消费者要先确认所使用的CD唱机能否播放CDR。

现在,您可以不用服侍LP唱机,不用再受噪音、抖摆率等的虐待却能享受到非常高端LP系统的声音。朋友,好好享受LPCD美妙的音乐和音响吧!

K2HD:

CD自1980年面世至今已有二十余年的历史,以今日数码科技的水平回首当年,CD的规格差强人意。事实上,CD初面世时的音响有如指甲刮沙纸般的尖锐刺耳,令人闻声胆丧!当然,厂家也不是耳聋的,在过去二十余年,数码科技不断地完善,从CD转盘、数码时基至解码器都取得大幅度地改进。

由于CD规格的局限,要得脱胎换骨的改善,就必需改头换面。于是,Philips与Sony在1999年携手推出了全新的光碟制式――SACD,无论规格或音质都比CD更为优越,可惜的是SACD叫好不叫座。八年后的今天,CD仍是市场的注流,而SACD光碟的数目少得可怜!身为SACD的开山鼻祖,Philips与Sony似乎后劲不足,近几年都不见新机种的推出。

要享受SACD的音响,当然得添置SACD机;相比之下,JVC的改善方式则温和得多,它所开发的XRCD及XRCD24都是以重新处理母带的方式改善音质,不会面对兼容的困扰,在任何CD机上都可以播放。

2004年,JVC的母带处理技术又取得了突破性的进展,它居然可以在CD的规格里,承载频宽高达100kHz,分析度高达192KHz24-bit的高密度数码信息。K2HDMastering技术在日本国内试用了三年多后,JVC认为技术已经成熟,于是邀请FIM的老总马先生到东京体验K2HD的威力。

为了一探K2HD Mastering有多少斤两,马先生带着《江河水》的母带,千里迢迢地飞到东京踢馆。结果一比之下,无论是XRCD24或母带,全都败在K2HD手下!马先生大惊失色之余,心花怒放!原因是他已预见在未来的数年里,K2HD Mastering将会是发烧碟的主流。于是当机力断,一口气预订十五张K2HD碟的时间表;对于向来慢工出细货的FIM而言,这还是破天荒第一次!

马先生早年纵横香港音响界数十年,是位深具影响力的教父级人物,K2HD究竟有何魔力,能令见惯大场面的马先生如此激动呢?据马先生表示,K2HD音效之佳是他一生未曾有过的突出经验,令他非常兴奋!他认为K2HD已超越音效的层次,而是一种聆听的感受。这种鲜有的感受,令人浑然投入到音乐里,与演奏者的内心感情产生共鸣,与音乐融汇为一,完全忘记了音效。

为了让喜欢音乐与音响的朋友先听为快,FIM首先推出了This is K2 HD Sound精选碟,挑选了十六首风格迥异的乐曲,包括了:管弦乐、器乐、人声、爵士乐等,全面展现K2HD的威力。当乐声响起,你将发现K2HD的音响竟是如此地从容自然,声音的密度及清晰度很高,音符被一层空气所笼罩着,空气感盎然。活泼生动的音响,普通CD根本不能相提并论!

继Thisis K2 HD Sound之后,FIM计划出版的K2HD碟,都是脍炙人口的名录音、名演奏,其中包括了Cantate

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Domino,Nowthe Green Blade Riseth,Jazz at the Pwanshop及AntiphoneBlues等,一想到这些经典录音即将以目前最佳的K2HD方式处理及面世后,肯定令全球发烧友雀跃与期待!

不知不觉间CD(Compact Disc)激光唱盘问世已有十几年光景了,像笔者一样收藏了数百甚至数千张CD的音乐爱好者、发烧友不计其数,然而在新世纪伊始,我们不得不面对这样一个现实:CD的变种(或称增强版CD)、SACD、DVD-Audio已经逐渐形成三雄争霸的局面。[www.loach.net.cn)作为 消费者应何去何从?本文将与大家一起揭开它们的神秘面纱。

CD为什么要被陶汰?44.1KHZ、16BIT的数字化采样导致的的丢失性失真是以往数码录音的缺陷,这正是普通CD的一个根本的问题。16BIT的CD的动态范围只有40-50DB,高频颗粒感与微弱的讯号丧失令发烧友无法忍受;此外A/D和D/A转换所引起的添加失真,44.1KHZ、16BIT的数字化采样导致的的丢失性失真是以往数码录音的缺陷。在世纪末,对于Hi-end级发烧友来说,最靓声的音源媒介毫无疑问仍然是早已淘汰多年的模拟LP黑胶唱机!虽然要忍受诸如性噪比差、易用性低、成本极高等缺点,但高级LP系统回放出的声音确实是要比CD甚至现在的SACD、DVD-AUDIO动听的多,无论是同价位产品的A/B切换对比还是追求音乐韵味的发烧友,LP仍是最佳选择。但时代是需要进步的,如何改进普通CD的音质、如何全面超越LP的音质尤其是LP的音乐生命力成为新的课题。显然已经诞生近20年光景的CD已显廉颇老矣!CD之后听什么?什么是最佳选择?本文不会给你答案,但希望能给你一些启发。

一.延续CD发烧生命的使者

1.壮志未酬身先死-HDCD:HDCD的全名是HIGH DEFINITION COMPATIBLE DIGITAL,中文名是高清晰兼容数码CD。HDCD诞生于著名的美国太平洋音响软件公司,自1986年起开始研究,至1992年终于开发出一套复杂的编码技术从而提高了CD的音质。你可能已经听说过HDCD或拥有许多HDCD盘片,也可能经常在一些C D唱机甚至盗版CD上看到HDCD的标识,可到底什么是HDCD呢?您可以使用高级的Hi-end级CD机,这样即使播放普通CD也有极其出色的效果,如世界著名音响公司马兰士的旗舰产品CD7(定价40000元人民币左右),这是一款16BITCD机,但它的重播效果依然出类拔萃,因为它的A/D、D/A、转盘、电源等等设计不计成本、出类拔萃。但我们不能否认原始的44.1KHZ、16BIT的数字化采样导致的的丢失性失真既数码录音过程中的损失是极大的。HDCD既是针对CD这一弱点提出的改进方案,HDCD可以说是从录音到再生的完整技术,录音时以一个高品质的A/D转换器为开端,其规格高于16BIT/44.1KHZ,其后再以11只摩托罗拉DSP56001处理器运算。运算的程序基于音响心理学与听觉生理学,同时兼顾机械原理,数码讯号在这里分成两部分,人耳能感知的信息被编码为PCM数码信号,另外一部分被编码成隐藏的控制信号。当使用带有HDCD 解码的机器播放HDCD编码的软件时,隐藏的信号会启动解码器的解码功能,机器的显示窗口的HDCD指示灯点亮,信息被准确的还原出来。这一信号随后以20BIT信号取样方式输出到唱机中的D/A转换,就会获得更自然、低失真与高动态的声音。优点:比较一个用HDCD编解码的母带和一个传统的16bit/44.1kHz版本的母带,HDCD可以得到更多的细节解析度;音色的还原也更加准确;高音部分更加平滑,也少了许多人工的痕迹;更宽的动态范围;大动态和复杂的章节更有透明度;更宽广的声场;当其他大音量的乐器演奏时,可以更好地聆听小音量乐器的精微演 绎。如果对HDCD比较感兴趣而自己的CD播放机又支持HDCD解码的话,可以视听以下三张CD作为参考:1.FIM(First Impression Music) Audiophile Reference 4(见图1) 以HDCD技术加上24K金CD作为主打招牌的"一听钟情"公司曾是HDCD技术的坚定支持者,Audiophile Reference则是HDCD中招牌的招牌。2.RR(Reference Recoding)TUTTI!(见图2)国内俗称"无敌天碟"的就是它了!既然敢称为"参考级录音",当然是实力非凡了,不但录音靓到极点而且动态范围之巨大骇人听闻,如果自认为器材够档次却从没试过这张碟的话,恐怕会被人笑话的哦。 3.马可波罗公司的吕思清版《四季》(见图3)中国小提琴大师吕思清用6把价值上亿的名琴演绎维瓦尔第的传世名作,加之马可波罗公司顶级的录音器材、24K金盘、HDCD技术辅佐,造就了这张演录俱佳的发烧名盘。

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缺点:什么样的人需要HDCD?!从目前的市场状况看,HDCD前景堪忧,甚至已经在发烧友和音乐爱好者中沦落为鸡肋的角色。(www.loach.net.cn)HDCD刚推出时受到了大家的肯定,但由于受到日本厂商抵制以及缺乏DG、DECCA、飞利浦等国际唱片巨鳄的支持,加之欧美Hi -Fi器材厂商生产的带有HDCD编码器的高级CD机越来越少,因此逐渐失势。近几年采用HDCD技术的国产Hi-Fi CD机倒是很多,前两年炒得也较火,甚至许多几百元的国产DVD也号称支持HDCD解码(效果之差可想而知!)……笔者前些年购买过2款国产HDCD播放机,分别为山灵CD-S100(见图4)和原创A9(见图5),单纯从音乐欣赏角度考虑,个人认为在低价位Hi-Fi CD机中HDCD功能显得无所适从。目前在发烧友中基本形成了"带HDCD解码功能的国产DVD、CD机均是入门级的骗人玩意"的概念,虽然有失偏颇,但市场的否定决定了HDCD的未来将是走向灭亡的。

2.叫好不叫座的另类王者-XRCD:上文提到,导致HDCD市场推广受阻的最大原因之一就是需要带有HDCD解码功能的CD播放机"硬解压"。日本JVC公司的XRCD此时应运而生,并号称完美的16位CD。XRCD不同于HDCD,它不需要任何附加设备,在任何一部唱机上都能表现出CD的最高音响效果来。JVC开发的K2接口,包括了Mastering设备、制造工续、硬件与理论等多方面成果,数字讯号经过K2接口,最大的作用是降低时基误差既发烧友常说的Jitter失真。事实上唯有真正降低时基误差,才能得到正确无误的数字讯号,这也是K2接口的最大功效。在数字化过程中,JVC把讯号储存在Sony的PCM-9000MO光盘上,最后一连串的K2编码,以及K2刻盘、压片,全由JVC位于横滨的工厂内进行,中间绝不假手他人。透过SDIF-2传输(Sony开发的数字传输技术,JVC认为比工业标准的AES/EBU更好),以及尔后的每个环节,JVC在时钟位准与电源净化上都下了很多功夫,确保数字讯号不受任何干扰。K2所用的20位,128倍超取样A/D转换,动态范围可达108dB,总谐波失真-96dB,有效频宽范围内频率误差小于0.05dB。在完全一样的音响系统上,XRCD很明显在透明度、高频的圆滑延伸、立体感与珠圆玉润的质感等方面,要胜过原版的CD。与一些粗制滥造的HDCD截然不同,XRCD绝无那种阳光夺目、高频过亮的现象,既 拥有超越普通CD的解析力,又带来了更好的音乐感,那些乐器、人声的棱角被修整得平顺无比,难怪无数胆机(电子管功放)、LP(模拟唱盘机)爱好者也对其刮目相看!优点:"不食人间烟火"XRCD共经历了3代发展,分别为XRCD、XRCD2和XRCD24,其中笔者在亲耳聆听过XRCD2版《邓丽君十五周年》(见图6)后毫不犹豫将其买下,酷似LP的那种不食人间烟火的声音让人足以忘却200元/张的"天价"带来的肉痛!

二.未来音频之王

1.新构架、新阵营、新价格--SACD:SACD(Super Audio Compact Disc,超级音乐压缩光盘片)是日本索尼和荷兰飞利浦(原先开发出CD光碟的两家大公司)再度联手研制出的新一代数字音乐光碟,相对于HDCD、XRCD甚至DVD-Audio的"换汤不换药",SACD可谓音频届一次翻天覆地的革命。虽然SACD和CD均采用120MM直径碟片,但SACD的信息容量已大大增加,由CD的650MB增加到4.7GB+650MB或8.5GB。SACD采用了一种新的信息编码技术DSD?DIRECT STREAM DIGITAL,即直接流数码。这种编码技术使音频编码和解码过程得到简化。与CD所采用的线性脉冲编码调制PCM PULSE CODE MODULATION相比,可减少录音过程中的很多失真。DSD采用1BIT量化精度,对录音信号作连续脉冲调制直接录音,而它的取样频率又高达2.8224MHZ,是CD的64倍,因而不需在录音和放音过程中附加滤波器,减少了数码处理过程中的失真。由 于信息数码处理过程中失真的减小,SACD输出的音频信号与输入的模拟信号非常接近,重放频带宽度达100KHZ,是CD格式的5倍,动态范围也由CD的98DB提高到120DB。此外SACD采用PSP PIT SIGNAL PROCESSING,即PIT信号处理技术对版权进行保护,防止盗版和非法复制。SACD采用的PSP保护技术包括不可见水印,可见水印,内容加密等。理论上,SACD的频响可延伸至1.4MHz,然而在实际应用上则限制在100kHz之内。1bit系统是利用串联的数字比较器传达各音频信号取样电压与设定值的差异,其优点是1bit数模转换器仅需使用一个低通滤波器,在硬件方面的技术要求远比多比特的转换器更为简单,但仍能获得高保真的原音重现。SACD可以同时记录74分钟六声道的音乐,以及兼有两 声道74分钟的CD音乐,以便与目前的CD唱机相兼容。目前唯一能与SACD相抗衡的是DVD-Audio,但其格式仅是原来CD与DVD格式的扩充而已,

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亦即其取样率/量化精度由原来CD的44.1kHz/16bit向上提升,变成从二声道的最高取样率192kHz/24bit直到六声道的96kHz/24bit等。(www.loach.net.cn)从SACD和DVD-Audio这两种格式可知,它们彼此最大的区别就在于1bit和24bit的数字技术应用上的不同。未来发烧友的主流选择:SACD阵营目前已经推出多款高性能SACD播放机,日本的SONY、马兰士、金嗓子,法国米格等等Hi-end厂家均已有各种规格、档次的成品机问世,国内发烧厂商亦是大跟SACD之风,新德克、山灵、钟神、欧博等已经先后推出了自己的SACD播放机,甚至如先锋6550这样的中档DVD播放机也已经全面兼容SACD播放……软件支持方面SACD也明显走在 了对手前面,DG、拿索斯、Telarc等近期均有大批SACD软件上市,图11即为FIM著名的SACD软件《江河水》,值得一提的是现在的SACD软件均含有CD播放层,即使用普通CD机亦可播放,这对于DVD-Audio阵营来说又是一个优势了。笔者个人认为SACD最有可能继CD之后成为纯音乐欣赏制式的王者,而DVD-Audio似乎更适合多声道的视听玩家。

2.皇家血统、正宗接班人-DVD-Audio,DVD-Audio是由DVD Forum Audio Working Group(WG-4)与International Steering Committee共同制订的规格。从外表来看,DVD-Audio同CD一样,单层单面DVD-Audio碟片可存储4.7GB的数据,大约是CD碟的7倍。如果以 CD44.1kHz/16bit的格式存储两声道立体声的话,存储时间可达400分钟;如果用线性PCM96kHz/24bit的格式的6声道,或是以难以置信的192kHz/24bit的格式存储2声道的声音,存储时间为74分钟。逼真的细节再生,意味着能够通过DVD-Audio获得完美的音响效果和真实度。DVD-Audio不仅能够播放2声道的超高保真音响,还能播放线性PCM 最多6个声道的环绕声音响(96kHz/24bit)。超越CD的高音质和如同音乐厅般的全方位立体声环绕音效,实现了全新的音乐空间再生:DVD-Audio能够再现宛如坐在观众席上充满现场感的声场空间,让您感受置身音乐会现场的浓厚氛围气息。DVD-Audio引以为豪的最大192kHz/24bit的取样频率,可完美再现演奏现场的真实感。由于频带扩大使得再生频率接近100kHz(约CD的4.4倍),因此能够逼真再现各种乐器层次分明、精细微妙的音色成分。而且量子化比特数最大为24bit,确保了约100kHz再生频率的最大动态范 围可达144dB。DVD-Audio实现了比CD高约1000倍的高解析能力。此高频分量确保可播放20kHz以上的音频信号(影响人在可听范围内的感觉)。由于能够把原音波形非常接近真实的记录和再生,所以不仅能够出色演绎各种高音乐器的固有音色并使其层次更加清晰分明,而且也使中低音乐器的声音还原悦耳,立体声效果更真实,声场方位感更明确。目前DVD-Audio阵营的技术先锋为英国Merdian(子午线)公司,这是一家生产Hi-end级别数码音频产品的大碗,其缔造者早期就参加了CD格式的制定,对数码音频格式有着独到的见解,其定价20多万人民币的顶级DVD-Audio播放系统Reference8000堪称全球高烧友心目中的麦加圣地,技术实力无庸置疑。不过目前DVD-A阵营软件的跟进速度不容乐观,加上日本公司的心不在焉,使得DVD-A仍显得曲高和寡,和SACD的高歌猛进形成强烈反差。

后记:目前的音频格式之争错综复杂,除了以上介绍的4种较常见的之外,DTS公司的DTS CD、Dobly公司的SURROUND CD等只能称之为"概念化CD衍生品",多为显示公司实力和满足另类玩家猎奇需求的非主流制品,本文限于篇幅就不再惘述了。

三 : 浅谈先进制造技术及其发展

【摘要】本义简要介绍了先进制造技术提出的背景,论述了先进制造技术的特点、主要技术群和发展趋势。最后阐述了我国发展先进制造技术的现状和战略选择。

【关键词】先进制造技术;新兴交叉学科;智能化;绿色制造
1.引言
制造技术是使原材料成为产品的一系列技术的总称。自人类社会进入工业社会以来,制造业一直是国民经济的支柱产业,制造技术水平的高低已成为衡量一个国家经济实力和科技发展水平的重要标志之一。进入20世纪80年代以来,随着计算机、信息技术的迅速发展,产品更新速度明显加快,世界范围的竞争日趋白热化,传统制造技术越来越不适应经济的发展。工业发达国家普遍认为:在未来的竞争中,谁掌握了先进制造技术谁就掌握了市场。在一定程度上讲,先进制造技术已成为一个国家命运的主宰。
2.先进制造技术的产生
先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology,简称为AMT)是指微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说,就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括:计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。
1993年,美国政府批准了由联邦科学、工程与技术协调委员会(FCCSET)主持实施的先进制造技术计划(Advanced Manufacturing Technology-AMT)计划。先进制造技术计划(Advanced Manufacturing Technology-AMT)是美国根据本国制造业面临的挑战和机遇,为增强制造业的竞争力和促进国家经济增长,首先提出了先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology)的概念。此后,欧洲各国、日本以及亚洲新兴工业化国家如韩国等也相继作出响应。
3.先进制造技术的特点
先进制造技术是制造技术的最新发展阶段,先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于,传统制造技术通常只是指各种将原材料变成成品的加工工艺,先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程,但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术,因而可以将其综合应用于制造的全过程。并且传统制造技术的学科、专业单一独立,相互间的界限分明。先进制造技术由于专业和学科间的不断渗透、交又、融合,界线逐渐淡化甚至消失,技术趋于系统化、集成化、已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新兴交叉学科。
先进制造技术是面向全球的。随着世界自由贸易体制的进一步完善,以及全球交通运输体系和通信网络的建立,制造业将形成全球化与一体化的格局,新的先进制造技术也必将是全球化的模式。目前每一国家都处于全球化市场中。一个国家的先进制造技术是支持该国制造业在全球范围市场的竞争力。因此,先进制造技术的主体应具有世界水平。但是,每个国家的国情也将影响到从现有的制造技术水平向先进制造技术的过渡战略和措施。中国正在以前所未有的速度进入全球化的国际市场,开发和应用适合国情的先进制造技术势在必行。
4.先进制造技术的主体技术群和支撑技术群
先进制造技术的主体技术群主要包括有关产品设计技术和工艺技术两大技术群。面向制造的设计技术群系指用于生产准备的工具群和技术群。设计技术对新产品开发生产费用、产品质量以及新产品上市时间都有很大影响。产品和制造工艺的设计可以采用一系列工具,例如计算机辅助设计以及工艺过程建模和仿真等,生产设施、装备和工具,甚至整个制造企业都可以采用先进技术更有效地进行设计。近几年发展起来的产品和工艺的并行设计具有双重目的,一是缩短新产品上市的周期,二是可以将生产过程中产生的废物减少到最低程度,使最终产品成为可回收、可再利用的,因此对实现面向保护环境的制造而言是必不可少的。制造工艺技术群是指用于物质产品生产的过程及设备。例如,模塑成形、铸造、冲压、磨削等。随着高新技术的不断渗入,传统的制造工艺和装备正在产生质的变化。制造工艺技术群是有关加工和装配的技术,也是制造技术或称生产技术的传统领域。
支撑技术群是指支持设计和制造工艺两方面取得进步的基础性的核心技术。基本的生产过程需要一系列的支撑技术,诸如:测试和检验、物料搬运、生产计划的控制以及包装等。它们也是用于保证和改善主体技术的协调运行所需的技术,是工具、手段和系统集成的基础技术。
5.先进制造技术的发展趋势
先进制造技术的发展逐步智能化、信息化。基于CAD/CAM技术的CMS是制造业自动化的一个重要方向。CMS通过CAX系统和PDM系统,进行产品的数字化设计、仿真,并结合数字化制造设备,进行自动加工。智能制造技术(MT)是将人工智能融入制造过程的各个环节,通过模拟人类专家的智能活动,取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动,在制造过程中系统能自动监测其运行状态,在外界干扰或内部激励下能自动调整其参数,以达到最佳状态和具备自组织能力。信息化是当今社会发展的趋势,信息技术正在以人们想象不到的速度向前发展。信息技术也正在向制造技术注入和融合,促进着制造技术和各种先进生产模式的发展,如C IM S、并行工程、精益生产、敏捷制造、虚拟企业与虚拟制造等,无不以信息技术的发展为支撑。
可持续发展的绿色制造正在逐步引起人们的重视。科技的发展创造了历史的奇迹,但人们也认识到自然界的资源是有限的,环境和生态正遭受巨大的破坏,绿色制造与可持续发展已成为人们最为关注的课题之一。绿色制造是通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最人限度地减少制造对环境的负而影响,同时使原材料和能源的利用效率达到最高。对十日前世界资源紧张,环境恶化的现状以及人类的持续发展的要求来讲,绿色制造是必然的趋势。   加工制造技术向着超精密、超高速的方向发展超精密加工技术。目前加工精度达到0.025μm,表而粗糙度达0.0045μm,已进入纳米级加工时代。超精切削厚度由目前的红外波段向可见光波段甚至更短波段靠近。超精加工机床向多功能模块化方向发展,超精加工材料由金属扩大到非金属。
超高速切削。目前铝合金超高速切削速度已超过27m/s,铸铁25m/s,超耐热镍合金为5m/s,超高速切削的发展已转移到一些难加工材料的切削加工。
生物制造系统正在逐步形成。日本三重大学和冈山大学率先开展了生物技术应用于工程材料加工的研究,并初步证实了微生物加工金属材料的可行性。我国于1982年将生物技术列为八大重点技术之一。生物学和制造学这两个原来人们觉得毫不相干的学科,今天正在相互渗透、交叉,正在形成一个新的学科——生物制造系统。
6.我国先进制造技术的发展现状
从“六五”开始我国就启动了制造技术主要是机械制造技术的国家部委与地方级重点攻关研究开发,由于体制所限,这方面的规划、研究开发主要是按行业分块进行的。企业开发先进制造技术的能力薄弱,人力与资金投人都不足。1995年4月在北京召开了先进制造技术发展战略研讨会,从战略高度探讨了我国发展先进制造技术的路线和方法。同一时期,国家二期863规划也开始规划下世纪初先进制造技术的发展。
十几年来通过技术引进和人才培养等各方面的努力,我国不少企业已掌握了一批相对先进的制造技术,但是和发达国家还是有很大差距。我国当务之急首先是要改善实施先进制造技术的基础条件,包括扩大数控机床、加工中心的应用,建立完善的国产数控系统产[www.loach.net.cn)业群,扩大市场占有率。再就是大力发展和推广国产CAD/CAM计算机辅助设计与制造系统,在各大高校开设相关专业,加大人才培养力度。相信我国的先进制造技术在不久的将来会翻开崭新的一页。
7.结束语
知识就是财富,人类当前社会正在由工业经济时代步入知识经济时代。高科技的发展促使制造业发生了革命性的变化。先进制造技术就是在这个时代背景下应运而生,它是一个不断发展、不断更新的技术体系,使人类的生产生活发生了巨大改变。总之,21世纪的机械制造业是信息化、智能化、网络化、不断创新的绿色制造业,是人类智慧的结晶。
参考文献
[1]师汉民,易传云.人间巧艺夺天工——当代先进制造技术[M].华中理工大学出版社,2000.
[2]盛晓敏,邓朝晖.先进制造技术[M].机械工业出版社,2000.
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四 : 浅谈EDA技术

摘要:由于电子技术的飞速发展,使得基于EDA技术的电子系统设计方法得以广泛应用。EDA技术已成为现代系统设计和电子产品研发的有效工具,成为电子工程师应具备的基本能力。本文先介绍了EDA技术的发展过程,并对其基本特点予以详细叙述,最后对其发展趋势予以展望。

关键词:电子系统;EDA技术;设计方法
1、前言
随着计算机技术和集成电路的飞速发展,电子技术面临着严峻的挑战。由于电子产品的研发周期不断缩短,专用集成电路(ASIC)的设计面临着设计周期越来越短与设计难度不断提高的矛盾。为了解决这一矛盾,就有必要采用新的电子电路设计方法和相应的设计工具,在此情况下,EDA (E1echonics Design Automation,即电子设计自动化)技术也就应运而生。
2、EDA技术发展概况
电子设计自动化技术是在计算机平台上利用计算机图形学、拓扑逻辑学、计算数学以及人工智能等多种计算机应用技术的最新成果基础上而开发出来的一种电子系统设计工具,同时相应提出了先进的电子系统设计方法,是一种帮助电子设计工程师更加有效地从事电子产品和系统设计的综合技术。该技术至今已有40多年的发展历程,大致可以分为三个发展阶段:
(1)CAD (计算机辅助设计)阶段
这个阶段始于20世纪70年代,由于研制了一些相应的软件工具,因此其主要特征是利用计算机辅助进行PCB 布线、电路模拟、逻辑模拟及版图的绘制等,从而使电子系统设计人员能够借助计算机辅助设计软件从大量繁琐、重复的计算和绘图工作中解脱出来,使设计周期得以缩短,设计效率显著提高。
(2)CAE(计算机辅助工程设计)阶段(20 世纪八九十年代中期)
这一阶段始于20世纪80年代,由于在集成电路技术、电子系统设计方法学和设计工具集成化等方面获得了许多技术上的迅速发展。使得各种设计工具,如原理图输入、编译与连接、逻辑模拟、测试码生成、版图自动布局和布线以及各种单元库等得以丰富和完善。其主要特征是以定时分析、逻辑摸拟、故障仿真、自动布局布线为核心,重点解决了电子电路设计过程中的功能检测等问题,从而使得电子产品的设计在制作之前就能够预知产品的功能与性能。
(3)EDA 阶段
这一阶段始于20 世纪 90 年代,其主要特征是以高级描述语言、系统仿真和综合技术为特点,采用“自顶向下”的设计理念,将设计前期的许多高层次设计由EDA工具来完成。这种方法不仅极大地提高了电路系统的设计效率,而且使设计者从大量的辅助性工作中解脱出来,能够将精力集中于方案的创造性与概念的构思上。
目前EDA技术已经进入第四个发展阶段,即进入以互连为核心的IDD(Interactive Driving Design)设计方式的发展阶段。该阶段工程师在进行系统项目上游设计时,通过将下游物理设计中制约条件同时考虑进去,从而使芯片系统的工作更加稳定可靠。
3、EDA技术的基本特点
EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向,电子设计工程师们可以利用EDA工具设计复杂电子系统,通过计算机来完成大量繁琐的设计工作,即就是将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图的整个过程都在计算机上自动处理完成。该技术具有以下一些特点:
(1) 自顶向下的设计方法。
“自顶向下”(Top- Down)是一种全新的设计方法,这种设计方法从设计的总体要求入手,自顶向下将整个系统设计划分为不同的功能子模块,即在顶层进行功能方划分和结构设计。这样可以在方框图一级就进行仿真和纠错,并能用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述,从而在系统一级就能进行验证,然后由EDA综合工具完成到工艺库的映射。由于设计的主要仿真和纠错过程是在高层次上完成的,这种方法有利于在早期发现结构设计上的错误,从而避免设计工作中的浪费,同时也大大减少了逻辑功能仿真的工作量,提高了设计效率。
(2) 可编程逻辑器件PLD
可编程逻辑器件是一种由用户编程以实现某种电子电路功能的新型器件,PLD(www.loach.net.cn) 可分为低密度和高密度两种。其中低密度 PLD 器件的编程都需要专用的编程器,属于半定制的专用集成电路器件,而高密度 PLD 就是EDA 技术中经常用到的复杂可编程逻辑器件(CPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)以及在系统可编程逻辑器件(ISP-PLD)等,它们属于全定制ASIC 芯片,编程时仅需以 JTAG 方式与计算机并口相连即可。
(3) 硬件描述语言
硬件描述语言(HDL- Hardware Description Language)是一种用于设计硬件电子系统的计算机高级语言,就是用软件编程的方式来描述复杂电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式。硬件描述语言是EDA技术的重要组成部分,是EDA设计开发中很重要的软件工具。其中VHDL即超高速集成电路硬件描述语言,是电子设计中主流的硬件描述语言,用VHDL进行电子系统设计的一个优点是使设计者可以专心致力于其功能的实现,而不需要对与工艺有关的因素上花费过多的时间和精力。
4、EDA技术的发展趋势
随着科技水平的提高,电子产品的更新换代日新月异,而EDA技术作为各类电子产品研发的源动力,自然而然成为现代电子系统设计的核心。
进入21世纪以来,电子技术已经全方位纳入到EDA领域,EDA技术使得电子领域各学科之间的界限愈加模糊,相互间互为包容,其发展趋势主要表现在以下几个方面:EDA技术要生存就必须适应市场发展趋势,要专注于技术创新,而EDA产品技术创新的重点将体现在系统级验证及可制造性设计(DFM )两大领域;使电子设计成果将以自主知识产权(IP)的方式得以明确表达和确认,IP的合理应用是产品设计流程得以加速的一个有效途径;一体化的设计工具平台使用户受益于统一的用户界面,避免了在不同的工具之间进行数据相互转换等繁琐的操作过程;描述语言一直是EDA业中重要的一环,然而随着IC复杂度的不断提高,从更高层次入手对系统进行描述是描述语言未来的发展方向;随着EDA技术在全世界范围内的飞速发展,使得基于Linux环境的EDA技术将成为电路设计领域的主流。
EDA技术应用广泛,如今已涉及到各行各业,EDA技术水平也在不断提高,设计工具趋于完美,EDA市场也日趋成熟。
5、结束语
随着集成电路技术和计算机技术的飞速发展,电子系统的设计方法和设计手段都发生了巨大的变化。传统的“固定功能集成块加连线”的设计方法正逐步地退出历史舞台,而基于专用芯片的设计方法正成为现代电子系统设计的主流。
[参考文献]
[1]王锁平,龚建荣. EDA技术及发展趋势[J].电子世界,2002(12).
[2]居龙. EDA产业未来的发展策略[J].电子设计应用,2006(1).
[3]潘松,赵敏.EDA技术及其应用[M].北京:科学出版社,2007:5-20.
(作者单位:陕西理工学院物理与电信工程学院,陕西 汉中 723001)

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