CD - kopie versus originál

Autoři textu : Richard Jejkal & Josef Hrudka, stereomag.cz (červen 2002)

Na první pohled by se zdálo, že vzhledem k digitální podstatě záznamu na zvukových CD-DA discích by se měla kopie podobat originálu do posledních podrobností, jako je tomu v případě kopírování počítačových souborů na CD-ROM discích. Tam může v extrémním případě způsobit jediný chybný bit obrovskou škodu, a proto je záznam dat na CD-ROM vybaven velmi účinnými mechanismy detekce a opravy případných chyb, které snižují všudypřítomné riziko na přijatelnou mez. Podobně je tomu i při kopírování audio CD.

Toho je docilováno tím, že značná část kapacity média se obětuje na zápis detekčních a opravných kódů (EDC a ECC) a kromě toho jsou jednotlivá data prostřídána tak, aby byla rozptýlena po velké ploše disku (interleaving). Tento způsob je označován jako CIRC (Cross Interleaved Reed-Solomon Code). Je zřejmé, že pro opravné mechanismy je snazší úkol za pomoci kontrolních součtů rekonstruovat velké množství mírně poškozených dat než několik zcela zničených souvislých bloků dat, pokud se například na disku vyskytne škrábanec nebo nečistota. Také data na zvukových (CD-DA) discích musí pochopitelně používat detekční a opravné mechanismy, ve srovnání s ochranou dat na CD-ROM se však jedná o jakousi podmnožinu nebo jen první vrstvu. CD-DA standard (Red Book z roku 1980) byl jednak definován o něco dříve než CD-ROM (Yellow Book), jednak u zvukových nahrávek není taková bezpečnost dat nutná, protože vzorky, které se nepodaří rekonstruovat, se dají poměrně jednoduše nahradit interpolací vzorků sousedních. Při časové délce jednoho vzorku 1/44100 sekundy není ani větší výpadek postřehnutelný (naproti tomu se dá snadno domyslet důsledek interpolace záznamů o bankovních převodech). Během přípravy článku jsem si všiml, že mezi lidmi jevícími zájem o tuto problematiku existuje jakýsi mýtus, že nejlepší kopie vznikne přepisem "přímo" z playeru do rekordéru, kdežto "přes harddisk" už bude zkreslená. Je to patrně způsobeno nesprávným pochopením způsobu kopírování "On-The-Fly.
 
Teoreticky lze použít software, který bez ohledu na obsah čte originál bit po bitu, posílá je do rekordéru a ten je tak, jak je dostane, zapisuje na CD-R médium. Takovým způsobem pracují programy používané k pirátskému zhotovování kopií CD vybavených nějakou formou ochrany proti kopírování (což je především případ her pro herní konzole jako Sony PlayStation, Sega a Nintendo), případně nějakým způsobem nestandardních počítačových CD-ROM . Využitím popsaného principu kopírování "natvrdo" se navíc vzdáváme veškerých vymožeností výše popisovaných opravných kódů. Za normálních okolností totiž CD player přečtené bity seřadí do správného pořadí, identifikuje vzniklé chyby podle nesouhlasících kontrolních součtů, a pokud možno, také je opraví. Teprve potom je posílá D/A převodníku, pokud je zapnuto přehrávání, nebo je v digitální formě po sběrnici předává k dispozici ovládacímu programu vypalovačky. Ten si je může krátkodobě odkládat na pevný disk nebo je posílat přímo zapisovací mechanice, která je před vlastním zápisem musí "interleavovat" a znovu vygenerovat opravné kódy. Převážnou většinu těchto operací provádějí firmwary obou mechanik, takže hostitelský počítač je pouze ovládá a přenáší data mezi nimi. Pokud se při tom data zapisují na harddisk, nemá to na jejich obsah ani nejmenší vliv. Ačkoliv při zápisu "On-The-Fly" běží simultánně čtecí i zapisovací mechanika, neznamená to ještě, že by měly výstup nakrátko propojený se vstupem. 
Při shromažďování materiálu ke článku jsem se ke svému zděšení setkal také s názorem, že počítačové mechaniky při přepisu audiostop poskytují jen neopravené vzorky, proto jsou lidé zbaveni možnosti pořizovat úplně perfektní kopie zvukových CD disků, zdroj ovšem neuváděl, kterých mechanik se to týká. Mám za to, že vzhledem k množství extrahovaného a zkontrolovaného zvukového materiálu by byla velká náhoda, kdybych bez použití opravných mechanismů dosáhl shodných výsledků.
 
Chybovost fyzického záznamu u CD a její vliv na kvalitu reprodukce
Již léta se na stránkách populárních periodik, zabývajících se zvukovou technikou, setkáváme s názory na kvalitu zvuku při přehrávání CD. Nacházíme řadu "návodů", jak vylepšit zvuk různými nepříliš důvěryhodnými metodami typu obarvení hran disku, potažení disku barevnou fólií apod. Zapomeňme nyní na problematiku D/A převodníků, které jistě mají určitý vliv na kvalitu reprodukce, a zamysleme se nyní trochu seriózněji nad problematikou optického snímání dat z CD disku, nad chybami, které se mohou při snímání vyskytnout, a nad tím, jak si s nimi poradí dekodér CD přehrávače.
 
Při optickém záznamu dat využívaném u CD, stejně jako u jiných způsobů digitálního záznamu, je vždy třeba počítat s možným výskytem chyb v procesu záznam-snímání. Proto musí být data zabezpečena tak, aby bylo možné případné vzniklé chyby při snímání rozpoznat a pokud možno bezeztrátově eliminovat. Způsoby kódování a zabezpečení dat se zabývá samostatný vědní obor, využívající poměrně složitý matematický aparát, který se však na tomto místě nemůžeme detailněji zabývat. Zjednodušeně řečeno, zabezpečení dat spočívá v prostřídaní po sobě následujících zvukových vzorků (interleaving) a v následném dopočítání jistých přídavných (redundantních) dat. Podstatné je, že data uložená na nosiči, v tomto případě CD disku, jsou vhodným způsobem zabezpečena. Při reprodukci je pak na dekodéru přehrávače, aby v datech rozpoznal případné chyby, aby ukázal na data, která jsou neplatná a aby je (pokud jejich rozsah nepřesáhne možnosti bezeztrátové rekonstrukce) opravil. Pokud je rozsah chyb vyšší než možnosti opravného kódu, není již možné získat původní nezkreslenou informaci. V případě záznamu počítačových dat, např. u CD-ROM, znamená každá neopravitelná chyba definitivní ztrátu informace. Proto jsou data u tohoto systému zabezpečena velmi robustně s vysokým stupněm redundance. Poněkud jiná je situace při záznamu zvukového signálu u CD-DA, kde je redundance asi o 17 % nižší. Obrazem neopravitelných dat jsou u zvukového signálu chybné vzorky, tj. vzorky signálu s nesprávnou hodnotou. Nepřesáhne-li množství chybných vzorků určitý rozsah, je možné při použití vhodně zvolených interpolačních funkcí takové chyby neslyšitelně zamaskovat dopočítáním správných hodnot z předcházejících a následujících platných vzorků.
 
U CD nosiče, na kterém jsou data uložena formou různě dlouhých jamek umístěných ve spirále, se mohou projevit chyby v datech, způsobené stranovou deformcí těchto jamek, jejich časově nepřesnými začátky a konci, nehomogenitami v průhledném polykarbonátu, či v odrazné vrstvě, mechanickými poškozeními polykarbonátu, nečistotami na disku aj. Při vypalování CD-R má na kvalitu záznamu vliv jak kvalita vlastního média (homogenita materiálu, kvalita vylisované "vodící drážky"), tak i vnější vlivy působící při vlastním záznamovém procesu na záznamový systém (vibrace mechaniky, teplota okolí, prach). Zvláště u interních počítačových CD-R mechanik se mohou na kvalitě záznamu významně podílet vibrace celého počítače, způsobené především rotujícími komponenty (pevné disky, ventilátory) a vibrace způsobené nevyváženým, či nevycentrovaným záznamovým médiem - CD-R diskem.
 
Při testování vypálených CD-R jsme se tedy kromě testování poslechem zabývali i kvalitou fyzického záznamu na nosiči. Je-li totiž fyzický záznam bez závad, tzn. že se chyby dat na nosiči nevyskytují vůbec nebo pouze v míře, se kterou si dekodér CD přehrávače bezeztrátově poradí, neměly by se vyskytnout žádné slyšitelné vady, neboť reprodukovaná data jsou identická se zaznamenávaným originálem. Pro testování jsme použili starší, ale velmi spolehlivou a osvědčenou modifikovanou CD mechaniku Philips CDM-2/29 a dekodér SAA-7210, schopný identifikovat veškeré chyby, které se vyskytly v zakódovaném signálu. Ty byly indikovány LED diodami a současně zaznamenány čítačem, připojeným k dekodéru. Výsledek měření chybovosti byl překvapující. U všech vypálených disků zůstal rozsah naprosté většiny chyb v korigovatelné oblasti. Navíc byla chybovost u všech testovaných médií na srovnatelně nízké úrovni. Proto ani neuvádíme tabulku s naměřenými hodnotami. Podle mého názoru tedy nemohou chyby ve fyzické vrstvě posuzovaných médií způsobovat slyšitelné degradace signálu. V případě, že se mezi jednotlivými vypálenými disky při poslechovém testu přesto slyšitelné rozdíly objevily, je třeba jejich příčinu hledat někde jinde v záznamovém či reprodukčním procesu.
 
Pozn. HiFimarkert.cz :
technické parametry, typová označení konkrétních modelů stejně jako zmiňované ceny chápejte pouze ve vztahu k datu vydání článku!
Doprava ZDARMA

Doprava zdarma

Váš košík

Košík je prázdný

Napište nám

... nebo na email: hifimarket (zavináč) hifimarket.cz

Novinky v Hi-Fi marketu

  •  Sledujte Novinky, Zprávy & Tipy na našem Facebooku!

Sledujte naše Novinky na Facebooku

Přihlášení zákazníka

Newsletter - odběr novinek

Doprava na Slovensko