1.    
  2.    
  3.     Як працює оптичний диск

Як працює оптичний диск

Введення Оптичний диск – це нова швидко розповсюджуються у сфері домашнього відео технологія, яка стала популярною з появою звукових компакт-дисків. Сьогодні існує безліч форматів даних, які крім звуку можуть зберігати на оптичних дисках додаткову інформацію, графіку і фрагменти цього відео.

На початку ми розглянемо технологічні основи оптичних дисків, а потім – деякі формати зберігання інформації на оптичних дисках та апаратуру для них. Цифрова технологія В оптичних дисках в протилежність аналоговим аудіо – і видеоносителям типу вінілових платівок і магнітних відеокасет доводиться використовувати цифрову обробку сигналів.

Але чому цифрову? При передачі аналогового сигналу будь-який дефект в момент прийому, зберігання або при відтворенні запису знижує якість аудіо – та/або відео.

Наприклад, в забрудненої запису з’являється шум, з’являються детонації звуку при нерівномірному обертанні або непостійною швидкості, зношена голка або забруднені головки також вносять спотворення.

Всі ці дефекти відсутні в цифровій формі запису (більш детальна і глибока інформація за базовим принципам технології компакт-дисків представлена в “Довіднику з звуковим технологій”). Від аналогового сигналу до цифрового В оптичних дисках аналогові сигнали перетворюються в цифрові.

Виняток становлять відеоінформація на лазерних дисках, про що буде розказано далі. Під час цього процесу аналоговий (аудіо-та/або відео) сигнал вимірюється по частинах і перетворюється в набір значень, називається вибіркою. Уявіть собі хвилю, що представляє аудіо – або відео, виміряну на інтервалах.

Потужність і полярність сигналу може бути виражена десятковими числами (1, 2, 3 і т. д.), які позначають силу і полярність (+ чи -) сигналу між точками вимірювань. Частота, з якою проводяться вимірювання сигналу, що визначає точність реєстрації форми вихідного сигналу. Отже, ці кроки повинні бути дуже маленькими. Вимірювання здійснюється з точністю до десятих часток мілівольт. Процес перетворення аналогового сигналу в цифровий і назад в аналоговий.

Аналогово-цифровий перетворювач (АЦП) переводить десяткові значення в двійкову (біти) форму. Біти складаються тільки з нулів та одиниць. Десяткові числа можуть бути однозначно виражені в двійковій формі у вигляді різних комбінацій з нулів та одиниць.

Нижче представлені деякі вирази в двійковій формі запису (з трьох біт): Десяткова Двійкова 1 001 2 010 3 011 4 100 5 101 6 110 7 111 Таким чином аналоговий сигнал стає цифровим сигналом, який представляє собою набір імпульсів: одиниця позначається наявністю імпульсу, а нуль – його відсутністю.

На оптичних дисках ці імпульси за допомогою лазерного променя записуються на поверхні диска у вигляді мікроскопічних западин і виступів. Западина означає 0, а виступ – 1. У більшості типів записуючої апаратури кожне значення (44,100 значень в секунду) перетворюється в рядок з 16 біт (замість 3 біт, наведених у прикладі). В результаті маємо понад мільйон біт у секунду. 16-розрядне число з нулів і одиниць означає 65,536 різних значень (2 значення в кожному розряді = 2e16 = 65,536 варіантів).

Детальніше це питання викладено в “Довіднику з звуковим технологій”. Сканування диска Подібно пластинок з граммзаписью інформація на оптичних дисках записується по спіральній доріжці. Лазер починає “читання” від внутрішньої доріжки і завершує на зовнішній. При відтворенні лазерний промінь прямує на западини і виступи. Коли промінь лазера потрапляє на виступ, він відбивається на світло-чутливий елемент.

Коли промінь залітає в западину, на світло-чутливий елемент потрапляє лише слабкий сигнал. Таким способом світло-чутливий елемент приймає набори світлових імпульсів, відповідні западин і виступів на диску. Цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) перетворює набір імпульсів у двійкове подання, а потім в десяткове подання. Тепер може бути відновлений вихідний аналоговий сигнал. Поперечний переріз лазерного механізму. В залежності від виду рельєфу, куди потрапляє промінь лазера (на виступ або в западину), він по-різному відбивається і потрапляє на світло-чутливий елемент.

Чергується код Ріда-Соломона (CIRC) Механізм CD-плеєра. Лазерний механізм сканує вміст з нижньої сторони диска.

Завдяки оптичній системі сканування між лазерним променем і диском немає механічного тертя. У результаті диск не зношується, як би часто його не використовували для воспроизводения. Тим не менш компакт-диски вимагають дбайливого поводження з ними, так як подряпини, і пил можуть поглинути або розсіяти світло лазерного променя, викликаючи пропуск або спотворення цілих серій імпульсів.

Ця проблема може бути вирішена, якщо до процесу запису додати чергується код Ріда-Соломона (CIRC). Код CIRC відноситься до систем корекції помилок, яка автоматично вставляє будь-яку втрачену або перекручену інформацію за рахунок математичних розрахунків. Без такої системи виправлення помилок не випускається жодна модель CD-плеєра для оптичних дисків, так як навіть найменша вібрація основи, на якій розташований плеєр, викликає спотворення звуку і зображення.

 

26.11.2016

Написати коментар