قرص صوتي فائق الجودة

قرص الصوت الفائق ( SACD ) هو تنسيق قرص ضوئي لتخزين الصوت تم تقديمه في عام 1999. تم تطويره بشكل مشترك من قبل شركتي سوني وفيليبس للإلكترونيات وكان الهدف منه أن يكون خليفة تنسيق القرص المضغوط (CD).

تتيح صيغة SACD قنوات صوتية متعددة (أي الصوت المحيطي أو الصوت متعدد القنوات). كما أنها توفر معدل بت أعلى ووقت تشغيل أطول من الأقراص المدمجة التقليدية.

صُممت أقراص SACD لتشغيلها على مشغلات SACD. أما أقراص SACD الهجينة، فتحتوي على طبقة صوتية رقمية مدمجة (CDDA)، ويمكن تشغيلها أيضاً على مشغلات الأقراص المدمجة العادية.

طُرح تنسيق الأقراص الصوتية الفائقة (SACD) عام ١٩٩٩، ^{[ ١ ]} ويُعرّف في وثيقة معيار الكتاب القرمزي . تعاونت شركتا فيليبس وكريست ديجيتال في مايو ٢٠٠٢ لتطوير وتركيب أول خط إنتاج للأقراص الهجينة بتقنية SACD في الولايات المتحدة، بطاقة إنتاجية تصل إلى ثلاثة ملايين قرص سنويًا. ^{[ ٢ ]} لم تحقق تقنية SACD نفس مستوى النمو الذي شهدته الأقراص المدمجة في ثمانينيات القرن الماضي، ^{[ ٣ ]} ولم تلقَ قبولًا واسعًا في السوق. ^{[ ٤ ] [ ٥ ] [ ٦ ]}

بحلول عام 2007، لم تُحقق تقنية SACD تأثيرًا يُذكر في السوق؛ إذ اتجه المستهلكون بشكل متزايد إلى تحميل ملفات الموسيقى منخفضة الجودة عبر الإنترنت بدلًا من شراء الموسيقى على أقراص مادية. ^{[ 1 ]} وظلت هناك سوق صغيرة ومتخصصة لتقنية SACD، تخدم مجتمع عشاق الموسيقى . ^{[ 7 ]}

أصدر العديد من الفنانين المشهورين بعضًا من أعمالهم السابقة أو كلها على أقراص SACD. باع ألبوم فرقة بينك فلويد "الجانب المظلم من القمر " (1973) أكثر من 800,000 نسخة بحلول يونيو 2004 في إصداره بتقنية الصوت المحيطي SACD. ^{[ 8 ]} كما أُصدرت أوبرا الروك " تومي" لفرقة ذا هو (1969)، وألبوم " أفالون " لفرقة روكسي ميوزيك (1982) على أقراص SACD للاستفادة من إمكانيات هذه التقنية متعددة القنوات. أُعيد مزج الألبومات الثلاثة بتقنية الصوت المحيطي 5.1 ، وصدرت كأقراص SACD هجينة مع مزيج ستيريو على طبقة القرص المضغوط القياسية.

أصدر بعض الفنانين المشهورين تسجيلات جديدة على أقراص SACD. وقد وصلت مبيعات ألبوم ستينغ " Sacred Love " (2003) إلى المرتبة الأولى في قوائم مبيعات أقراص SACD في أربع دول أوروبية في يونيو 2004. ^{[ 8 ]}

بين عامي 2007 و2008، أعادت فرقة الروك جينيسيس إصدار جميع ألبوماتها الاستوديوية في ثلاث مجموعات أقراص SACD. تحتوي كل مجموعة على مزيجين جديدين: ستيريو و5.1. لم تُضمّن مزيجات الستيريو الأصلية. تستخدم النسخ الأمريكية والكندية تقنية CD بدلاً من SACD.

بحلول أغسطس 2009، أصدرت 443 شركة تسجيلات قرصًا واحدًا أو أكثر من أقراص SACD. ^{[ 9 ]}

العديد من أقراص SACD التي صدرت بين عامي 2000 و2005 نفدت طبعاتها، وهي متوفرة الآن فقط في سوق المستعمل. ^{[ 7 ] [ 10 ]} وبحلول عام 2009، توقفت شركات التسجيلات الكبرى عن إصدار الأقراص بهذا التنسيق بانتظام، واقتصرت الإصدارات الجديدة على شركات الإنتاج الصغيرة. ^{[ 11 ]}

تتمتع أقراص SACD بنفس الأبعاد الفيزيائية للأقراص المدمجة القياسية. وكثافة مساحة القرص مماثلة لكثافة قرص DVD . وهناك ثلاثة أنواع من الأقراص: ^{[ 13 ]}

• هجين : تحتوي أقراص SACD الهجينة على  طبقة SACD بحجم 4.7 جيجابايت ( طبقة HD )، بالإضافة إلى طبقة صوتية CD (الكتاب الأحمر) يمكن قراءتها بواسطة معظم مشغلات الأقراص المدمجة التقليدية. ^{[ 15 ]}
• طبقة واحدة : قرص يحتوي على  طبقة SACD واحدة بسعة 4.7 جيجابايت.
• قرص مزدوج الطبقات : قرص يحتوي على طبقتين من نوع SACD، بسعة إجمالية 8.5  جيجابايت، ولا يحتوي على طبقة CD. يمكن لأقراص SACD مزدوجة الطبقات تخزين بيانات أكثر بمرتين تقريبًا من أقراص SACD أحادية الطبقة. وكما هو الحال في معظم أقراص DVD مزدوجة الطبقات، يتم ترميز البيانات في الطبقة الأولى من الداخل إلى الخارج، بينما يتم ترميز البيانات في الطبقة الثانية بدءًا من نقطة نهاية الطبقة الأولى وحتى الجزء الداخلي من القرص.

بخلاف الأقراص الهجينة، فإن أقراص SACD أحادية الطبقة وثنائية الطبقة غير متوافقة مع مشغلات الأقراص المدمجة التقليدية ولا يمكن تشغيلها عليها.

يبلغ معدل تسجيل SACD ستيريو غير المضغوط 5.6 ميجابت/ثانية ، أي أربعة أضعاف معدل الصوت الستيريو لـ Red Book CD. ^{[ 13 ]} 

تتضمن الإصدارات التجارية عادةً مزيجًا صوتيًا محيطيًا (خمس قنوات كاملة النطاق بالإضافة إلى قناة LFE متعددة القنوات) ومزيجًا ستيريو (قناتين) على طبقة SACD. تحتفظ بعض الإصدارات المعاد إصدارها بمزيجات التنسيقات متعددة القنوات السابقة (من الأمثلة على ذلك المزيج الرباعي لعام 1973 لـ Tubular Bells لمايك أولدفيلد ، وتسجيل ستيريو ثلاثي القنوات لعام 1957 لأوركسترا شيكاغو السيمفونية لـ Pictures at an Exhibition لموسورجسكي ، والذي أعيد إصداره على SACD في عامي 2001 و2004 على التوالي).

قراءة القرص

تتميز العدسات الموضوعية في مشغلات الأقراص المدمجة التقليدية بمسافة عمل أطول، أو بُعد بؤري أطول ، من العدسات المصممة لمشغلات أقراص SACD. في مشغلات أقراص DVD وBlu-ray وUltra HD Blu-ray المتوافقة مع أقراص SACD، يُستخدم ليزر DVD الأحمر لقراءة أقراص SACD. هذا يعني أنه عند وضع قرص SACD هجين في مشغل أقراص مدمجة تقليدي، يمر شعاع الليزر بالأشعة تحت الحمراء عبر طبقة SACD وينعكس عن طبقة القرص المدمج على مسافة 1.2 مم، مما يؤدي إلى عدم وضوح طبقة SACD. عند وضع القرص نفسه في مشغل SACD، ينعكس الليزر الأحمر عن طبقة SACD (على مسافة 0.6 مم) قبل أن يصل إلى طبقة القرص المدمج. في المقابل، إذا وُضع قرص مدمج تقليدي في مشغل SACD، سيقرأ الليزر القرص كقرص مدمج عادي لعدم وجود طبقة SACD. ^{[ 13 ] [ 16 ]}  

فيما يلي معايير جودة الصوت التي يمكن تحقيقها بواسطة تنسيقات Red Book CD-DA و SACD مقارنةً بحدود السمع البشري:

قرص مضغوط

النطاق الديناميكي: 90  ديسيبل؛ ^{[ 33 ]} 120  ديسيبل (مع التذبذب المُشكَّل )؛ ^{[ 34 ]} نطاق التردد: 20  هرتز - 20 كيلو هرتز ^{[ 12 ]}  

SACD

النطاق الديناميكي: 105  ديسيبل؛ ^{[ 12 ]} نطاق التردد: 20  هرتز - 50 كيلو هرتز ^{[ 13 ]}  

السمع البشري

النطاق الديناميكي: 120  ديسيبل؛ ^{[ 35 ]} نطاق التردد: 20  هرتز - 20 كيلو هرتز (شخص شاب)؛ 20 هرتز - 8-15 كيلو هرتز (شخص بالغ في منتصف العمر) ^{[ 35 ]}     

في سبتمبر 2007، نشرت جمعية هندسة الصوت نتائج تجربة استمرت عامًا كاملًا، طُلب فيها من مجموعة متنوعة من المشاركين - بمن فيهم مهندسو تسجيل محترفون - التمييز بين مصادر الصوت عالية الدقة (بما في ذلك SACD و DVD-Audio ) وتحويل صوتي من قرص مضغوط (44.1  كيلوهرتز/16 بت) لنفس المادة المصدرية، وذلك في ظل ظروف اختبار مزدوجة التعمية . من بين 554 محاولة، كانت هناك 276 إجابة صحيحة، أي بنسبة نجاح بلغت 49.8%، وهي نسبة تُقارب 50% التي كان من المتوقع الحصول عليها بالتخمين العشوائي فقط. ^{[ 36 ]} عندما ارتفع مستوى الإشارة بمقدار 14 ديسيبل أو أكثر، تمكن المشاركون في الاختبار من اكتشاف مستوى الضوضاء  الأعلى لحلقة الصوت بجودة القرص المضغوط بسهولة. وعلق الباحثون على ذلك قائلين: ^{[ 37 ]}

من الصعب الآن استخدام النتائج السلبية لإثبات عدم إمكانية سماع أي ظاهرة أو عملية معينة. يبقى احتمال ضئيل أن يكشف نظام مختلف أو أذنان أكثر حساسية عن وجود فرق. لكننا جمعنا بيانات كافية، باستخدام أنظمة ومستمعين متنوعين وذوي قدرات عالية، لنؤكد أن عبء الإثبات قد انتقل الآن. لذا، يجب دعم الادعاءات الأخرى بأن ترميز 16/44.1 الدقيق يُضعف إشارات عالية الدقة بشكل مسموع باختبارات مزدوجة التعمية مضبوطة بدقة.

بعد الانتقادات التي وُجهت إلى نتائج الدراسة الأصلية المنشورة لعدم كفايتها من حيث التفاصيل، نشرت جمعية هندسة الصوت (AES) قائمة بأجهزة الصوت والتسجيلات المستخدمة خلال الاختبارات. ^{[ 38 ]} ومنذ دراسة ماير-موران عام 2007، ^{[ 39 ]} نُشر ما يقارب 80 دراسة حول الصوت عالي الدقة، وشمل نصفها تقريبًا اختبارات عمياء. وقد أجرى جوشوا ريس تحليلًا تجميعيًا لعشرين من الاختبارات المنشورة التي تضمنت تفاصيل وبيانات تجريبية كافية. في ورقة بحثية نُشرت في عدد يوليو 2016 من مجلة AES، ^{[ 40 ]} ذكر ريس أنه على الرغم من تباين نتائج الاختبارات الفردية، وأن التأثير كان "ضئيلاً ويصعب رصده"، إلا أن النتيجة الإجمالية كانت أن المستمعين المدربين استطاعوا التمييز بين التسجيلات عالية الدقة ونظيراتها على الأقراص المدمجة في ظل ظروف معماة: "بشكل عام، كانت هناك قدرة ضئيلة ولكنها ذات دلالة إحصائية على التمييز بين الصوت ذي الجودة القياسية (44.1 أو 48 كيلوهرتز، 16 بت) والصوت عالي الدقة (أعلى من الجودة القياسية). وعندما تم تدريب المشاركين، أصبحت القدرة على التمييز أكثر أهمية بكثير." وأشار هيروشي نيتونو إلى أن نتائج ورقة ريس أظهرت أن القدرة على التمييز بين الصوت عالي الدقة والصوت بجودة الأقراص المدمجة كانت "أفضل بقليل من الصدفة". ^{[ 41 ]}

أظهرت مقارنة صيغتي DSD وPCM عالية الدقة نتائج متضاربة. فقد أفادت اختبارات استماع مزدوجة التعمية أُجريت عام 2004 بين  تسجيلات DSD وPCM ذات 24 بت و176.4 كيلوهرتز، أنه لم يُلاحظ أي فرق يُعتد به إحصائيًا بين المشاركين في الاختبار. ^{[ 42 ]} ويستمر مؤيدو DSD ومصنّعو الأجهزة في التأكيد على تحسّن جودة الصوت مقارنةً بصيغة PCM ذات 24 بت و176.4  كيلوهرتز. ^{[ 43 ]} ووجدت دراسة أُجريت عام 2003 أنه على الرغم من استجابة التردد الممتدة لكلا الصيغتين، لم يتمكن الناس من التمييز بين الصوت الذي يحتوي على معلومات أعلى من 21  كيلوهرتز والصوت الذي لا يحتوي على هذه المعلومات عالية التردد. ^{[ 44 ]} إلا أن دراسة أجراها ماروي وآخرون عام 2014... ووجد أنه في ظل ظروف التعمية المزدوجة، كان المستمعون قادرين على التمييز بين تنسيقات التسجيل PCM (192  كيلو هرتز / 24 بت) و DSD (2.8  ميجا هرتز) أو DSD (5.6  ميجا هرتز)، مفضلين الخصائص النوعية لـ DSD، لكنهم لم يتمكنوا من التمييز بين تنسيقي DSD. ^{[ 45 ]}

في عام ١٩٩٩، طُرح مشغل سوني SCD-1 بالتزامن مع إطلاق تنسيق SACD، بسعر يقارب ٥٠٠٠ دولار أمريكي ( ما يعادل ٩٧٠٠ دولار أمريكي في عام ٢٠٢٥ ). ^{[ ٤٦ ]} كان وزنه يزيد عن ٢٦ كيلوغرامًا (٥٧ رطلاً؛ ٤.١ حجرًا) وكان يشغل أقراص SACD ثنائية القنوات وأقراص Red Book CD فقط. تقدم شركات تصنيع الإلكترونيات، بما في ذلك أونكيو ، ^{[ ٤٧ ]} ودينون ، ^{[ ٤٨ ]} ومارانتز ، ^{[ ٤٩ ] [ ٥٠ ]} وبايونير ، ^{[ ٥١ ] [ ٥٢ ]} وياماها ، ^{[ ٥٣ ]} مشغلات SACD أو كانت تقدمها. وقد صنعت سوني مشغلات SACD للسيارات ^{. [ ٥٤} ]  

من أجل تشغيل محتوى SACD رقميًا دون أي تحويل، يمكن لبعض المشغلات توفير مخرج يحمل تدفقات مشفرة من DSD، إما عبر IEEE 1394 ^{[ 55 ]} أو بشكل أكثر شيوعًا، HDMI . ^{[ 56 ]}

لا يُسمح لمشغلات SACD بتقديم مخرج يحمل دفق DSD غير مشفر. ^{[ 57 ]}

كان الجيلان الأولان من جهاز ألعاب بلاي ستيشن 3 من سوني قادرين على قراءة أقراص SACD. بدءًا من الجيل الثالث (الذي طُرح في أكتوبر 2007)، أُزيلت خاصية تشغيل أقراص SACD. ^{[ 58 ]} مع ذلك، تدعم جميع طرازات بلاي ستيشن 3 تشغيل أقراص DSD. كان بلاي ستيشن 3 قادرًا على تحويل صوت DSD متعدد القنوات إلى صوت DTS مضغوط بمعدل 1.5  ميجابت/ثانية لتشغيله عبر منفذ S/PDIF باستخدام برنامج النظام 2.00 . أُزيلت هذه الميزة في الإصدار اللاحق. ^{[ 59 ]}

طرحت العديد من العلامات التجارية (معظمها من الفئة الراقية ) مشغلات أقراص بلو راي وأقراص بلو راي فائقة الوضوح التي يمكنها تشغيل أقراص SACD. ^{[ 60 ]}

يمكن تشغيل صور أقراص SACD بشكل غير رسمي على جهاز الكمبيوتر باستخدام مشغل الصوت المجاني foobar2000 لنظام التشغيل Windows ، وذلك باستخدام إضافة SACDDecoder مفتوحة المصدر . ^{[ 61 ]} كما يدعم برنامج الموسيقى Audirvana لنظام macOS تشغيل صور أقراص SACD. ^{[ 62 ]}

• قرص مضغوط رقمي دي إس دي
• قرص مزدوج
• قرص مضغوط ذو دقة موسعة (XRCD)
• متوافق مع تقنية الوضوح العالي الرقمي (HDCD)
• الجدول الزمني لتنسيقات الصوت

• جانسن، إي.؛ ريفمان، د. "القرص المضغوط الصوتي الفائق: مقدمة". مجلة معالجة الإشارات، IEEE المجلد 20، العدد 4، يوليو 2003، الصفحات  83-90.

• قرص الصوت الفائق المضغوط: مقترح تقني ، سوني (ملف PDF مؤرشف)
• موقع SA-CD.net: مراجعات لإصدارات أقراص SACD ومنتدى للنقاش.