第七讲汽车音响激光(CD)唱机原理 2.3.1CD唱片记录信号的原理 CD唱片的结构 (1)CD信号 CD信号是数字信号,模拟音频信号经过取样量化成为数字信号 经过EFM(8bit-14bit调制)编码处理,成为PCM信号(脉冲调制) 在信号中插入控制与显示信号,也称子码,子码用来进行曲目显示 及选曲等特殊重放。 记录在唱片上的CD信号是被分为一段一段的,这样的一段称为 帧 帧与帧之间还要插入作为分隔符的帧同步信号
第七讲 汽车音响激光（CD）唱机原理 2．3．1 CD唱片记录信号的原理 1．CD唱片的结构 ⑴ CD信号 CD信号是数字信号，模拟音频信号经过取样量化成为数字信号。 经过EFM(8bit-14bit调制)编码处理，成为PCM信号（脉冲调制）。 在信号中插入控制与显示信号，也称子码，子码用来进行曲目显示 及选曲等特殊重放。 记录在唱片上的CD信号是被分为一段一段的，这样的一段称为 一帧。 帧与帧之间还要插入作为分隔符的帧同步信号
第二帧 信号轨迹 帧同步信号 引出区 引入区 节目区 (2)CD唱片上的信号轨迹 CD唱片是以凸凹的形式来记录PCM信号的。CD唱片由印模在聚碳脂材料的基片上压 印有极高密度的凹坑,这些凹坑代表了音乐信息及各种辅助信息,如曲目的时间、位置 信道数等。CD唱片是一种光学式数字唱片。它所记录的是数字信号,这在CD唱片上的 表现是由一系列深度为O.1um、宽度为04μm长度不等的信号坑所组成,信号坑共有3T 11T九种长度,其中T为CD信号的时钟周期。这一轨迹从CD唱片的内圈向外圈以螺旋 状排列,轨迹之间的间距为16μm
⑵ CD唱片上的信号轨迹 CD唱片是以凸凹的形式来记录PCM信号的。CD唱片由印模在聚碳脂材料的基片上压 印有极高密度的凹坑，这些凹坑代表了音乐信息及各种辅助信息，如曲目的时间、位置 、信道数等。CD唱片是一种光学式数字唱片。它所记录的是数字信号，这在CD唱片上的 表现是由一系列深度为O.11m、宽度为0.4m长度不等的信号坑所组成，信号坑共有3T ～11T九种长度，其中T为CD信号的时钟周期。这一轨迹从CD唱片的内圈向外圈以螺旋 状排列，轨迹之间的间距为1.6m
(3)信号的读取 CD唱片重放时采用光学非接触方式读取唱片上所记录的信息。放唱时,激光 头发射波长为O.78μm的激光束,由CD唱机中的聚焦伺服和循迹伺服系统控制, 准确照射在CD唱片的信号轨迹上,经CD唱片反射回的光束在有信号坑的地方小 ,在无坑之处几乎全部被反射回来,这一反射光强的变化由激光头中的光电二极 管检测出,变为电信号。 (4)CD唱片工作时的特点 第二帧 帧同步信号 信号轨迹 125m/s的恒线速度 第 引出区 引入区 500r/min-200r/min 节目区 CD唱片的最大放唱音乐时间是74min。 采用MPEG2技术的DⅤD光盘可记录85GB数据,播放长达133min高质量的 图象
⑶ 信号的读取 CD唱片重放时采用光学非接触方式读取唱片上所记录的信息。放唱时，激光 头发射波长为O.78m的激光束，由CD唱机中的聚焦伺服和循迹伺服系统控制， 准确照射在CD唱片的信号轨迹上，经CD唱片反射回的光束在有信号坑的地方小 ，在无坑之处几乎全部被反射回来，这一反射光强的变化由激光头中的光电二极 管检测出，变为电信号。 ⑷ CD唱片工作时的特点 1.25m／s的恒线速度 500 r／min～200 r／min CD唱片的最大放唱音乐时间是74min。 采用MPEG-2技术的DVD光盘可记录8.5GB数据，播放长达133min高质量的 图象
2.CD唱机记录信号的基本原理 CD唱片上记录的是数字信号,因为CD唱片是以凸凹坑的形式记录二进制数 字信号,因此,音乐信号要想记录到CD唱片上,还要经过编码过程,同时加上 些必要的纠错码、句柄以及连接码等。 左 低通 DIA 音频滤波 变换 多路复用器 错编码 多路复用器 EFM 调制 多路复用器 至唱片 低通 DIA 音频滤波 变换 控制字 同步字 音频信号记录到CD唱片的过程
2．CD唱机记录信号的基本原理 CD唱片上记录的是数字信号，因为CD唱片是以凸凹坑的形式记录二进制数 字信号，因此，音乐信号要想记录到CD唱片上，还要经过编码过程，同时加上 一些必要的纠错码、句柄以及连接码等。 音频信号记录到CD唱片的过程
(1)脉冲编码调制 音频信号转换成数字信号要经过取样、量化和编码三个过程,这个过程通常 又称为PCM,PCM是英文 Pulse code modulation的缩写,意为脉冲编码调制。 ①取样所谓取样是对模拟信号每隔一定的时间间隔进行瞬时取值,形成时间 上不连续的脉冲序列,见图。离散点的值称为取样值,每秒钟取样的次数叫做取 样频率。CD唱机的取样频率为44kHIz 信号电平 信号电平 量化电平
⑴ 脉冲编码调制 音频信号转换成数字信号要经过取样、量化和编码三个过程，这个过程通常 又称为PCM，PCM是英文Pulse Code Modulation的缩写，意为脉冲编码调制。 ① 取样 所谓取样是对模拟信号每隔一定的时间间隔进行瞬时取值，形成时间 上不连续的脉冲序列，见图。离散点的值称为取样值，每秒钟取样的次数叫做取 样频率。CD唱机的取样频率为44.1kHz
②量化量化是在幅度上用某种精度的“尺”来测量所取样的值。量化后的 信号与原始信号之间由于数字化产生的差值称为量化误差,量化位数越多,量化 误差就越小。CD唱机采用16bit(比特)对采样值进行量化 信号电平 t5 信6 号电平 0.7 (b) 量化电平 0 几几几几 0 (001)(100)(110)(111)(101)(010) (d)
② 量化 量化是在幅度上用某种精度的“尺”来测量所取样的值。量化后的 信号与原始信号之间由于数字化产生的差值称为量化误差，量化位数越多，量化 误差就越小。CD唱机采用16bit(比特)对采样值进行量化
③编码编码就是将量化了的采样值用二进制数表示。量化编码后的两个独 立二进制信号都送入分时处理电路,使两组二进制数码交替构成一个2822Mbit /s的音频比特流。 信号电平 tl t2 t6 6.2 68 信号电平 3.7 0.7 (b) 量化电平 (c) 几阳几 (001)(100(110)(111)(101)(010) (d)
③ 编码 编码就是将量化了的采样值用二进制数表示。量化编码后的两个独 立二进制信号都送入分时处理电路，使两组二进制数码交替构成一个2.822Mbit ／s的音频比特流
④时分复用的概念模拟立体声音频信号分为左右两路,但记 录在CD唱片上的数字信号只有一路,这是什么道理呢? 模拟音频信号经模/数(AD)变换电路ADC变换成为PCM信 号,由于PCM信号属于脉码信号,在脉码与脉码之间存在着一定 的时间间隔,这一时间间隔称为时隙,我们可以在一路PCM信号 的时隙中插入另一路PCM信号,这样就可以将左右声道两路信号 合为一路了,在CD唱机中还可将它们重新分离。 这一技术称为时(间)分(隔)复用,还可采用这一技术在PCM化 的音频信号中插入一些控制信号和其他有用信号,左右两个声道的 模拟音频信号经ADC转换成PCM信号,然后,两路PCM信号送入 复用电路MPX,经时分复用处理变为一路数字信号,再进行下一 步的CRC误码校正编码
④ 时分复用的概念 模拟立体声音频信号分为左右两路，但记 录在CD唱片上的数字信号只有一路，这是什么道理呢? 模拟音频信号经模／数（A/D）变换电路ADC变换成为PCM信 号，由于PCM信号属于脉码信号，在脉码与脉码之间存在着一定 的时间间隔，这一时间间隔称为时隙，我们可以在一路PCM信号 的时隙中插入另一路PCM信号，这样就可以将左右声道两路信号 合为一路了，在CD唱机中还可将它们重新分离。 这一技术称为时(间)分(隔)复用，还可采用这一技术在PCM化 的音频信号中插入一些控制信号和其他有用信号，左右两个声道的 模拟音频信号经ADC转换成PCM信号，然后，两路PCM信号送入 复用电路MPX，经时分复用处理变为一路数字信号，再进行下一 步的CIRC误码校正编码
(2)纠错编码 数字记录或重放过程中会产生一些数字差错,这些数字差错称 为误码。重放时,这些误码会引起脉冲噪声,因此,必须对记录或 重放过程中产生的误码进行纠正和补偿。 ①误码校正编码与CIRC如果CD唱片本身存在着制造上的先天 缺陷或唱片表面有指纹、划伤或灰尘等后天缺陷 ②交织 记录时按一定的规律改变原来数字信号的排列顺序,重放时再按 原来的顺序进行重排。把数字信号的顺序进行改变这一过程称为交 织,而把重放时恢复数字信号的原来顺序称为去交织
⑵ 纠错编码 数字记录或重放过程中会产生一些数字差错，这些数字差错称 为误码。重放时，这些误码会引起脉冲噪声，因此，必须对记录或 重放过程中产生的误码进行纠正和补偿。 ① 误码校正编码与CIRC 如果CD唱片本身存在着制造上的先天 缺陷或唱片表面有指纹、划伤或灰尘等后天缺陷 ② 交织 记录时按一定的规律改变原来数字信号的排列顺序，重放时再按 原来的顺序进行重排。把数字信号的顺序进行改变这一过程称为交 织，而把重放时恢复数字信号的原来顺序称为去交织
③检错在CD信号编码系统中是对数字信号按规定的方法进行 运算,产生纠错码。重放时根据纠错码进行检错。 ④CRC纠错编码在CD系统中实际使用的误码校正编码方法称 为交叉交织里德所罗门代码,英文简称为CIRC。 (3)控制字 一是找开始点,即选曲,如快速选曲、跳越放音、编程放音等。 二是显示,例如进行图形显示等。 这8bit的子码又分别叫做P、Q、R、S、T、U、V、W信道,有 时也将其称为8个信道 (4)EFM调制 加入控制字的音频数字信号送到EFM调制器进行EFM调制。解 决连续为1或连续为0的问题
③ 检错 在CD信号编码系统中是对数字信号按规定的方法进行 运算，产生纠错码。重放时根据纠错码进行检错。 ④ CIRC纠错编码 在CD系统中实际使用的误码校正编码方法称 为交叉交织里德所罗门代码，英文简称为CIRC。 ⑶ 控制字 一是找开始点，即选曲，如快速选曲、跳越放音、编程放音等。 二是显示，例如进行图形显示等。 这8 bit的子码又分别叫做P、Q、R、S、T、U、V、W信道，有 时也将其称为8个信道 ⑷ EFM调制 加入控制字的音频数字信号送到EFM调制器进行EFM调制。解 决连续为1或连续为0 的问题