5 Запис і відтворення інформації в системах компакт-диск, CD-ROM, DVD

5.1 Загальні відомості про систему Компккт-диск

В останні роки, усе більш поширення в професійній і побутовий звукотехніці здобуває оптичний запис звукових сигналів у цифровій формі. Носієм запису служить оптичний диск. Сигнал записується в цифровій формі, завдяки чому вдається забезпечити високу якість звукопередачі. Частотний діапазон записуваного сигналу складає 20Гц…20кГц.

Структурна схема каналів запису і відтворення звукових стереосигналів приведена на рис.5.1



На рис.5.2 приведені діаграми, що показують процеси формування кадрів перед записом і їхнім перетворенням при відтворенні інформації.

Перемеження – це спосіб зміни положення символів в інформаційному потоці, після якого, кожні два сусідніх символи з'являються на деякій відстані один друг від друга. Це необхідно для того щоб перетворити тривалі відрізки отриманих сигналів, що рідко зустрічаються, але через значну тривалість не піддаються корекції кодами Рида-Соломона, у велику кількість коротких спотворених відліків, з якими декодер справляється легко.







5.2 Конструкція компакт-диска

Конструкція та розміри компакт-диска визначені стандартом [6]. Виготовлюється диск з полікарбонату. Ця прозора пластмаса відрізняється високими механічними характеристиками і є теплостійкою. Розміри диска мало змінюються під впливом вологи.

Інформація фіксується на внутрішній поверхні дика поглибленнями, які називаються пітами (рис.5.3,а,б).



Рисунок 5.3 - Конструкція компакт-диска:

а – вигляд збоку; б – фрагмент доріжок с записаною інформацією



5.3 Конструкція CD-ROM та DVD

Оскільки диск CD-ROM призначений для роботи з ЕОМ, то для нього був розроблений спеціальний дисковод. Змінено і структуру блоку даних, тому що інформація, для роботи з ЕОМ, повинна відтворюється без помилок. В даній системі введені ще три рівні завадостійкого кодування, при цьому імовірність правильного відтворення інформації збільшується на 3...5 порядків.

Основною характеристикою CD-ROM є швидкість передачі даних і час доступу. Швидкість зчитування кратна величині 150 Кбайт/с, і такі приводи називають одношвидкісними. На сьогоднішній день існують накопичувачі, у яких інформація може зчитуватися зі швидкістю в сто разів більшою.

Незважаючи на те, що диски CD-ROM мають велику інформаційну ємність, її в багатьох випадках виявляється мало для запису конкретної інформації, наприклад кінопродукції. Для рішення цієї проблеми в 1995 році був створений стандарт DVD. DVD - диск може мати до чотирьох, по два з кожної сторони реєструючі шари. Один шар такої пари – напівпрозорий, інший цілком відбиває промінь і знаходиться під напівпрозорим шаром. Ємність одностороннього одношарового диска – 4,7 Гбайт.

Стандартна швидкість зчитування інформації в DVD пристроях дорівнює 1,3 Мбайт/с. Накопичувачі DVD сумісні з пристроями попередніх стандартів. Вони можуть читати інформацію з дисків CD-ROM і програвати CD – диски.



5.4 Визначення параметрів ситеми Компакт-диск

Дані для розрахунку:

( стереофонічний сигнал, що займає діапазон частот: 0.02...20 кГц

( частота дискретизації:

,

( розрядність АЦП: m=16

Визначимо швидкість цифрового потоку на виході мультиплексора і на вході оптичного модулятора по формулі (5.1)відповідно до теореми дискретизації:

, (5.1)

де Fmax – максимальна частота спектра сигналу;

m – розрядність АЦП;

F( - частота дискретизації.



Визначимо тривалість програми, яку можна буде записати на диск зі стандартною ємністю Q = 640 Мбайт. Тривалість програми визначимо по формулі (5.2):

, (5.2)

де Q – ємність диска.



Порівнюючи отриманий результат з міжнародним стандартом Компакт-диск з такими параметрами: F( = 44.1кГц, m=16.



,





Можна зробити висновки, що при збільшенні частоти дискретизації, час запису на диск однакового обсягу зменшується. Але з ростом частоти дискретизації росте і верхня частота спектра сигналу, що при цьому зменшує довжину хвилі запису.

Визначимо час запису, при стиску цифрового потоку у форматі MPEG-1 Layer3 при вихідному бітрейті 256,128,64 кбіт/с.

Швидкість цифрового потоку визначаєтьсяпо формулi (5.3):

, (5.3)

де К – коефіцієнт стиску;

Vk – швидкість потоку після стиску .

При Vk = 256 кбіт/с , К = 4 , то

,

.

При Vk = 128 кбіт/с , К = 8 , то



.

При Vk = 64 кбіт/с , К = 10 , то

,

.

Визначимо частоту оборотів диска для запису інформації з мінімальною довжиною піта, визначеної стандартом системи компакт-диск.

Для системи компакт-диск : Smin=0.83 мкм, при цьому:

, (5.4)

де К – мінімальне число одиниць і нулів ( К=3 )

Vmin– мінімальна лінійна швидкість руху елемента диска програмної зони

FT = 4.3218Мгц – тактова частота.

Звідки визначимо лінійну швидкість елемента диска:

м/с .

Визначимо довжину окружності диска системи компакт-диск:

.

Визначимо частоту обертання диска :

.



















Рисунок 5.2 - Кадр информації в системі компакт-диск



Рисунок 5.1 - Узагальнена структурна схема каналів запису-відтворення інформації в системі компакт-диск



РА071.050901.006 ПЗ







Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.