Реферат: Система оптической записи "компакт-диск"

1. Записывающее устройство

Структурная схема записывающего устройства представлена на рис. 1. Система "Компакт-диск" - стереофоническая. Сигналы левого и правого каналов пропускают через фильтры нижних частот, частота среза которых 20 кГц , и подают на устройства выборки-хранения. Частота дискретизации 44.1 кГц. С устройства выборки-хранения сигналы поступают на 16-разрядные АЦП. На выходе АЦП получаются две последовательности двоичных 16-разрядных чисел с частотой следования 44.1 кГц.

1 – ФНЧ; 2 – АЦП;

3 – Мультиплексор;

4 – Блок защиты от ошибок; 5 – Модулятор;

6 - Блок формирования служебной информации;

7 – Записывающий узел;9 – Генератор тактовой частоты.

Рисунок 1

Обе последовательности поступают на входы мультиплексора, который объединяет их в одну последовательность, но с удвоенной частотой следования (88.2 кГц). Кроме того, последовательность делится на кадры – блоки, содержащие 6 отсчетов левого и 6 отсчетов правого каналов. Частота следования кадров равна 88.2/12 = 7.35 кГц. Наконец, 16-разрядные числа делятся на два 8-разрядных числа (байта). Частота следования байтов 88.2 * 2 = 176.4 кГц. Каждый кадр содержит 24 байта. Эти преобразования иллюстрируются рисунком 2 а, б, в. В таком виде последовательность поступает на блок защиты от ошибок.Ошибки могут возникать из-за дефектов дорожки записи (царапины и т.п.). Повреждения могут быть короткие (поврежден один символ) и охватывающие несколько символов (и, даже, кадров). Короткие повреждения обнаруживаются и исправляются кодами. Чтобы код мог обнаружить и исправить цепочку поврежденных символов, их нужно разбросать и вставить между неповрежденными символами. Эта идея использована при построении блока защиты от ошибок. Схема обработки последовательности чисел в блоке показана на рис. 3, а полная схема перестановок и обработки – на рис. 4.Сначала производится 1 перемежение (перестановка) символов (байтов). Цифра в овале на рис. 4 означает задержку на 2 кадра. Затем производится обнаружение и исправление ошибок первым кодером С2. Используется код Рида-Соломона с образующим многочленом . Код вычисляет и добавляет четыре поверочных символа. Таким образом, в кадре теперь содержится 28 символов. Код может обнаружить до 4 ошибок или исправить до 2 символов. Затем следует 2 перемежение.

Рисунок 2

Рисунок 3

Рисунок 4

Буква D в овалах обозначает задержку на 4 кадра. Далее производится обработка вторым кодером С1, который добавляет ещё 4 поверочных символа. Теперь кадр содержит 32 символа. Наконец, следует ещё одно перемежение. Эта система защиты от ошибок обеспечивает вероятность появления ошибки на выходе системы ~ 10^-17 , при вероятности ошибки на дорожке записи 10^-3 (диск плохого качества).После блока защиты в кадр добавляют ещё один символ (байт) служебной информации. Теперь кадр содержит 33 символа в параллельном коде (см. рис. 2 д). Записать такую последовательность на одну дорожку нельзя. Поэтому переходят к последовательному (канальному) коду.В системе "Компакт-диск" использован канальный код EFM (eighttofourteenmodulation) или код 8 –14. Каждому байту соответствует 14-разрядный символ (см. табл. 1). Между двумя 14-разрядными символами вставляют 3 соединительных разряда. Эти разряды заполняют так, чтобы между единицами соседних символов было не меньше двух и не больше десяти нулей. Ограничение длины последовательности одного уровня создаёт возможность самосинхронизации. Теперь символ кода становится 17-разрядным.

Таблица 1 Фрагмент таблицы преобразований 8-14

Общее число бит в кадре 33 * 17 = 561. К ним добавляется 27 бит синхронизации, так что число бит в кадре 588. Частота следования 4.3218 МГц. Полученная последовательность управляет лучем лазера записывающего узла. Работа всех узлов рекордера синхронизируется генератором тактовой частоты.

Структурная схема записывающего узла приведена на рис. 5.

Рисунок 5

Запись осуществляется на диск, выполненный из полированного стекла, на который нанесен слой фоторезиста толщиной 0.1 ÷ 0.13 мкм. В процессе записи модулированный луч лазера засвечивает фоторезист. После записи фоторезистивный слой проявляют. Засвеченные участки растворяются, образуя углубления (питы). Поверхность проявленного диска покрывают тонким слоем серебра. Затем методами гальванопластики формируют цельнометаллический оригинал. Рельеф оригинала переносят на промежуточные копии, а с копий – на матрицы. Тиражирование дисков осуществляется одним из трех способов: методом горячего прессования, литьем под давлением или способом фотополимеризации.

2. Компакт-диск

Конструкция и размеры компакт-диска определены стандартом и не могут быть изменены. Диск изготовлен из поликарбоната – пластмассы, устойчивой к короблению, не изменяющей размеры при изменении температуры. Конструкция и размеры диска показаны на рис. 6. Информационный слой диска покрыт слоем алюминия толщиной 0.1 мкм и защищен слоем прочной пластмассы и этикеткой. Считывание информации происходит с другой стороны сквозь толщу прозрачной пластмассы.

Рисунок 6

3. Проигрыватель компакт-дисков

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--