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1、第七讲 汽车音响激光（CD）唱机原理,231 CD唱片记录信号的原理 1CD唱片的结构 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。,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
2、。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3T11T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。,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。,CD唱片工
3、作时的特点,1.25ms的恒线速度,500 rmin200 rmin,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。,2CD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,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
4、编码调制。,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。,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,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2.822Mbits的音频比特流。,时分复用的概念 模拟立体声音频信号分为左右两路，但记
5、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。,纠错编码
6、,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。,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,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。,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。,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
7、门代码，英文简称为CIRC。,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,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,同步字 EFM调制后的数字信号，经加入同步字就可以记录到CD唱片上 同步字被用作待处理资料的起始点，也作为唱片速度控制电路的比较信号。同步字由24位资料组成。同步字位于一帧资料的最前面。,从图中可以看出：每帧所包含的比特数有：33l7+24+3588bit，而CD唱机的位时钟为43218106bit/588=7350bit/s。因此CD唱机的帧频率为43218106bit/588=7350帧/s。,232 CD唱机的构成与工作原理1CD唱机的系统构成,CD唱机中主要包括机械系统、信号读取系统(激光头系统)、伺服系统(包括聚焦伺服、循迹伺服、径向进给伺服、主轴伺服)、译码、纠错和数模变换器等数字信号处理系统、系统控制及电源,CD唱机的机械系统 激光唱机机芯包括四部分：激光唱头、驱动机构、加载机构以及减振机构。,CD唱片加载机构与主轴电机,CD唱片的压片机构,径向移动系统,CD唱机的光学系统,2CD唱机的工作原理,激光拾音器从唱片上拾取信号的示意图,
