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发表于 2003-9-4 20:28:04
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你还是补补基础知识吧，看这里
以下是引用我N年前上学时的一本课本《电声媒体》第七章 声音的记录与重放 ： 第二节 激光唱机：（虽然这里涉及的知识是初级的，但是通俗易懂，绝对没有不科学的东西。）
一。数字编码技术
音频信号以数字信号的形式储存在激光唱片上，为了使存储的信息便于拾取和不失真的还原，必须将数字信号加以处理（通过编码）后记录，而音频信号本身都是模拟量不能直接用于数字处理，因此把音频信号转换为数字信号是首要任务。
（一）PCM的原理
PCM是英文Pulse Cade Modnlation的缩写，意为脉冲编码调制。它是一种信号调制方式，完成模拟信号到数字信号的转换。其过程如下：
1。采样保持
采样保持顾名思义是对模拟信号每隔一段时间取它的瞬时幅值，并且将此幅值再保持一段时间，从而把随时间变化连续的信号转变成阶跃的离散信号。如图7-2-1所示（省略），显然，经采样后的波形与原波形有所不同，即产生失真。如果采样的时间间隔很小，其采样的结果几乎与原波形一致，但过高的采样频率，又使得设备工作的频带增大，那么采样频率至少取多大才能满足要求呢？根据奎奈斯特采样定理，只要采样频率高于信号频谱中最高频率的两倍，就可以完全重现原波形了。音频信号的频率范围为20Hz~20KHz,其上限频率以20KHz计算，那么采样频率必须大于40KHz。在CD唱盘系统中采样频率取44.1KHz。也即采样的时间间隔为22.676微秒。
2。量化和编码
把采样所得到的幅值，按一定幅度范围进行编组归类，即量化。在CD唱盘系统中采用了线性量化方式，也就是将模拟信号的总幅值划分为等间隔的若干层次，对落入同一层次的采样值归入同一量值。显然，实际的采样值和归入的量值存在差别，称之为量化误差。如果划分的层次越多，那么量化误差也就越小。
编码是对划分后每一层次的量值，用若干二进制数来表示。采用的二进制数的位数越多，所能表示的层次越多，由于量化后的量值与所编的码是一一对应关系，因而可以用二进制数表示采样的值。即实现模拟量到数字量的转换。在CD唱盘系统中，采用16位二进制数表示量值，所表示的层次有 2的16次方=65536（64K），一次采样的位数（称音频位）是32，其中左声道16位，右声道16位。
（二）纠错码和用户位
利用PCM技术把音频信号这一模拟量转换成数字量。如果将此信号直接记录于激光唱片上，那么重放时由于种种原因的影响，例如制造或使用过程中唱片的损伤，设备的抖动，信号电平的变化，数字位之间的干扰等将使得数字信号产生丢失现象（误码）。那么即使只有一位数之差，结果也是天差地别。比如，二进制数10100101，所表示的十进制数是417，如果丢失了最高位的“1”而变成0100101，那么它所表示的十进制数将是289，与原来的数字相差了128。在音频系统中，如果也出现这种现象，在还原声音时将产生极大的“爆炸声”。而且只经过很短的时间间隔就来一次，这种噪声简直会使听众无法忍受。为此，对音频数字信号还必须再次进行编码，使之能够易于纠错，这种码被称为纠错码。
在CD唱盘系统中，采用的是CIRC（Cross Interleaved Reed Solomon Code，相互交错里德-索罗门码）和奇偶校验码，以及自动纠正和相邻量值之间德线性内插补正办法来实现纠错。
后面有CIRC编码的原理图和详细的数字信号的编码过程图，我不知道怎么弄上来，有兴趣的朋友自己去找找相关书籍。
接上面的
在CD唱盘系统中，在音频信号经脉冲编码调制后的量值示以2个字节（16比特）来表示。当以一个字节为单位进行数字处理时，音频位先进行分组（称为帧），每帧有六次原始采样，既有192位音频位。其中左声道96位（12个字节--6个音频符号），右声道96位（12个字节--6个音频符号）。按CIRC的编码方法，将一帧信号（12个音频符号--24字节），重新排列，产生相应的4个字节的检验字P和4个字节的检验字Q，分别排列于左右声道音频数据（称此数据的每一位为数据位）的末尾，如图7-2-3所示，所选取的12个音频符号和产生的8个检验字都分散在约40帧的范围内，如果在重放时发生一长串信号丢失，经过解码（编码的逆过程）就可以把误码串拆散孤立起来，成为约40帧范围的随机误码。再利用8个检验字检出误码并加以纠正，使CD唱盘系统有很强的纠错能力。
用户位是音频数据经过CIRC编码之后，在每帧数据位的起始位置加入一位8比特的附加信息。这8比特数据是专门为用户设置的，提供用户所需要的信息。每一位分别作为独立的通道使用，各位的名称分别为P，Q，R，S，U。V，W位，分别起着不同的作用。P位表示音乐的有无，便于自动选曲；Q位是控制位，表示通道是否加重，绝对地址，乐曲编号，乐曲各部门分索引号，唱片出厂号等；R~W6个数据位还未使用，有待于开发和利用，如记录静止图象，作曲者，作词者，演奏者，以及解说词等等。该数据位98帧为一组，记录用户信息。按采样频率44.1KHz，1帧6次采样，那么这种数据总容量为8*98*75=58.8Kb/s。
(三）EFM（8比特到14比特的调制）
通过以上编码所形成的数字信号还不能直接作为原盘刻录用的电信号，其原因有三个方面，一是不能满足激光束的高密度记录要求；二是伺服系统（聚焦伺服和寻迹伺服）所检测的信号也是所记录的数字信号，要求信号频谱中所包含的低频成分要小，否则，伺服系统检测的误差信号的信噪比要下降，，伺服系统的稳定性变劣，三是不便于激光唱片的恒定线速度控制和数字信号的自同步以及相邻数据位的干扰大等。为了解决这三方面的不足，还需进行EFM（Eight to Fourteen Modulation)调制。
EFM调制是按储存在R O M 中特有的变换程式将每个数字信息的8比特变换成14比特。14比特的排列有2的14次方=16384种，二8比特的排列只有2的8次方=256种，所以只要从16384种排列中选用256种，这256种的选取必须满足的条件是：在任意的两个“1”之间，至少有2个“0”，至多可有10个“0”，在16384种排列中只有267种能满足要求。同时，为了使每个数字信息之间也能满足以上要求，必须在每次EFM之后再加入3比特并入位。3比特并入位有000，100，010，001四种排列方式可供选择。选择的原则：一要满足任意两个“1”之间至少有2个“0”，至多有10个“0”的条件；二是使已调信号频谱成分中的直流分量和低频分量尽量小。
最后，在一帧数据的最前位置加入27比特的同步信号。帧同步信号的选择要绝对与EFM中所使用的码不同，以免产生帧同步干扰。在27比特的帧同步信号中，也有3比特并入位，其选择原则与EFM之后加入的3位并入位相同，至此，完成一帧数字信号的编码过程。 |
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