中国的电子技术及产品基本都是跟随国外的,这是业界都了解的事实,但也曾出现过引领世界的产品,虽然短暂,如昙花一现,也值得回忆,这就是VCD。VCD是Video Compact Disc的缩写,也就是播放视频的光盘。要讲VCD,需要从CD开始讲起。
一、前世:
CD是Compact Disc的缩写,一般称为光盘或激光唱片,最初主要是为了播放音乐而开发的。很多人都知道爱迪生发明了留声机,是把声音记录在一个滚筒上,经过很多人的不断改进,发展为唱片,通过一个与唱片接触的机械唱针探知唱片上的凹凸变化,并把这种振动变成声音播放出来。唱片留声机一度非常流行,形成那个时代的时尚,很畅销。
但唱片需要使用与其有机械接触的唱针来感知,时间长了,就会造成唱片的磨损,一般播放几十次就会造成明显划痕,很难播放上百次,寿命比较短。与唱片接触的唱针也容易磨损,一般寿命也就百小时左右,使用时间长了也需要更换。虽然后来有了电子放大,可以放大小的振动,通过减小唱针对唱片的压力以减小磨损,但机械的接触方式是本质弱点。后来发明了激光,使用弱的激光束打在唱片上,也能检测出唱片上的凹凸变化,读取上面记录的声音,1970年代,飞利浦公司就曾经推出过这种产品。
早期的激光读取还是模拟式的,可以说只是机械读取方式的改良而已,而此时数字电子技术发展很快,人们很快发现,记录及读取数字信号比使用模拟信号有很多优势。比如,唱片落上灰尘或有划痕,使用模拟读取就无法还原记录的声音,而使用数字方式记录,采用纠错码,在损坏不大严重的情况下就可以完全恢复,没有任何影响。当然,数字技术与模拟信号相比还有很多优势,对此感兴趣可以看相关专业书籍。
又经过十多年的技术研究及相关技术的进步,包括数字集成电路、电子计算机处理器的发展,当然也包括专用的可以记录、复制及读取数字信号的光盘技术的研究,陆续形成一系列标准,包括1985年制定的规定CD中存储的数字文件格式的ISO9660标准、1980年制定的存储音频声音轨道的CD-DA光盘标准、1983年制定的CD-ROM数据光盘标准等,相关技术逐渐成熟。
常用的光盘主要分为CD-ROM、CD-R、CD-RW三类,其中CD-ROM是最常用最廉价的,盘片为白色,它是只读的光盘,其中的内容是出厂时用模子批量压制出来的,以后只能读取而不能修改;CD-R是一次写入的,刚出厂时是空的,没有任何内容,可以使用刻录机刻录内容,刻录后的部分就不能修改了,用于使用者大量内容的保存,这种盘片有绿、蓝或金色,依据使用的材料颜色而不同;CD-RW是可以多次写入的,但一般最多改写千次左右,盘片为紫色,价格相对就较高了。
二、契机:
1980年代,多个公司的CD产品已经上市,相关核心元器件(如盘片和机芯)也已研制出来,技术已基本成熟。虽然CD设计标准可为计算机设备读取,但当时个人计算机才刚推出不久,还远未普及,CD的主要应用领域还是听音乐,即作为激光数字唱盘CD-DA(Compact Disc-Digital Audio)使用。其中记录的数字音频Digital Audio采用的是未经压缩的16bit PCM编码,120mm直径的标准光盘中可以存储大约70分钟的双声道(立体声)音乐。当时CD行业的引领者是飞利浦和索尼,定位是高端音乐设备,是少数人才能玩得起的昂贵音响的一部分。
既然声音信号可以数字化并记录在光盘上,人们自然会想到视频信号是否也可以呢?其实1988年就成立了制定运动图像和语音压缩标准的组织MPEG(Moving Picture Experts Group,动态图像专家组),这是国际标准化组织ISO和国际电工委员会IEC成立的,现在我们对MPEG及相关标准已经耳熟能详了,因为目前普遍使用的数字音视频标准大都是其发布的。但在1992年底,第一个标准MPEG-1正式被批准时,并没有受到多少关注,当然这也与其设计的标准偏低有关,352×240的分辨率只相当于当时家用录像机VCR的水平,分辨率只有当时普遍使用的NTSC的720×480及PAL的720×576电视机分辨率的四分之一。
虽然如此,因为是一个完整的音视频数字化标准规范,也受到一些公司的关注,并推出相关芯片,这就包括一度风光无限的C-Cube公司。C-Cube只是一家不知名的小芯片公司,成立于1988年,位于美国加州,创立者是美籍华人孙燕生。1992年4月,安徽省现代电视技术公司总经理姜万勐来到拉斯维加斯,参加国际广播电视技术展览会,看到了C-Cube公司展出的MPEG解压技术,立刻被吸引,并同C-CUBE公司的董事长孙燕生相见。我们看不到二人交谈的细节,不过二人目前都还健在,他们最有发言权。次年,万燕公司成立,投资者包括姜万勐所在的安徽省现代电视技术公司及孙燕生创立的DVS,还有一个投资方是韩国现代,不久研制生产的VCD影碟机就推向了市场。
从技术上讲,VCD机的核心技术包括两个方面,一个是MPEG-1的视频解码技术,一个是CD的驱动及数据读取。而生产VCD碟片也完全可以使用CD的现有成熟技术,差别只是其中存储的数据不同而已。有了已发展十多年的数字音频CD技术,只需要改其中的音频PCM数据为视频压缩的编码数据,让CD读取后的码流通过实时视频解码转为视频数据流,再转变为当时电视机可以识别的全电视模拟信号,就可以在电视机上播放。C-Cube应是掌握了MPEG解压芯片设计技术的,曾在安徽电视台做工程师的姜万勐对国内广播电视行业及市场应比较了解,韩国现代起的作用不是太清楚了,或者只是投资,也或者包括芯片制作。而CD机芯及控制芯片或者是外购的,具体情况不知。三方的合作,却很快创造出每年达100亿元的产业来。
万燕推出的Video CD一经上市,很快就被模仿,改开前沿的广东出现大量家庭作坊式工厂,把CD机芯和解码板连接起来,使用螺钉固定到外壳上就变成整机,比组装计算机简单多了。VCD的机芯及解码板就像计算机组装配件一样在市场上售卖,生产VCD配件及组装因利润丰厚不断吸引各种行业的人加入其中。在这种鱼龙混杂的市场环境下,一些企业开始注重品牌,以大量投放广告而引入注目,先后出现了爱多、新科、厦新、万利达、金正、先科、小霸王、步步高等,迅速占领市场。VCD机火爆到当时数年的央视广告标王都被其占据,而城市家庭中价值仅几百元的VCD机占比也迅速提升,成为必备家电。
三、衰落:
不仅最初研制出VCD的万燕在混战的市场中迅速被人遗忘,整个VCD行业到1998年后也逐渐衰落,最辉煌的时间也就5年多,如同昙花一现。
从技术上看,VCD只是一种过渡产品,技术定位比较低。CD的容量设计是为了存储一曲完整的交响乐的不压缩数字音频,CD的驱动及读取部分都是按照这种要求设计的,记录数据密度低,容量约650MB,码率相对也较低,约为1.5Mbps左右。这种记录密度和码率对音乐是足够了,但对视频播放来说就有些勉为其难了。而适合CD播放的MPEG-1压缩编码方式就只能使用低分辨率,只有当时家用电视分辨率的四分之一,清晰度还不如有线电视。
正因为如此,虽然VCD在国内火爆,但在发达国家几乎不受重视,因为缺少市场需求。也是因为这个原因,VCD在中国首创,而不是在更有技术积累的日本,这是一个历史机遇,但国内市场的混战及低价倾销,只管营销赚快钱而无暇顾及技术积累,最终又丧失掉这个机遇,随着一度风光无限的几家VCD企业一蹶不振或倒闭,几年就烟消云散了。
针对技术上的缺陷,也有人觉察到,并希望推出CVD、SVCD来提高性能以延续产品生命期。但这种改进只是把清晰度提高到350线,但记录密度不变就会造成视频播放时长的减小。这种小改进,似乎也并未被市场所接受,用户并不是很在乎清晰度的稍许提升,而更在乎看碟的成本提高了。
其实,在1994年MPEG就提出了MPEG-2标准,分辨率提高到了720X486,达到当时的NTSC电视的分辨率,并可以应用于未来的高清晰度电视HDTV。HDTV有720P(1280×720P)、1080i(1920×1080i)、1080P(1920×1080p)三种格式。但这种标准无法通过在现有CD机芯基础上做小改进而实现,而需要重新规划设计,只会组装的国内VCD厂还不能掌握,做MPEG解码的芯片公司也解决不了。
为适应未来电视的发展趋势,一种高密度数字视频光盘DVD的初步规格在1994年下半年在日本提出,1995年日本两大公司东芝与索尼达成统一格式协议,1996年开始有样机上市。DVD的单片存储容量最少可达到4.7GB,远超CD的650MB,而码率最高可到10Mbps。而且为了提高存储密度,DVD采用了波长更短的激光,后来更提出了蓝光DVD,这些都是颠覆性的进步,涉及光机电多领域的技术进步。
不过,真正彻底打败VCD的并不是DVD,DVD有版权保护且价格较贵,并不是普通中国家庭所能普遍购买的产品,面向的是发达国家市场,直到20年后也没有几个家庭有DVD播放机。1990年代中期开始,互联网兴起并迅速普及开来,通过网络传输视频逐渐流行,并成就了迅雷、电驴等下载软件,许多网吧也以存储的大量视频来招揽客户。到了2000年代,很多家庭都接入了互联网,可在电脑上看在线视频,已不需要使用激光碟片,后来电脑更几乎淘汰了光驱;2010年代,手机几乎人手一部,通过WIFI或4G看视频更方便。
四、回响:
VCD的短暂辉煌大约持续了五六年,是难得的一次历史机遇,成就了一些企业。不过,那些曾经辉煌一时的企业及企业家,大多已不见了,现在的年轻人可能都没有听说过。
不过,也有一些企业借着此风口飞了起来,完成了资本的原始积累,为以后的发展打下了基础,如小霸王的段永平,离开后创立步步高公司,vivo手机就是其旗下品牌;而步步高分出的一部分则创立了oppo手机,据说一加手机也与步步高有一些关系。厦新、万利达、金正等公司也曾进入手机行业,虽然后来也不是很成功。
而在芯片方面,研发MPEG解码器也成就了一些公司,C-Cube一度风光并在纳斯达克上市,后来被另一家芯片公司LSI收购。LSI也生产视频编解码芯片,当然生产线更长,包括很多系列,不过目前成了博通的一部分。
曾经生产过MPEG解码芯片的公司很多,如sunplus、cirrus logic、realtek、akm、winbond、OTI、esstech、Amlogic、silan等等,其中有些公司目前还有DVD解码芯片或其他音视频处理芯片,有的则退出这个领域而转战其他产品线,不少公司是在这场VCD芯片盛宴中起步或健壮起来,至少也获得不少营收。特别是对一些华人芯片企业来说,这是一次难得的历史机遇,虽然后来还有过U盘控制器、MP3控制器、SSD控制器、比特币矿机等几次机会,但无疑这次VCD盛宴是最早且规模最大的一次。
万燕公司的投资方之一姜万勐,后来退出VCD行业,而专注于广电系统专用设备,目前还有现代电视技术研究所存在;而另一位投资者孙燕生曾被DVD Forum授予终身成就奖,目前摇身一变成为3D智能视觉技术专家,活跃在新的技术领域。
时光荏苒,VCD时代已经过去了20年,很多人已经没有了印象。现在一些投资者义无反顾地投入到新的机遇中,如区块链、无人驾驶、人工智能、量子通信、5G移动通信等等,风口似乎比那时更多,不知谁能飞得更高,但肯定也会有跌落到地上的,与VCD时代一样。
VCD格式通常是MPG或DAT
MPG是电脑编辑后保存时使用的格式
DAT是被刻录成光盘后的格式
VCD是什么?
也许还有许多人不了解VCD是什么。VCD其实是Video Compact Disk的缩写,就是一种压缩过的图像格式。它是采用MPEG-1的压缩方法来压缩图像,解析度到达352 * 240﹙NTSC﹚或352 * 288﹙PAL﹚1.15Mb/s Video Bit Rate,声音格式则采用44.1KHz取样频率,16 Bit取样值,Stereo立体声,﹙在未压缩之前,这样的音频格式就是CD音质,也就是我们常常听的音乐CD的音质。﹚MPEG-1 layer 2,224Kb/s Audio Bite Rate的压缩方式。 用这样的压缩方式,在还原成音乐CD格式之后,即使是受过训练的专业试听师也无法分辨出与原来的CD片音质上的差别。也就是说,这种压缩方式是一种非破坏性的压缩。
VCD和DVD两者区别如下:
一、外观材质不一样
一般VCD的光盘颜色是铝白色或者稍带一点盘基材料的淡蓝色、淡绿色等;DVD就是非常明显的深紫色。
如果是刻录过的光盘,会有两种颜色,有数据的地方(内圈)要深一些,VCD光盘不大明显,要斜对着光线仔细反复看,特别是刻得较满的光盘;恰恰DVD光盘是否有数据就很容易看出来。
二、存储容量不一样
DVD和VCD盘片结构差异很大,导致容量有很大区别,一般VCD储存为600~700MB左右;而DVD一般储存量为4.3GB左右,存储的数据量也不同。
三、光盘格式不一样
DVD是一种光盘格式,而VCD是Video CD,表示存储视频内容,DVD与CD的时间长度或者画面质量是不一样的。
四、分辨率不一样
VCD的图像分辨率只 有352×240(NTSC制式)或352×288。采用MPEG2标准影像压缩技术的DVD,其分辨率可达720×480,远超过VCD的352×240。