Principiul inregistrarii si redarii in AF

Principiul inregistrarii si redarii in AF

Sistemul compact-disc audio (CD), (caci exista si sistemul VCD - video compact-disc) a aparut in 1980 datorita firmelor Philips si Sony. In 1978 companiile Philips si Sony si-au unit fortele pentru a produce actualul compact-disc audio. Philips realizase deja varianta comerciala a unui sistem player pentru discuri laser, in timp ce Sony avea in spate un deceniu de cercetare in domeniul inregistrarilor numerice. Cele doua companii erau concurente in competitia pentru impunerea propriilor formate de disc laser, cand au ajuns la o intelegere privind elaborarea unei tehnologii audio unitare.

Sony sustinea varianta discului de 12 inci. Philips ar fi dorit discuri de dimensiuni mai mici, in special cand a devenit clar ca pe discul de 12 inci se puteau inregistra 12 ore de muzica.

In 1982 cele doua companii au definitivat standardul      care cuprindea specificatiile privind inregistrarea, testarea, si in special dimensiunea de 5 inci, format pe care il folosim si astazi. Mai precis discul are un diametru de 12 cm (4,75 inci).

Prin CD se inteleg 3 notiuni:

a) Conceptul general de inregistrare audio pe discuri optice, folosind tehnica digitala pentru codare si sisteme de citire optica pe baza de laser la redare (COMPACT DISK - DIGITAL AUDIO SYSTEM).

b) Aparatul de citire a discului compact, numit si CDP (CD PLAYER).

c) Compact-discul in sine, adica un disc din material plastic de diametru 12 cm si 1,2 mm grosime.

Discul optic este superior discului clasic, de exemplu cel cu diametrul de 30 cm (LP), ce are viteza de 33,(3) rot/min. Gama dinamica a primului este de 90 dB fata de 55dB la cel clasic, iar raportul S/Z > 90 dB fata de 60 dB, separarea intre canale este de 90 dB fata de 25-35 dB, distorsiunile armonice 0,01% fata de 0,2%, iar timpul de redare pe o singura fata a discului CD este de 60 min. fata de 40 min. (2*20 min) in cazul clasic. Aceste performante s-au obtinut pe sisteme digitale de prelucrare a semnalului si de inregistrare digitala folosind un fascicul laser semiconductor ca AlGaAs, lucrand cu lungimea de unda de 800 nm, avand diametrul spotului de 0,001 mm.

La inregistrare se foloseste un disc rotitor de sticla, pe care este depus un strat fotosensibil. Semnalul de AF este esantionat la o frecventa de 44,1 KHz si cuantizat uniform cu 16 biti pe canal si esantion, rezultand 32 biti/esantion in cazul stereo, ceea ce inseamna un raport S/Z de 90 dB. Rata de bit este 44,1 * 1000 * 32 = 1,41 * 1000000 biti/s. Se face apoi o grupare in cadre (frames) fiecare continand 6 esantioane. Blocurilor succesive de biti audio li se adauga biti de verificare a paritatii in mod corespunzator unui sistem de codare numit CIRC (Cross Interleaved Reed-Solomon code - cod Reed-Solomon incrucisat intretesut) pentru a realiza corectia erorilor. Raportul numarului de biti inainte si dupa aceste operatii este de 3/4. Asa apar bitii de date. Apoi fluxul de informatii este modulat, respectiv bitii de date sunt translatati in biti de canal care sunt apti de a fi inscrisi pe disc. Pentru aceasta se foloseste asa zisul 'cod de modulatie' EFM (Eight to Fourteen Modulation - modulatie de la 8 la 14), respectiv un cuvant de cod de 8 biti este transformat intr-unul de 14 biti, la care se mai adauga 3 biti. Raportul total este de 8/17. Acestia sunt bitii de canal. Ei sunt grupati in blocuri de 588 biti numite blocuri de canal. Tinand seama de diametrul discului Æd=12cm, diametrul fasciculului de inregistrare sau citire Æe=0,001mm, pasul pistelor 0,0016mm, latimea 0,0006mm si adancimea de inregistrare 0,00012mm, fluxul de biti de canal va fi de 4.32*1000000 biti de canal/s. Cum viteza de explorare este de 1,25 m/s, rezulta ca lungimea unui bit de canal pe pista este de 0,3 micrometri.

Aceste blocuri de biti moduleaza fasciculul laser care impresioneaza sau nu stratul fotosensibil de pe discul de sticla. Printr-un procedeu de developare se obtine pe disc un sistem de adancituri (pits) si locuri plate (lands).

Suprafata se acopera apoi cu un strat de Ag. Printr-un procedeu de depunere electrostatica se realizeaza impresionarea (copia) din nichel a acestuia, care se numeste disc 'fata' din metal. Se fac alte presari de pe acesta si rezulta discul 'mama'. Presarea cu aceste ultime discuri da nastere discurilor 'fiu' (stampers). Acestea sunt folosite pentru a presa discul termoplastic folosit la redare. Discul de redare arata ca in figura 11.1.

Se remarca adanciturile care reprezinta combinatii de biti de canal de diferite lungimi. Acestea au o adancime de λ/4 (unde λ=800 nm).

Dupa presarea suportului termoplastic se face metalizarea suprafetei si totul se acopera cu un strat protector transparent. CD-ul se aseaza in CDP cu eticheta in sus. Citirea se face de jos in sus. Fasciculul laser cu care se face citirea este focalizat pe pit, reglajul automat de focalizare necesar a fi efectuat este de 0,004 mm ca sa ajunga la o deviatie (eroare) de numai 1 micrometru. Se compenseaza deviatiile axiale ale discului care pot fi de 1 mm.

Cand fasciculul cade pe un interval intre 2 adancituri, lumina este reflectata in intregime. Cand cade pe adancitura care este de λ/4 apare un minim, ca urmare a interferentei intre fasciculul incident si cel reflectat. Partea electronica de redare face operatiile inverse celei de inregistrare ca sa se ajunga in final, dupa conversia A/D, la semnalul de AF.

In figura 11.2 se da schema bloc a unui CDP pentru disc CD-DA (Compact Disk - Digital Audio). Performantele unui CDP in ceea ce priveste protectia impotriva erorilor este influentata de clasa lor. Un CDP portabil, nepretentios, poate reface si corecta serii de cate 4000 de biti falsi (aceasta corespunde unei lungimi de 2,5mm pe suprafata CD-ului). Suprafata discului se poate obtura de proba cu o banda adeziva netransparenta. Cele mai bune CDP-ere pot reda corect chiar pentru o obturare de 10 mm pe suprafata CD-ului. De aceea se poate afirma ca CD-ul audio inregistrat digital (CD-DA) este aproape imun la zgarieturi si praf.