High Definition Compatible Digital je postopek kodiranja in dekodiranja digitalnega zvočnega signala, ki je zasnovan za snemanje največjega polnega, bogatega in podrobnega zvoka na avdio CD ali DVD. Avdio diski, kodirani s tehnologijo HDCD, zagotavljajo boljšo kakovost zvoka v primerjavi s standardnimi 16-bitnimi, ker so kodirani z 20-bitnimi glasbenimi informacijami. HDCD preseže 16-bitno mejo z uporabo sofisticirane tehnike linearne impulzne modulacije, ki kodira dodatne 4 bite na avdio CD/DVD, medtem ko ohranja zapis diska popolnoma združljiv s "starim" 16-bitnim formatom dekodiranja. To praktično pomeni, da če želite popolno vzdušje standarda HDCD, morate tako kodirano zvočno ploščo predvajati na ustrezni napravi, ki je sposobna dekodirati format HDCD. Ampak, to isto ploščo je mogoče predvajati na standardnem CD predvajalniku, seveda v nižjem, 16-bitnem dekodiranju, z ustrezno nižjo kakovostjo zvoka. Prav tako ima HDCD dekoder vgrajen visoko natančen digitalni filter, ki izboljša kakovost reprodukcije vseh digitalnih avdio formatov, kar omogoča boljši zvok katerega koli A/V sprejemnika, CD/DVD predvajalnika ali MiniDisc predvajalnika. Format HDCD zagotavlja večji dinamični razpon, izrazitejše tridimenzionalne učinke pri umeščanju zvoka v prostor in izjemno naravno barvo vokalov, pa tudi vseh instrumentov. Te izboljšave so opazne na vseh avdio sistemih, od prenosnih predvajalnikov CD/DVD do vrhunskih naprav višjega cenovnega razreda. Z eno besedo, format HDCD prinaša moč, globino in čustva izvirne izvedbe, ne le blede digitalne imitacije.

Tehnologija HDCD je bila prvotno razvita in izpopolnjena med letoma 1986 in 1991. Razvila sta ga Keith Johnson in Pflash Pflaumer, dva vrhunska strokovnjaka na področju sodobnih tehnologij, z namenom izboljšanja kakovosti digitalnega avdio zapisa ob ohranjanju združljivosti z že obstoječimi digitalnimi formati. Oba sta bila že zelo znana na svojih področjih. Johnson je kot snemalni inženir soavtor patentov, ki so osnova današnjih digitalnih avdio in video plošč, razvil pa je tudi zelo priljubljen sistem za hitro in kakovostno presnemavanje zvočnih trakov. Po drugi strani pa je Pflaumer prvi povezal različne računalnike, kot sta IBM in Apple, v eno omrežje. Ti patenti so vsakemu od njiju prinesli številna priznanja, Johnsonu pa celo nominacijo za grammyja, tako da je bil uspeh njunega skupnega podjetja skoraj zagotovljen. Leta 1995 je bila nova tehnologija uradno predstavljena na trgu, leta 1996 pa sta Johnson in Pflaumer v Kaliforniji ustanovila podjetje Pacific Microsonics Inc. (PMI), podjetje za razvoj in prodajo avdio tehnologije ter patentov. Septembra 2000 je Microsoft Corporation kupil PMI in začel vključevati njihovo inovativno tehnologijo v računalniško tehnologijo. Ta poteza daje Microsoftu odločilno prednost, saj so digitalni medijski formati medtem postali absolutno prevladujoči viri vseh vrst zabave. O uspehu Johnsona in Pflaumerja govori tudi dejstvo, da so do danes skoraj vsi večji proizvajalci avdio opreme odkupili pravice za HDCD format, na trgu pa je že preko sto modelov HDCD predvajalnikov. Poleg tega je bilo po tem standardu kodiranih že več kot pet tisoč glasbenih del. S prodajo več kot 1,3 milijarde diskov in 100 milijoni predvajalnikov letno je znano, da je CD izjemno uspešen. Tržne napovedi so, da bo njegova prevlada trajala vsaj še deset let, pri tem pa ji bo v pomoč predvsem sistem A/D in D/A pretvorbe in filtriranja. Poleg tega bo ta sistem pomembna podpora za prihajajoči format DVD-Audio. Z vsem tem v mislih sta prihodnost in pomen tehnologije HDCD jasna.

Večina ugovorov proti klasičnemu formatu CD temelji na njegovih tehničnih omejitvah. Znano je, da CD nosilec shranjuje digitalne informacije v obliki 16-bitnega zapisa in vsebuje 44.100 takih zapisov (vzorcev) v eni sekundi, na kanal. Zato je frekvenca vzorčenja 44,1 kiloherca. Ker je po definiciji najvišja frekvenca, ki jo digitalni sistem lahko zanesljivo obdela, enaka polovici frekvence vzorčenja, je jasno, da je najvišja frekvenca zvoka, reproduciranega z enega CD-ja, 22,05 kiloherca. Poleg tega je vsak bit v digitalnem sistemu enakovreden povečanju glasnosti za 6 decibelov, kar pomeni, da je največja glasnost 16-bitnega posnetka 96 decibelov. Seveda so to vse teoretične vrednosti. V praksi najvišja frekvenca redko preseže 20 kilohercev, glasnost zvoka pa skoraj nikoli ne doseže 96 decibelov. Če vemo, da je format HDCD predstavljen v obliki recimo 24-bitnega zapisa na frekvenci 192 kilohercev, je očiten ogromen skok v kakovosti končne reprodukcije, teoretični maksimum pa so zvočne frekvence 96 kilohercev, z glasnostjo 144 decibelov. Končno vsi digitalni sistemi zelo pogosto ustvarjajo napake. Te napake so pravzaprav majhne razlike med polno vrednostjo v določenem vzorcu in vrednostjo, ki jo digitalni sistem izbere za predstavitev tega vzorca. Če je namreč vrednost enega bita neskončna spremenljivka, se ta »neskončnost« zmanjša na vnaprej določeno število 65.536 števk. Veliko, a premalo, vsaj v digitalnem svetu. Te na videz majhne razlike povzročijo motnje, ki se dodajo izvirnemu signalu.

Po drugi strani pa se pri tehnologiji HDCD postopek kodiranja začne s prejetim signalom visoke ločljivosti, analognim ali digitalnim. Če je signal analogni, ga HDCD pretvornik/kodirnik najprej pretvori v 24-bitni format, pri frekvenci 176,4 ali 192 kilohercev. Potem je najboljši kompromis v pretvorbi v standard CD, v obliki 16-bitnega zapisa pri frekvenci 44,1 kiloherca. To analizo izvaja vezje, sestavljeno iz osmih mikroprocesorjev, ki lahko izvedejo 400 milijonov ukazov na sekundo. Ti silicijevi »možgani« s pomočjo različnih programov prepoznavajo tudi anomalije, ki so pogoste pri digitalni obdelavi. Anomalije so na splošno lahko v obliki "dodatkov" in "pomanjkljivosti". Dodatki predstavljajo neželene in napačne informacije, ki se dodajo originalnemu signalu v procesu A/D in D/A pretvorbe in se med predvajanjem kažejo kot šum. Slabosti so izgube informacij, do katerih je prišlo pri pretvorbi iz HDCD v standardni CD format in se odražajo v obliki pomanjkljivosti v samem zvoku. Celoten postopek analize pretvorb se izvaja z namenom zmanjšanja padca kakovosti, ki je neizogiben zaradi pretvorb. Pri digitalnem signalu se količina vzorcev najprej zmanjša na nižjo frekvenco in šele nato na končnih 44,1 kiloherca, da se dinamično optimizira vsebina diska. Dinamična optimizacija je postopek, ki omogoča izbiro različnih filtrov, glede na trenutno vsebino, kar zagotavlja optimalno kakovost v vsakem trenutku; to je ena izmed edinstvenih lastnosti procesa kodiranja HDCD. Toda tudi po zmanjšanju na 44,1 kiloherca ima 24-bitni signal preveč ločljivosti in dinamičnega razpona, da bi ga lahko uvrstili na standardni 16-bitni CD. Zato je signal dodatno podvržen spreminjanju dinamičnega razpona, ki predstavlja stiskanje najvišjih frekvenc, pa tudi delov s šibkim nivojem signala. Šele takrat je končno mogoče posneti signal visoke ločljivosti na standardni CD-nosilec. Upoštevati je treba, da parametri dinamične optimizacije, modifikacije in stiskanja niso določeni. Določi jih snemalni inženir, ki je torej neposredno odgovoren za kvaliteto reprodukcije HDCD posnetka na klasičnem, 16-bitnem CD predvajalniku. Tudi ti nastavljivi procesi vključujejo predvsem dinamične in frekvenčne ekstreme, vse ostale modifikacije pa so potekale pod nadzorom že omenjenih mikroprocesorjev. Ključ do združljivosti HDCD formata s standardnim CD formatom je torej naslednji: pri predvajanju na klasičnem CD predvajalniku se reproducira osiromašen, 16-bitni signal, brez najvišjih frekvenc in najtišjih tonov. Vendar ne skrbite – to je natanko takšna kakovost zvoka, kot jo zagotavljajo vsi standardni CD predvajalniki. Če pa se predvajanje izvede na predvajalniku HDCD, se izvede popolno dekodiranje in pretvorba, tako da so vsi podatki, ki sestavljajo signal visoke ločljivosti, spet tam.

Eden od problemov, s katerimi sta se soočila ustvarjalca formata HDCD, Johnson in Pflaumer, je bilo snemanje in prenos parametrov dekodiranja. Glede na to, da je kodiranje variabilen proces, mora dekoder "vedeti", po katerih parametrih je bil izveden, da lahko izvede pravilno dekodiranje. V ta namen sta Johnson in Pflaumer uporabila LSB (najmanj pomemben bit). LSB predstavlja zadnji bit v 16-bitni verigi, ki je zelo pogosto prost, torej ne prenaša nobenih informacij. Pomembni parametri za dekodiranje so: kateri filtri so bili uporabljeni in kdaj, ali je bila uporabljena kompresija posameznih odsekov in – če da – kakšne so nominalne vrednosti za dekompresijo teh odsekov. Prav tako je pomembno, da so ti parametri posebej šifrirani, da bi jih HDCD dekoder prepoznal in da ne bi bili povezani z zvočnim signalom in s tem povzročili neželene motnje med predvajanjem. Tudi ko so parametri za dekodiranje dodani CD-ju, zavzamejo le 1 do 5 % celotnega razpoložljivega prostora na LSB. To pomeni, da je v 16-bitni verigi še prostih 15,95 do 15,99 bitov za prenos glasbenih informacij, kar je v praksi enako kapaciteti 16 bitov.

Vsak HDCD predvajalnik je opremljen z HDCD dekoderjem in filtri. Filtri HDCD združujejo vse vrste digitalnih filtrov, ki se uporabljajo v različnih CD in DVD-Audio predvajalnikih. HDCD dekoder/filter je zelo kompleksna komponenta, ki je nenazadnje pogojena s kompleksnostjo procesov, ki jim je namenjen. Kot primer bomo vzeli dekoder/filter HDCD Microsoft PMD-200, opremljen s procesorskim vezjem Motorola, ki ponuja izbiro 16, 18, 20 ali 24 bitov dolžine verige pri frekvenci vzorčenja 44,1 kHz, 88,2 kHz. , 96 kHz, 176,4 kHz ali 192 kHz. Tudi drugi proizvajalci ponujajo skoraj enake možnosti, razlike v zmogljivosti pa so minimalne. V tem delu zgodbe je pomembno poudariti, da HDCD predvajalnik zahvaljujoč svojim vrhunskim filtrom izboljša tudi reprodukcijo standardnih CD plošč. Prav tako ima HDCD dekoder/filter možnost obogatiti osnovni signal z dodatnimi zvoki različnih, zelo visokih frekvenc (v območju od 30 do 80 kilohercev). S tem je dosežena optimizacija digitalno-analogne linearnosti, na inženirju pa je spet odvisno od parametrov D/A pretvornika določiti količino, vrsto in glasnost dodatkov.

Nazadnje in bolj kot dokaz, da popolnost ne obstaja, je tu ena pomanjkljivost tehnologije HDCD. Format HDCD ni sposoben prenašati nobenega formata DSP/surround, ker je že obremenjen z lastnim procesom dekodiranja in bi prišlo do prekrivanja obeh procesov dekodiranja, ki morata potekati istočasno. To napako je treba jemati z rezervo, saj je bil HDCD ustvarjen kot glasbeni format in mnogi avdiofili ne priznavajo prostorskih sistemov, ko gre za reprodukcijo glasbe. Poleg tega so prednosti formata HDCD resnično številne, poleg vrhunske zvočne izkušnje, ki jo prinaša, pa je zelo pomembna tudi njegova kompatibilnost. Omogoča predvajanje HDCD na klasičnih CD predvajalnikih, seveda z izgubo vrhunske zmogljivosti HDCD. A to pomeni, da ni treba takoj kupiti predvajalnika HDCD, da bi sploh lahko predvajali nosilce zvoka HDCD. Glede na široko razširjenost in popolno udomačenost standardnih CD predvajalnikov lahko to predstavlja taktično prednost pri že začetem osvajanju trga in postopnem prevzemanju primata od klasičnega CD formata in predvajalnika.