0 把数字刻在金属上
“于是他们告诉我,基于现代科学在各个学科最先进的理论和技术,根据大量的理论研究和实验的结果,通过对大量方案的综合分析和比较,他们已经得出了把信息保存一亿年左右的方法,他们强调,这是目前已知的唯一可行的方法,它就是——”罗辑把拐杖高举过头,白发长须舞动着,看上去像分开红海的摩西,庄严地喊道,“把字刻在石头上!”
——《三体Ⅲ·死神永生》掩体纪元67年,冥王星
自1979年7月1日推出世界上第一台随身听TPS-L2开始,索尼不仅创造了一个产品系列,更引领了一种“随身听”的文化,在之后的十多年里,磁带式Walkman凭借其便携性和时尚感风靡全球,至1998年,Walkman系列在全球的销量已突破2.5亿台,成功开创了“个人移动音乐”的新时代,创造了独特的耳机文化,其低廉的价格、良好的性能,也成为无数人学习外语和接触流行音乐的“启蒙老师”。那个年代,大街小巷的音像店里,最显眼的柜台位置都摆满了各式各样的磁带。
就在磁带产品如日中天的时候,Sony株式会社社长的大贺典雄敏锐地洞察到磁带产品的下滑趋势,决定推出一种可以取代磁带的音乐介质。正巧,地球另一端的荷兰公司飞利浦,向Sony介绍了一个新的产品:Compact Disc。
早在1972年,飞利浦就向世人展示了一种新型音频介质——镭射影碟,它的技术被飞利浦称为“Video Long Play”(VLP),VLP影碟看起来就像是一种与黑胶唱片差不多大的光盘,但使用的是一种模拟格式来存储音频和视频内容。接下来的几年,飞利浦将本来30多厘米的大光盘收缩至直径为11.5厘米,并能存储60分钟的立体声音频,同时确定了项目名称为“Compact Disc”,也就是现在我们所称“CD”的全名。

由于受到媒介的限制,以模拟格式在光学影碟上录制的音频很容易出现漏码的问题,无法达到想要实现的保真度。因此,Sony的工程师们迅速转向使用一种数字音频信号——通过恰当的数学错误纠正的算法,他们能掩盖光盘音频播放中任何不完美的地方。正是基于这个真正创新,Sony推出了自己版本的光盘技术,并独立开发数码音响。1974年初,Sony的第一台PCM(脉冲编码调制)录音机“X-12DTG”对外发表,拉开了数字声音历史的帷幕。[1]

接下来,飞利浦与Sony通过多次交涉,在对比特率和盘面容量两大问题进行讨论确定后,共同向国际数字音频光盘协会(DAD)提出CD的规格议案。
比特率,是指将模拟声音信号转换成数字声音信号后,单位时间内的二进制数据量,比特率越高,数据量越大,这是间接衡量音质的一个指标。当时14比特较容易实现,而16比特无论在技术上还是价格上都被认为是一大难题,飞利浦公司主张采用14比特,而Sony为了能够创造出即使到了21世纪也能够通用的系统,坚决主张应该挑战并采用16比特,可见当时的Sony还是非常具有进取心和战略眼光。
盘容量(以及盘面大小),飞利浦建议采用适合于欧洲市场上的汽车音响系统的11.5厘米的直径,其录制容量为60分钟。而Sony认为“难以放入贝多芬第九交响乐的唱片是不完整的,如果被消费者认定为不具合理性,那么这种产品就毫无意义。”Sony看到了这一产品作为音乐软件的市场潜力,他们的主张最后得到了通过。
最终,我们现在看到的CD的规格就此定了下来:直径为12厘米,厚1.2毫米,频率为44.1KHz,比特率为16比特,光盘所能容纳的时间为74分钟——这是完整播放贝多芬D小调第九交响曲所需要的时间长度。有趣的是,这两家公司以荷兰一毛钱硬币的尺寸确定了光盘内孔的直径,颇有“马屁股的宽度决定火箭直径”的异曲同工之感。飞利浦提供了基于硬件的支持——光盘盘片制造技术和激光读取刻录技术;而索尼则专注于软件编码的成形——由声音信号转变的电信号,再通过PCM编码形式存储于一张光盘上。[2]
1982年8月17日,飞利浦在德国汉诺威附近的兰根哈根建立了Polydor压盘工厂压制了全球首张商业CD:ABBA乐队的专辑《The Visitors》,不幸的是,在该专辑发售后不久,ABBA乐队宣告解散。

CD这种唱片形式一经面世立刻风靡世界,人们惊呼原来唱片可以在做到如此之小的同时容纳这么大量的音乐,而过去最先进的黑胶唱片,一面也就是25分钟而已。不但如此,CD唱片反复使用音质不会有任何下降,体积小巧,易于保存,音质上纯真细腻,迅速取代唱片和磁带,成为新一代的音乐载体广为流传,这一流传就是40年。有记录显示,迄今为止全球共卖出的CD约为2500亿张。之后,又成为了计算机行业标准的程序和数据分发介质和渠道。

随着技术的不断发展和更新,光介质后续又发展出:可反复多次改写的CD-RW、单面容量达到4.7G的HD-CD、以及单盘容量高达25G以上的蓝光BD-ROM等技术,Sony还为PSP特地配套开发了UMD光盘,采用了光盘与碟套一并插入PSP进行游戏的设计(参照MD的做法),为防止盗版和保证该项技术的独占权,UMD光盘只有只读格式,使用128BIT AES加密技术,而且所有UMD光盘只由SONY独家生产技术不外流,市场上没有任何UMD空白盘或者UMD刻录机出售。
无论哪种技术,原理上都是利用激光照射光盘上记录信息的“坑”反射后形成0或1的信号来完成的。“坑”的形成是利用花菁(Cyanine)、酞菁(Phthalocyanine) 及偶氮(AZO)等有机染料烧录后产生不同的反射率形成的,而反射层的材料为纯度为99.99%的纯银金属。所以可以说CD技术就是在金属上刻上很多个0和1。


马未都在《百家讲坛》的陶瓷篇中提到过一个概念,仅仅从盛器的材质变化,就能够展现出中华文明的发展脉络和生产力的演进路径,从玉器、漆器到铜器、陶器,最后到瓷器(以及现代使用更多的玻璃和塑料),原材料越来越复杂,加工工艺要求也越来越高,而质量和价格越来越平民。但是新材料的出现并不是完全替代了旧材料。
同样的,人类记录信息的介质,也有类似的发展演变历程:从结绳记事到甲骨刻字,到使用竹简和锦帛,伟大的东汉发明了纸,进入现代之后渐渐地被电子设备替代了。也同样的,磁带、光盘、磁盘和固态硬盘仍然都有各自活跃和擅长的领域,可预见的将来仍然会继续被广泛使用。
1 MiniDisc的惊艳登场
Walkman可能是很多80后拥有的第一个消费级个人电子产品。
在CD光盘商业化之后2年的1984年,Sony推出了全球首台便携式CD播放器——Discman D-50(后统称为CD Walkman),将音乐体验从“模拟时代”推向了“数字时代”。CD播放器全面优于磁带播放器,体积小巧、方便存放、无需倒带、音质清澈,几乎永远不会因为播放磨损造成音质下降。根据美国唱片业协会的数据,CD的销量在1992年首次超过了磁带,标志着CD从一个小众的高端产品,正式成为了市场的主流选择。
虽然CD取得了巨大的商业成功,但它们终究还是一种只读介质,受制于光盘尺寸的播放器作为个人移动电子消费产品来说,也仍然显得太大了,同时,在移动中因震动导致的跳音问题也困扰着不少用户。因此,大贺典雄希望制造一种可以写入的产品,一种能够拥有录放功能继而完全取代磁带的碟片。在CD诞生十年之后,Sony在磁光碟的基础上于推出了下一代音乐存储介质:MiniDisc,也就是MD。

MiniDisc采用的是一种叫“磁光碟”的技术,磁光碟(magneto-optical disc, MO disc)技术是传统的磁盘技术与现代的光学技术结合的产物,利用激光与磁场相互作用进行信息存储,以磁性薄膜为记录媒介(相当于“纸”),通过激光束替代传统磁记录中的磁头进行数据读写(相当于“笔”),兼具光存储的高密度特性与磁存储的可重写优势。磁光记录和磁记录的不同点在于“笔”的那部分,磁记录中的“笔”是磁头,而磁光记录中的“笔”则是光头。磁光盘的刻录原理确实非常精妙,它结合了激光加热与磁场翻转,是一种典型的热磁写入(Thermomagnetic Recording)技术。[3]
刻录原理:居里点写入。
居里点(Curie Point)是磁性材料的一个关键物理特性:当温度低于居里点时,材料具有强磁性(铁磁性);当温度高于居里点时,材料的磁性会瞬间消失(变为顺磁性),变得像“软柿子”一样可以被外部磁场轻易改变。磁光盘的记录层通常使用稀土-过渡金属合金(如钆铁钴,GdFeCo),其居里点温度通常设计在150°C-200°C 之间。
磁光盘的刻录过程比普通光盘复杂,因为它需要激光和磁头协同工作:
- 激光加热(烫软):刻录机的激光束聚焦在盘片的微小区域上,在极短时间内(纳秒级)将记录层加热到居里点以上(例如180°C)。此时,该点的磁性消失,磁畴(代表0或1的小磁块)的排列方向变得“不确定”。
- 磁场翻转(印刻):就在材料被加热的瞬间,磁头施加一个弱磁场(通常只有几百奥斯特)。由于材料此时处于“无磁性”的顺磁状态,这个弱磁场足以轻松地将磁畴的极性(N/S极方向)按照数据信号(0或1)翻转过来。
- 快速冷却(定型):激光脉冲结束后,该点温度迅速降至居里点以下。磁性恢复,但磁畴的极性已经被“锁定”为刚才磁头设定的方向。数据就这样被永久地“冻”在了盘片上。
读取原理:克尔效应(Kerr Effect)。
简单来说,克尔效应就是当一束线偏振光照射到磁性材料的表面时,反射光的偏振方向会发生微小的旋转。这个旋转角度的大小和方向,直接取决于材料表面磁场的极性(N极还是S极)。
盘上的数据是用磁畴的“上”或“下”来记录的(就像无数个微小的条形磁铁竖着排列)。读取时:
- 激光器发出一束线偏振光照射盘面。
- 光反射回来时,偏振方向会根据磁畴的极性发生微小的“克尔旋转”。
- 探测器通过分析这个旋转角度的正负,就能判断出磁畴是代表“0”还是“1”。
磁光盘技术是科学原理的“集大成者”,它把看似不相关的几个领域巧妙地串联了起来:
- 热力学(加热):利用激光把材料加热到居里点,让它暂时“失去抵抗”。
- 电磁学(写入):利用外部磁场在材料“软化”时写入数据。
- 光学(读取):利用光的偏振特性(克尔效应)非接触地读取磁性数据。
与CD-RW/DVD-RW的相比虽然都用了激光加热,但刻录和读取原理本质不同:CD-RW/DVD-RW:改变的是材料的晶态(晶态/非晶态)。读取时,利用反射率的差异来判断0和1。而磁光盘之所以被认为比CD-RW/DVD-RW更稳定、寿命更长(号称50-100年),正是得益于这种热磁写入机制:
- 高稳定性:在常温下,磁光材料的矫顽力(抵抗磁场翻转的能力)极高,普通磁场根本无法改变数据。只有被激光加热到居里点后,它才“听磁头的话”。这保证了数据在常温下极难被意外擦除或磁化干扰。
- 高密度:由于激光可以聚焦到极小的光斑,磁光盘可以实现比传统软盘高得多的存储密度。
1991年5月,一种崭新的存储介质产品——MD宣告诞生,碟片的规格被定制为直径64mm,录音时间74min,与一张CD相同,但面积仅为CD碟片的1/4。此外,ATRAC数字音频压缩技术也应运而生,MD的音质直逼CD,虽然MP3也号称CD音质,但在当时比起MD差得多,远不能满足发烧友的要求。MD的误码校正采用CIRC,与CD唱片一样,具有数码音频设备所有的优异性能,如频响宽、信噪比高、失真度极低、动态范围宽等。为了确保最终产品的便携性能,减少携带过程中因震动造成的跳曲,一项基于半导体介质的防震记忆技术也被同时开发出来。这些技术的突破使未来的MD结合了磁带的可录制性、CD的高音质、高速随机播放和快速查找等优点。
1992年11月,Sony MD的全线产品在日本上市,同时海外市场的销售也蓄势待发。第一部MD录放随身听——MZ-1、第一部单放MD随身听——MZ-2P、首次发售的MD录音盘片——MDW-60和88种由SEM(SONY Music Entertainment)发行的MD碟片摆放在了日本各大商店的货架上。1993年,MD的音频、视频和文字记录标准制定,1994,MD的图像标准制定,MD正式登上了历史舞台。在1995年,MD硬件的年销量达到100万台,1998年达到500万台。[4]

10 跨时代的产品:Sony MZ-R900
2000年9月,Sony发售了一款传奇的可录放MD产品:MZ-R900,这款据有历史意义的产品也是世界上第一台支持MDLP的MD机,在美版和欧版上还增加了G-PROTECTION(G防震)功能。

R900主机大小为78.2×72.0×17.1mm,这几乎只比MD盘(70×67.5×5mm)大一圈,重94g(含电池全重120g),相当轻巧。机身采用镁合金外壳,科技感拉满的银色拉丝漆面,手感顺滑,透着金属的高冷。机身正面上部采用长条形LCD屏幕,下面的金属物理按键设计得非常小巧。主要按键全在机身正面,机身背面只有同步录音键及HOLD键。


机身左右两边都采用“jog dial”旋钮式按键,左边是菜单及上下选择键,右边是播放和快进后退键,这种滚轮和按键结合的操控方式在当年是高档产品的象征,也是Sony的专利技术,至今Sony在电脑等产品中仍在使用。


MD盘的出口在机身上方,采用“一键弹出”式设计,换碟方便快捷。

R900机身右侧提供了一个耳机输出和线控一体化接口,可以直接插入3.5mm耳机或线性输出,也可以连接线控。另外一个红色的接口用于麦克风输入,而白色接口则是光纤和线性输入共享。搭配当年Sony提供的微型立体声麦克风,R900这样的MD还可以提供非常好的外录效果。

R900采用了新型棒状液晶线控,在保留经典旋转控制播放快进的基础上,增加了抽拉式线控头,拉出时,旋转控制的就是音量增减,可以说是集外观、交互一体的完美设计,物理旋钮的盲操体感极佳,基本不会误操作。


底部是外挂电池盒接口和外置电源线接口。

仅仅这些工业设计,还不足以使R900成为一代经典。与前作相比,R900首次支持ATRAC3编码,可以将更高压缩率的音频存储在普通MD碟片内,Sony将其命名为”MDLP”(MiniDisc Long Play)。在录音时,SP代表标准模式,而LP2和LP4是指可以将一张74分钟的碟片录制2倍或4倍于这个时长内容的模式,这个使之成为杀手级的产品。当然,压缩率越高,声音受损的程度也越大,使用LP2模式录音时还能够媲美标准规格SP的音质,LP4听感则明显劣化,更适用于会议录音或纯语音记录用途。MDLP唯一也是致命的问题,它是Sony自己推出的标准,在其他品牌的机子上都不支持,严重影响了推广使用范围。
已是MD单放机上标配的”Digital Sound Preset(数码音质微调)”也是首次在R900录放机上配备,相较以往两段式Bass切换功能,DSP可以针对Treble(高音)/Bass(低音)都进行+4~+3的8阶段微调,最大组合出64段的音质调整并设定2个个人记录。有8段高音、8段低音可供选择,R900在音质方面有了较大的改善,通过调整SOUND模式,可以调出适合自己口味的高、低音组合[5]。
另外该机内存可生成“曲目库”形式,存储600个通用字符,迅速编辑成曲号、曲名、碟名、曲目特性等内容信息。“个人碟片信息存储”可存储20个碟片播放时的数字音效设置,包含预存的64种不同的频响组合。7级播放速度调控非常适于语言学习和特殊场合用途。持续160秒的读取缓冲在播放高密度记录的LP4模式碟片时抗震效果显著。
R900使用一节镍氢口香糖电池,但也支持在底部通过外挂电池盒的方式同时使用5号电池供电,在还没有大容量锂电池的时代,这个也算是相当为用户着想的兼容设计方式。R900采用32bit RISC处理器以及引入0.18μm的省电LSI,并针对光学组件、信号增幅、电源等使用新开发的IC,并将光盘转速提升约3倍以缩短读取时间,持续160秒的读取缓冲在播放高密度记录的LP4模式碟片时抗震效果显著。致力于这些节能工程的努力,R900的续航得到极大的提升,相交前作MZ-R90/91,分别提升Play 180%(53hrs)/REC 130%(19hrs),LP4模式下可以高达Play 66/REC 30hr的续航,是当时世界上最长放/录的MD机型。
| ▶ ● | NH-14WM | AA x 1 | Both |
|---|---|---|---|
| SP | 21 8 | 30 7 | 53 19 |
| LP2 | 23 10.5 | 35 10 | 60 26 |
| LP4 | 26 13 | 38 14 | 66 30 |
| Full Charge Time | 3.5 | - | - |
总结:R900在保持与上一代世界最小机身规格R90几近相同的大小下,增加了MDLP三种模式,加上各种新功能,性能与操作几乎达到无懈可击的高度,成为了划时代的十项全能旗舰机型。众多索粉们已经迫不及待地想看看Sony接下来能端出什么样的黑科技新产品了……
11 与MP3的相爱相杀
正在Sony醉心研究MD技术,绞尽脑汁想着将各种黑科技一股脑儿的压缩到这个香烟盒大小的机子中时,隔壁邻居韩国式韩公司,在1998推出了全球首台MP3播放器——MPman F10,这台由下岗再就业的前三星工程师Moon主导开发,使用闪存技术的便携式数字音乐播放器,大小为70×90×16.5毫米,重量65克,约等同于四张叠放的1.44MB软盘大小,带有一个小的LCD平面,可进行歌曲名称显示,存储空间为可怜的32MB,只能存储8首歌曲,通过电脑的并行接口进行数据传输,传输速率根据接口模式不同在40KB/秒至300KB/秒之间,依靠两节镍氢电池供电,可维持约8小时的播放时间。这个连名字都是取意于“MP3”与“WALKMAN”的结合的初代产品,初衷是为了让使用者从收费音乐网站下载歌曲,却没想到,却打开了盗版音乐的潘多拉魔盒。

1998年5月份,MPMan F10播放器正式开始量产,1998年夏季,MPMan F10播放器进入美国和欧洲市场,初始定价为250美元,但是很快被Diamond Multimedia公司推出的200美元Rio PMP300播放器给打败,因为PMP300主打的买点就是可以免费下载音乐,这款巴掌大的MP3播放器,在上市后的三个星期内,就畅销5万多台,使得大多数人错误地认为Rio PMP300播放器是世界上第一台MP3播放器。

Rio PMP300播放器是在1998年9月正式公布的,但在10月8日,美国RIAA协会(美国唱片工业协会)宣称PMP300播放器违反了“1992年美国录音法”(1992 US Home Recordings Act)。随后,Rio PMP300播放器不得不通过MP3.COM进行歌曲的下载。但接着RIAA便要求Rio PMP300播放器停止在市场上出售。在同年12月份,DiamondMultimedia公司反诉RIAA协会,称RIAA试图阻止数字音乐市场的增长。结果,法院判定Rio PMP300播放器并没有违反1992年美国录音法。虽然RIAA继续上诉,但法院还是认定Rio PMP300播放器并不是一款录音设备,不在“1992年美国录音法”范围之内。
1999年8月份,Diamond Multimedia公司和RIAA最终达成了调解协议,当时Rio PMP300播放器也已是家喻户晓,互联网用户也可通过P2P开始在网络上共享MP3音乐[6]。
这个时间的MP3虽然具有自身独特的优势,但是整体上还是无法全面超越MD,相较PC硬盘的价格来看,当时在大陆闪存的售价高得离谱。直到2001年,某个水果公司发布了一款新的产品,口号是“能把1000首歌装进口袋”,虽然价格高达399美元,但是后面的事情大家都知道了,光看颜值就知道谁是“主角”了……

100 机械播放器的巅峰,也是终局
“人总是会遇到某些人,然后就被惊艳了一生。因此,银河的历史又翻开了新的一页。”
——《银河英雄传说》田中芳树
R900是Sony同一代MD随身听中的顶级型号,在此之后Sony还发布过R909,加入了Type-R信号处理器,主要作用是补偿有损压缩带来的听感上的不足。

而在此之后,首款NetMD N1上市。

正如淘汰MP3播放器的不是MP4播放器而是智能手机,真正终结机械式播放器的不是更高密、更廉价的新式存储介质,而是互联网。流媒体以降维打击的方式,再次颠覆了人们享受音乐的方式。
但是,华丽而不失简约的外表,不凡的性能和音质,价格不菲的售价,Sony的MD代表了那个时代电子消费品大潮中王(bi)者(ge),从1992年到2016年的15年间,Sony推出了百余款MD随身听播放机,从一个大大的笨家伙,逐步进化为小巧精致的机械艺术品,直至今日,仍有发烧友以收藏这些过期、小众的老古董作为自己的爱好。
101 后记
最成功的社会是那些允许最大程度个人自由和创造力的社会。
The most successful societies are those that allow for the greatest degree of individual freedom and creativity.
——弗朗西斯·福山
2000年高考结束,刚进入大学,手上攒了一点闲钱,由于大一规定寝室不能带入电脑,课余生活略感枯燥(已经把小学时的FC带到寝室完了个遍),一来二去,就想搞一个Walkman听听音乐、评书、相声。在高强度、长时间的网上冲浪并比较了各种产品和参数优劣之后,最终选中了Sony的MD。于是在次年一个晴朗的周末,从已经不记得哪个电子商场里,花了大约2500以上软妹币买回来这一跨时代的产品:Sony MZ-R900,和5张MD空白盘,以及一根可充电口香糖电池。



25年以后,再次翻出我的MZ-R900,在万能的X宝上买了2根国产兼容口香糖电池,银光闪闪的R900重新复活。当晚夜跑,再次戴上MD的耳机,传来齐秦《外面的世界》,一瞬间仿佛回到了25年前,年少时的对生活和未来充满的热情和憧憬,也再次从记忆深处被唤醒……
个人电子消费品经历过初期的百家争鸣、百花齐放之后,逐渐趋于统一,然后被颠覆、取代、淘汰。功能性手机如是(详细可以参见本博旧文:Nokia The Very Beginning of Game Phone),随声听、掌机、PDA……也是,这有点类似福山在那广(chou)为(ming)人(zhao)知(zhu)《历史的终结和最后之人》中的预言,个人消费类产品的现代化要求发展技术科技,科学技术的普遍化推动经济实现效益最优化,通过市场经济的大手,最后都会殊途同归于一个“终结”的设计方案。福山的历史终结论已经被自己给“终结”了,在Sony、Nokia、Apple、Nintendo等身上,同样的事情也在继续地发生着……
我们这些珍藏着MD的老登,还怀着一个梦想,哪天能够再看到各式各样让人惊艳的产品和设计,触动我们源自内心的惊喜和赞叹。




一枝独秀不是春,百花齐放春满园。
参考资料
[5]:R900 MD Walkman 便携式MD播放机音质测评报告