Про технологию HDCD. Настоящие и фейковые HDCD

О формате

HDCD (High Definition Compatible Digital) представляет собой технологию, так сказать, «сверх-кодирования», которая позволяет расширить возможности стандартного формата Audio CD (16 бит, 44.1 кГц), а именно его динамический диапазон. Данные остаются всё в том же формате PCM, 16 бит на семпл, однако при их создании в младшие биты также записывается HDCD сигнатура и служебная информация для расширения динамического диапазона записи. Эти диски будут нормально проигрываться и на оборудовании без поддержки технологии HDCD, но динамический диапазон при этом будет обычным. Декодеры же с поддержкой HDCD будут считывать служебную информацию и выполнять увеличение громкости, когда это необходимо.

HDCD базируется на двух технологиях — Peak Extension и Low Level Extension, которые предназначены для динамического увеличения и уменьшения громкости от -7.5 до +6 дБ. Так как в результате усиления пики сигнала могут выходить за 0 dBFS, декодер обычно выполняет предварительное понижение громкости всей записи на 6 дБ.

Кроме того, стандарт HDCD включает в себя информативный флаг Transient Filter. Он указывает на использование аналого-цифровым преобразователем специального фильтра. Дополнительного декодирования эта технология не требует.

Как проиграть HDCD

Для воспроизведения HDCD я советую использовать foobar2000 с установленным плагином HDCD Decoder. Всё это можно найти на странице foobar2000 + плагины. foobar2000 позволяет легко определить, является ли диск (или рип) HDCD, а также узнать, какие технологии были использованы при его кодировании. Стоит отметить, что в природе очень много дисков, имеющих HDCD сигнатуру, но в которых не используется ни одна из технологий. Это происходит потому, что АЦП, поддерживающие кодирование в HDCD, записывают соответствующую сигнатуру в цифровой поток в независимости от того, использовалась ли в данном случае технология HDCD или нет.

Как отличить HDCD, как определить фейк

Чтобы определить, содержит ли аудио HDCD слой, и является ли оно настоящим HDCD, достаточно добавить трек в плейлист foobar2000, нажать на нем правой кнопкой и выбрать Utilities->Scan for HDCD tracks.

Диск на скриншоте содержит HDCD сигнатуру, но на самом деле является фейковым, т.к. ни одна из технологий не используется.

А вот на этом диске используется Transient filter (Intermittent означает, что фильтр используется выборочно). Но, как я уже сказал, никакого специального декодирования эта технология не требует, а потому данный HDCD тоже можно считать фейковым — без HDCD декодера он будет играть точно так же, как и с ним. Единственное что — если в настройках декодера HDCD включено понижение громкости всех треков с HDCD сигнатурой, с декодером этот диск будет играть тише. Кстати, рекомендую включить уменьшение громкости только для аудио с Peak Extension:

Ну и, наконец, настоящий HDCD:

В данном случае используется технология Peak Extension. Например, если декодировать первый трек без понижения громкости, его пик составит 1.164708 (определяется ReplayGain сканером плеера), что соответствует +1.3 dBFS. Таким образом, без понижения громкости может возникнуть клиппинг.

Как это работает

Проведем небольшое исследование. Выполним декодирование трека с HDCD декодером в формате 32 бита с плавающей точкой (установив галку Enable decode postprocessing), затем без HDCD декодера в формате 16 бит, нормализуем полученные файлы до 0 dBFS и сравним их.

Без применения понижения уровня, средняя громкость обоих треков одинакова. В данном случае имеется ввиду реальная громкость, воспринимаемая на слух. У трека полученного с HDCD декодером пик превышает 0 dBFS на 1.3 dB, давайте попробуем нормализовать оба трека под 0 dBFS.

Теперь, при одинаковом пиковом уровне громкость 16-битного файла получилась больше примерно на 1.7 дБ (т.к. его громкость мы увеличили, а громкость HDCD уменьшили).

А теперь посмотрим, что нам скажет Adobe Audition о динамическом диапазоне данных треков.

Итак, мы действительно видим повышение абсолютного динамического диапазона на целых 19 децибел. Однако обратите внимание: значение Dynamic Range Used практически не изменилось. Это говорит о том, что расширена была динамика лишь небольших участков. Или же было произведено что-то вроде занижения громкости в паузах (в общем-то понижение шумов в паузах имело бы некий смысл). Однако видно, что общая динамика трека осталась практически неизменной. В принципе, это логично, ведь иначе бы запись стала просто по-иному звучать, т.е. испортилась бы задумка звукорежиссера.

А вот Dynamic Range Meter в foobar2000 говорит о повышении актуального динамического диапазона с 7 до 9 дБ.

Кому здесь верить — сказать сложно. После выравнивания громкости обоих треков отличить их между собой в слепом тесте мне не удалось. Впрочем, кое-что прояснил разностный файл источника и декодированного потока (трек Mark Knopfler — Do America). Как вы можете убедиться, он содержит лишь выборочные всплески с широким спектром (почти что транзиенты). Вероятно, они должны каким-то образом улучшать динамику резких звуков, повышая их мощность. Но, опять же, на слух я этого не уловил. Да оно и ясно, ведь запись создавалась из high-res источника, а отличить те же 24 бита от 16 на 99.9% живой музыки невозможно.