27161

Варианты формата CD

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Однако значительная информационная ёмкость нового носителя 740 Мбайт навела специалистов на мысль использовать его в качестве элемента постоянной памяти для хранения архивных данных. Каждый кадр как уже описывалось в главе 3 содержит в себе 24 исходных информационных символа байта. В формате CDROM эти 24 символа являются обезличенными и могут нести в себе какую угодно информацию лишь бы она была преобразована в двоичную форму и организована в байты. Изза наличия этой избыточности диск CDROM имеет меньшую информационную ёмкость до...

Русский

2013-08-19

221 KB

3 чел.

20

Лекция 6

9. Варианты формата CD

Когда компакт-диск впервые появился на потребительском рынке, то это был исключительно звуковой носитель. Ни о каком другом его применении речи тогда не шло. Даже название стандарта на него звучало как «Compact Disc Digital Audio System», т.е. «Цифровая звуковая система Компакт-диск».

Однако значительная информационная ёмкость нового носителя (740 Мбайт) навела специалистов на мысль использовать его в качестве элемента постоянной памяти для хранения архивных данных. Такая версия компакт-диска появилась в 1985 году и получила название CD-ROM (Read Only Memory – память только для чтения).

Поскольку диск CD-ROM предстояло использовать в составе вычислительных комплексов различной сложности, то для него был разработан специальный дисковод, легко вписывающийся в архитектуру компьютера. Пришлось изменить и структуру данных, записываемых на диск, так как точный фактографический материал и компьютерные программы уже не допускали использования интерполяции и приглушения. Ошибки надо было исправлять только точно – с помощью корректирующих кодов. Для этого были добавлены ещё три дополнительные ступени помехоустойчивого кодирования на уровне блоков (1 блок = 98 кадров). Достоверность воспроизведения информации при этом возросла на 3…5 порядков.

Дополнительное кодирование в CD-ROM производится до того, как данные поступают на кодер CIRC, точно такой же, как в системе защиты от ошибок формата CD-Audio. Для этого данные, содержащиеся в каждых 98 последовательных кадрах, объединяются в блок. Иногда этот массив данных называют сектором (рис. 9.1). Каждый кадр, как уже описывалось в главе 3, содержит в себе 24 исходных информационных символа (байта). В формате CD-Audio эти 24 символа представляют собой 12 поделенных пополам 16-разрядных отсчетов звукового стереосигнала: 6 отсчетов левого канала и 6 отсчетов правого канала (см. рис. 3.2). В формате CD-ROM эти 24 символа являются обезличенными и могут нести в себе какую угодно информацию, лишь бы она была преобразована в двоичную форму и организована в байты. Всего в секторе содержится 24×98 = 2352 символа.

Однако, если в CD-Audio все эти символы содержали исходную информацию, то в CD-ROM такую информацию содержат только 2048 символов (рис. 9.2.а). Остальные 2352 – 2048 = 304 – избыточные и нужны для того, чтобы обеспечить дополнительные степени защиты информационным символам. Из-за наличия этой избыточности диск CD-ROM имеет меньшую информационную ёмкость (до 650 Мбайт) в сравнении с CD-Audio (до 740 Мбайт), зато информация эта гораздо лучше защищена. Такой ситуацией пользуются за рубежом для хранения архивных фонограмм. Там их записывают не на CD-Audio, как у нас в России, а на CD-ROM. Экономия места в таком деле ни к чему, а материал защищен куда надёжнее!

Как всякий ограниченный массив данных, сектор имеет свою синхронизирующую группу. Она состоит из 12-ти последовательных байт и располагается в начале сектора. Структура её показана на рис. 9.2.б. Символы 0 и F – это цифры шестнадцатеричного кода, двоичное отображение которого показано на рис. 9.2.г. Следующие за синхрогруппой четыре байта – это заголовок, в котором отражены данные о времени (минуты, секунды, блоки) и идентификатор режима заполнения данных (рис. 9.2.в). Таких режимов в CD-ROM несколько. На рис. 9.2.а показан только один из них.

После заголовка следуют непосредственно сами данные – 2048 байт. После них – четыре проверочных байта кода обнаружения ошибок EDC (Error Detection Code). Затем – восемь нулевых байт. И, наконец, проверочные байты двух кодов коррекции ошибок ЕСС (Error Correction Code) – 172 байта кода Р и 104 байта кода Q.

Код EDC в соответствии с названием используется только для обнаружения ошибок. Он относится к числу CRC-кодов (Cyclic Redundancy Check CodeCRCC), которые способны только зафиксировать факт наличия ошибок, но исправить их не в состоянии. Чтобы обнаружение стало возможным, информационное слово, включающее в себя 2048 байт исходной информации, 4 байта заголовка, 8 нулевых байт, побитно делится на порождающий полином кода CRC:

Полученный 32-разрядный остаток (32/8 = 4 байта) записывается на соответствующей позиции в блоке данных, обозначенной аббревиатурой EDC и используется при декодировании для обнаружения ошибок. С этой целью производится та же операция деления, что и во время кодирования. Если полученный остаток совпадает с вычисленным ранее, то ошибок нет. Если не совпадает, то ошибки присутствуют, и их следует исправлять. Но исправлять ошибки код CRC не может. Для этого используются коды ЕСС.

Коды ЕСС – Р[26.24.3] и Q[45.43.3] так же как аналогичные коды системы CIRC, являются кодами Рида-Соломона и способны как обнаруживать, так и исправлять ошибки. Причем, не битовые, как CRCC, а символьные. Каждый из них способен исправить одну ошибку или два стирания (см. разделы 3.1 и 5.6).

Кодирование этими кодами производится следующим образом. Прежде всего, данные, содержащиеся в каждом секторе (без синхрогруппы), делятся на два равных массива, как показано на рис. 9.3 – четные байты отдельно, нечетные отдельно. Данные каждого массива кодируются независимо друг от друга сначала кодом Р, затем кодом Q. Заметим, что до кодирования в исходном массиве значимыми являются только 1032 символа – заголовок, информация , ЕВС и нули. Остальные – те, которые должны содержать проверочные символы кодов ЕСС – пока пустые.

Каждое кодовое слово кода Р[26.24.3] содержит 26 информационных и два проверочных символа. Информационные символы выбираются из общего массива не подряд, а по определенному закону, который иллюстрируется рисунком 9.4. Каждый столбец в таблице – это кодовое слово кода Р. Верхние 24 символа – информационные, два нижних – проверочные, полученные путем вычисления.

После завершения кодирования кодом Р, значимых символов в массиве станет уже 1118 (вместе с вычисленными проверочными символами).



0        1       2        .      .      40      41      42

0

1

2

.

.

.

22

23

0000  0001  0002  ….  ….  0040  0041  0042

0043  0044  0045  ….  ….  0083  0084  0085

0086  0087  0088  ….  ….  0126  0127  0128

….     ….     ….    ….  ….    ….    ….     ….

….     ….     ….    ….  ….    ….    ….     ….

….     ….     ….    ….  ….    ….    ….     ….

0946  0947  0948  ….  ….  0986  0987  0988

0989  0990  0991  ….  ….  1029  1030  1031

24

25

1032  1033  1034  ….  ….  1072  1073  1074

1075  1076  1077  ….  ….  1115  1116  1117

Далее полученный массив кодируется кодом Q[45.43.3], который содержит 43 информационных и два проверочных символа. Информационные символы выбираются из массива по закону, который иллюстрируется рисунком 9.5. Здесь кодовое слово – это строка в таблице. Слева – 43 информационных символа, справа – два вычисленных по ним проверочных.

0        1       2        .      .      40      41      42

43      44

0

1

2

.

9

.

23

24

25

0000  0044  0088  ….  ….  0642  0686  0730

0043  0087  0131  ….  ….  0685  0729  0773

0086  0130  0174  ….  ….  0728  0772  0816

….     ….     ….    ….  ….    ….     ….    ….

0387  0431  0475  ….  ….  1029  1073  1117

….     ….     ….    ….  ….    ….     ….    ….

0989  1033  1077  ….  ….  0513  0557  0601

1032  1076  0002  ….  ….  0556  0600  0644

1075  0001  0045  ….  ….  0599  0643  0687

1118  1144

1119  1145

1120  1146

….     ….

1127  1153

….     ….

1141  1167

1142  1168

1143  1169

Рис.9.5. Образование кодовых слов кода Q[45,43,3]

Такая система кодирования и перемежения в формате CD-ROM позволяет практически свести к нулю вероятность появления неисправленной ошибки и надёжно защитить записанную на диск информацию.

Поскольку кодирование данных в формате CD-ROM включает в себя как необходимый атрибут, кодирование по стандарту CD-Audio, то все дисководы CD-ROM способны считывать диски CD-Audio и нуждаются только в наличии звуковой платы, которая преобразует цифровой код в звуковой сигнал. Проигрыватели же CD-Audio воспроизвести диски CD-ROM не в состоянии (даже если там записана звуковая информация), поскольку их процессоры не рассчитаны на декодирование кодов EDC и ЕСС, равно как и осуществление других операций, заложенных в основу формата CD-ROM.

Информация о том, что данный компакт-диск является диском CD-ROM, записана в служебных данных канала Q (см. раздел 3.3). Четырехразрядная группа «Управление» в этом случае будет выглядеть как 01Х0 (Х зависит от типа CD-ROM и может принимать значение как 0, так и 1 – см. рис. 3.13).

Кроме CD-Audio и CD-ROM, на потребительском рынке существует еще и диск Video-CD. Этот диск может содержать видеопрограмму продолжительностью до 74 минут с качеством обычного VHS, что обеспечивается за счет использования компрессии по стандарту MPEG1. Широкое распространение такой диск получил, в основном, в странах Азии. Однако, в связи с широкомасштабным внедрением технологии DVD, ему в скором времени придется, видимо, сойти со сцены.

Следует отметить, что основные форматы CD-дисков иногда связывают с определенными цветами. Например, формат CD-Audio называют «Red Book» (Красная Книга), CD-ROM – «Yellow Book» (Желтая Книга), а Video-CD – «White Book» (Белая Книга). Такие названия вошли в обиход из-за того, что в Книге Стандартов, где приведены описания всех разновидностей CD, такие описания отделены друг от друга цветными закладками. Их цвета и стали символами соответствующих форматов.

Несколько лет назад можно было встретить ещё один вариант компакт-диска – интерактивный диск CD-I, который использовался для записи компьютерных игр и обучающих программ. Эта разновидность компакт-диска существовала как обособленная группа, обозначенная в Книге Стандартов зеленым цветом («Green Book»), хотя, по сути, представляет собой одну из разновидностей CD-ROM. Сейчас почти не встречается, так как вытеснена «настоящим» CD-ROM.

Диски CD-Audio, Video-CD и CD-ROM, записанные и тиражированные в заводских условиях, относятся к классу дисков «только для чтения». Запись нового материала на них невозможна. Однако, кроме них существуют диски, специально созданные для того, чтобы на них можно было производить запись. Это диски CD-R (Recordable), на которые можно записать информацию только один раз, и диски CD-RW (Rewritable), допускающие многократную перезапись. Эти диски в Книге Стандартов связаны с оранжевым цветом и часто именуются «Orange Book».

Диск CD-R с однократной записью разработан ещё в начале 90-х годов. Кроме самого диска, пришлось разрабатывать также и более мощный полупроводниковый лазер, поскольку для осуществления записи требуется создание в области регистрирующего слоя высокой температуры. Если мощность считывающего лазера может быть не более 1 мВт, то записывающий лазер должен иметь мощность порядка 4…8 мВт при скорости записи, равной скорости считывания, 8…10 мВт – при двукратной скорости, 10…12 мВт – при четырехкратной, 14…18 мВт – при восьмикратной и т.д.

Конструкция диска CD-R показана на рисунке 9.6. В качестве регистрирующего слоя в настоящее время органические красители, оптический спектр поглощения которых совпадает с длиной волны излучения лазера. В период разработки CD-R было создано около полусотни таких красителей, но до промышленной технологии доведено только три из них – цианин, фталоцианин и азотокраситель.

Цианиновые слои отличаются достаточно высокой чувствительностью к излучению лазера, но, вместе с тем, и относительной неустойчивостью, так как со временем разлагаются под воздействием света. Этот недостаток впоследствии был устранен путем введения в цианин добавок специального стабилизирующего вещества, благодаря которому их долговечность теперь составляет 70 лет. Диски с цианиновым регистрирующим слоем имеют зеленый цвет. Выпускаются они фирмами BASF, TDK, VITSUBISHI, RICOH и др.

Фталоцианиновые слои более устойчивы к воздействию естественного светового излучения, и срок их службы достигает 100 лет. Диски с такими слоями лучше других работают при повышенных скоростях записи, когда мощность излучения лазера велика. Выпускаются компаниями KODAK, MITSUI и TOATSU CHEMICALS.  Имеют золотисто-коричневый цвет.

Цианиновые и фталоцианиновые диски содержат отражающий слой из золота, что является ограничивающим фактором в стремлении производителей снизить их стоимость.

Серебряный отражающий слой имеют диски с регистрирующим слоем из азотокрасителя, разработанные фирмами MITSUBISHI и VERBATIM. Такие диски хорошо работают при низких скоростях записи – до 4-кратной. Их срок службы – до 100 лет. Со стороны регистрирующего слоя они выглядят синими, с обратной стороны – бесцветными.

Во время записи информации лучом лазера происходит разогрев структуры подложка-слой органического красителя-отражающий слой, и она деформируется, образуя питы (рис. .9.7). При считывании свет лазера на таких питах будет рассеиваться, обеспечивая разницу в интенсивности отраженного пучка на деформированных и недеформированных участках дорожки.

Кроме дисков с регистрирующим слоем из органического красителя, разработаны и другие их разновидности. Но в промышленных технологиях они пока не используются.

Дорожки на дисках CD-R служат для обеспечения автотрекинга во время записи. Их ширина – 0,8 мкм, шаг – 1,6 мкм. Формируются они во время изготовления диска методом литья под давлением. Затем на поверхность поликарбонатной основы методом центрифугирования наносится регистрирующий слой (органический краситель), а поверх него методом вакуумного напыления – отражающий слой. Всё это покрывается защитным слоем из прочной пластмассы, а сверху формируется этикетка (рис. 9.6).

К семейству дисков CD-R относятся и диски PhotoCD, предназначенные для записи высококачественных неподвижных изображений (фотографий). Своим появлением они обязаны известной фирме KODAK. Программное обеспечение, разработанное этой фирмой специально для записи PhotoCD, предусматривает четыре основных формата хранения изображений, отличающихся степенью сжатия и, как следствие, их качеством. Характеристики этих форматов приведены в табл. 9.1.

Диски CD-R, производимые фирмой KODAK специально для записи изображений в формате PhotoCD, еще в процессе их изготовления снабжаются специальным кодом, содержащим в себе индивидуальный номер диска и его тип, который характеризует возможность записи на нём изображения вполне определенного качества. Таких типов – три. Их характеристики приведены в табл. 9.2.

Таблица 9.1

Характеристики форматов сжатия изображений

Формат изображения

Размер изображения в пикселях

Объем данных для хранения одного изображения, МБ

Количество изображений на диске

Примечания

BASE

512×768

0,75

800

Соответствует телевизионному изображению вещательного качества. Для просмотра в телевизоре и создания домашних альбомов

4BASE

1024×1536

1,5

400

Для высококачественных фотографий и архивирования

16BASE

2048×3072

4,5

120

Для полиграфии и печати фотографий большого формата

64BASE

4096×6144

20,0

30

Для высококачественной полиграфии и специальных видов фотосъемки

Запись дисков PhotoCD и распечатка изображений с них возможна только на специальном оборудовании фирмы KODAK, хотя просматривать их можно с помощью компьютера либо на его мониторе, либо на экране телевизора.

Реверсивные диски CD-RW, допускающие многократную перезапись, конструктивно похожи на диски CD-R. Однако вместо органического красителя здесь роль регистрирующей среды выполняет слой неорганического вещества, способного многократно менять своё состояние из кристаллического в аморфное и обратно. Для записи информации на них требуется лазер с меньшей мощностью, чем для записи CD-R, но и контраст записанной дорожки получится меньший, поэтому качество записи будет несколько хуже.

Таблица 9.2

       Характеристики дисков PhotoCD

Тип диска

Количество и качество записываемых изображений

Master PhotoCD

До 120 с качеством не хуже 16BASE

PortfoloiPhotoCD

До 800 с любым качеством, кроме 64BASE

ProPhotoCD

До 30 с качеством 64BASE

Все диски CD-R и CD-RW после осуществления записи приобретают свойства того формата, в котором эта запись производилась, и могут воспроизводиться соответствующими устройствами. Если записывалась музыка в формате CD-Audio, то диск можно воспроизводить с помощью обычного CD-проигрывателя, если записывалась программа в формате CD-ROM, то с помощью любого компьютерного дисковода. Однако не следует забывать, что контраст записи как у дисков CD-R, так и у дисков CD-RW, всегда ниже, чем у нормального тиражированного диска, не говоря уж о гораздо большем количестве ошибок, которые вносятся на него при записи. Поэтому качество такого воспроизведения не гарантируется.

12.2. SuperAudioCD

Формат цифровой звукозаписи SACD является детищем тандема SONY/PHILIPS, и разрабатывался этими авторитетными фирмами в качестве альтернативы звуковой версии формата DVD – диска DVD-Audio.

Формат SACD коренным образом отличается от всех прочих цифровых звуковых форматов (CD, DAT, MD, DVD-Audio) тем, что запись материала на носитель здесь производится не в форме линейных ИКМ-отсчетов, а в идее непрерывного цифрового потока, полученного путем одноразрядного квантования аналогового звукового сигнала со скоростью 2, 8224 МГц. Следует заметить, что технология одноразрядного квантования используется сейчас и для преобразования звука в других форматах, однако там полученный одноразрядный поток, в конце концов, все-таки приводится к последовательности многоразрядных отсчетов (16-, 20-, 24-разрядных) и в дальнейшем все операции по формированию потока данных перед записью на носитель производятся уже с ними. В формате SACD ничего подобного не делается. Полученный в результате квантования цифровой поток так и записывается на носитель со скоростью преобразования 2,8224 МГц. К нему только добавляется необходимая служебная  и синхронизирующая информация. Такая технология названа разработчиками Direct Stream Digital (DSD).

В результате, извечный враг цифровой звукозаписи – шум квантования – так и остается в своей наиболее «безопасной» форме с частотой первой гармоники 2,8 МГц и легко отфильтровывается (точнее, перемещается в область неслышимых частот) при воспроизведении записи, не требуя для этого сложных аппаратных средств.

Вследствие этого технические характеристики SACD отличаются очень высокими показателями, а проигрыватели – простотой реализации. Динамический диапазон и отношение сигнал/шум в звуковом диапазоне достигают 120 дБ и выше, а амплитудно-частотная характеристика получается линейной вплоть до частоты 100 кГц. Хотя здесь надо сделать оговорку – такая характеристики отнюдь не означает, что отношение сигнал/шум в 120 дБ сохраняется до 100 кГц.

С целью скорейшего продвижения SACD на рынке, его создатели предусмотрели совместимость нового диска с проигрывателями CD. Для этого на диске SACD, кроме версии материала в форме DSD, записывается версия того же материала в обычном формате CD-Audio Red Book. Одним словом, диск SACD может воспроизводиться на любом из существующих ныне CD- проигрывателей или CD-дисководов. Такая совместимость заложена в конструкции диска SACD. Неясно, правда, зачем владельцу обычного CD-проигрывателя покупать дорогой диск SACD, если он все рано не сможет услышать его «более дорогое» звучание? Но это уже, видимо, вопрос философский.

12.2.1. Диск SACD

Размеры диска SACD такие же, как у CD и DVD – диаметр 120 мм, толщина 1,2 мм. Физическая структура его представляет собой нечто среднее между обычным диском CD и односторонним двухслойным DVD (SSDL) (рис. 12.9).

Так же как диск DVD, он состоит из двух склеенных вместе подложек толщиной 0,6 мм каждая. Так же как у диска SSDL, внешняя (для считывающего луча) подложка содержит в себе полупрозрачный информационный слой высокой плотности (4,7 Гбайт), образованный путем напыления тончайшей пленки золота. Этот слой является носителем данных DSD и считывается оптической головкой с числовой апертурой 0,6 лучом лазера с длиной волны излучения 650 нм. Однако второй информационный слой с непрозрачным алюминиевым покрытием располагается не вблизи места склейки подложек (как у диска SSDL), а у противоположной поверхности – той, которая покрыта защитным слоем из прочной пластмассы. Этот информационный слой содержит в себе версию материала в стандарте CD-Audio (16 разрядов при частоте дискретизации 44,1 кГц) и доступен только для считывания оптической головкой обычного CD-проигрывателя или дисковода с числовой апертурой 0,45 и длиной волны излучения лазера 780 нм. Расстояние от этого слоя до внешней поверхности диска получается таким же, как и у CD – около 1,2 мм. Таким образом, достигается полная совместимость, как дисков, так и проигрывателей CD и SACD.

Информационный слой DSD позволяет записать на нем до 74 минут музыки в стереозвучании или с использованием технологии сжатия Direct Stream Transfer, разработанной фирмой PHILIPS, к стереоварианту добавляется еще и шестиканальный вариант (чаще всего – SSDSSONY Dynamic Digital System).

Информационный слой CD Red Book содержит версию того же материала, полученную путем понижения частоты дискретизации в 64 раза с помощью разработанного фирмой SONY алгоритма Super Bit Mapping Direct. Может, конечно, присутствовать и оригинальная запись, изначально сделанная в формате CD-Audio.

12.2.2. Защита от копирования в SACD

Для защиты материала, записанного на диск SACD, от копирования разработчики предусмотрели так называемую систему PSPPit Signal Processing. Суть ее заключается в следующем.

В процессе изготовления мастер-диска к потоку данных подмешивается специальный идентификационный сигнал, который записывается на диск.

Кроме того, ширина записываемых пит модулируется по определенному закону, создавая дополнительную степень защиты информации. Причем, этот вид защиты невозможно скопировать никаким известным способом. Оба вида защиты находятся во взаимном соответствии и дополняют друг друга. Такое соответствие проверяется специальным анализатором проигрывателя SACD. Если оно отсутствует, что неизбежно произойдет при перезаписи, то выход проигрывателя блокируется.

12.2.3. Формат данных в SACD

Аналоговый звуковой сигнал преобразуется в цифровой поток данных DSD со скоростью 2,2884 МГц в каждом из каналов, данные всех каналов делятся на байты и объединяются в единый цифровой поток, скорость которого для 2-канальной записи равна

2×2,8224 = 5,6448 Мбит/с = 705,6 кбайт/с.

В сравнении с обычным компакт-диском, у которого скорость потока звуковых данных равна 44,1×2×2 = 176,4 кбайт/с, эта скорость ровно в 4 раза выше. Далее этот поток данных делится на блоки по 2016 байт в каждом, к каждому блоку добавляется дополнительная информации (текст, графика, видео) и заголовок (всего 32 байта) и, таким образом, формируются блоки основных данных из 2048 байт.

К каждому блоку основных данных добавляются 4 байта идентификатора (ID), 2 байта (IED), представляющие собой сумму по модулю два первых двух байтов идентификатора ID и последних двух байтов, необходимую для обнаружения ошибок в идентификаторе, и 4 байта кода обнаружения ошибок (EDC) во всем блоке данных. Кроме того, в блок включены 6 резервных байт. Таким образом, формируется сектор данных из 2064 байта.

Идентификатор (ID)

4 байта

Проверка идентификатора на наличие ошибок (IED)

2 байта

Резервные байты

6 байт

Основные данные

2048 байт

Код обнаружения ошибок в секторе

4 байта

Из каждых 16 секторов данных формируется блок кода коррекции ошибок (ЕСС-блок) путем организации из этих данных матрицы, содержащей 192 строки и 172 столбца (см. рис. 12.10). Затем данные каждой строки матрицы кодируются кодом Рида Соломона RS[182,172]. При этом вычисляются 10 проверочных символов кода, которые записываются в последние 10 столбцов матрицы (байты  Р1). После этого данные каждого столбца кодируются кодом Рида-Соломона RS[208,192]. Полученные при этом 16 проверочных символов кода записываются в нижние 16 строк матрицы (байты Р0). Такая система кодирования называется Reed-Solomon Product Code (RSPC). Она способна скорректировать по меньшей мере 5 ошибочных байт на каждую строку и 8 ошибочных байт на каждый столбец. Путем выполнения нескольких последовательных вычислений можно исправить даже большее количество ошибочных байт.

После выполнения операций кодирования кодами Рида-Соломона, из данных блока ЕСС формируются 16 секторов записи. Для этого каждые 12 строк матрицы с исходными данными (сектор данных) объединяются с одной из строк проверочных данных Р0, как показано на рис. 12.11. Фактически один сектор записи содержит информацию одного сектора данных (12 строк или 2064 байта) + 12 строк по 10 байт Р1 (120 байт) + 182 байта Р0 – всего 2366 байт. Совокупность полученных при этом секторов записи образует физический сектор.

После этого каждая строка сектора записи делится на две равные части (91 + 91 байт), выполняется процедура модуляции каждого байта кодом EFM+ и к каждой части добавляется 32-разрядная синхрогруппа, образуя, таким образом, кадры записи. Синхрогруппы разных кадров имеют разную структуру и добавляются к полученным кадрам физического сектора в определенной логической последовательности, обеспечивая тем самым правильную работу декодеров при воспроизведении.

SYNC0 – начало физического сектора,

SYNC1 – SYNC4 – начало нечетного кадра,

SYNC5 – SYNC7 – начало четного кадра.

Результирующая скорость потока данных при записи/считывании в SACD для двухканальной записи составляет 6,5536 Мбит/с. Если использовать те же самые преобразования для многоканальной записи, то скорость потока данных превысит считывающие возможности оптической системы. Поэтому для записи многоканальных звуковых программ используется специальный вид компрессии – Direct Stream Transfer (DST). С использованием сжатия по методу DST результирующая скорость потока данных для 5.1-канальной записи получается равной 14,99136 Мбит/с.

Технические параметры SACD

● Диаметр диска (см)    12

● Толщина диска (мм)    1,2

● Число рабочих сторон    Одна

● Число типов диска    3 (однослойный, двухслойный,

          гибридный)

● Квантование     1-разрядное (DSD)

● Частота дискретизации (МГц)  2,8224

● Информационная емкость (Гбайт)  4,7 (однослойный)

       8,54 (двухслойный)

● Минимальная длина пита (мкм)  0,4

● Шаг дорожки (мкм)    0,74

● Длина волны излучения лазера (нм) 650

● Числовая апертура объектива  0,6

● Диапазон воспроизводимых частот 0-100 кГц

● Динамический диапазон (дБ)  более 120

● Максимальное время записи (мин)  110 (2 канала, 1 слой)

● Линейная скорость луча (м/с)  3,49

● Модуляция     EFM+

● Дополнительные возможности записи Текст, графика, видео


0

1

23

0

1

23

0

1

23

0

1

23

1

23

0

1

2

3

4

5

6

0

97

Синхрогруппа

Заголовок

Данные

0 1 2                      11

12               15

16                23

24 символа × 98 = 2352 символа

Рис. 9.1. Формирование блока данных в CD-ROM

Синхрогруппа

12

Заголовок

4

Данные

2048

EDC

4

«0»

8

ЕСС

Р

172

Q

104

а

00

00

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

FF

D0

D1

D7

D2

D3

D4

D5

D6

D11

D9

D10

D8

б

в

г

МИН

СЕК

БЛОК

РЕЖ.

D12

D13

D14

D15

0

1

2

3

4

5

6

7

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

89

А

B

C

D

E

F

7

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111

Рис. 9.2.. Структура данных диска CD-ROM:

а – блок данных (сектор); б – синхрогруппа; в – заголовок;

г – таблица соответствия десятичного и шестнадцатеричного кодов

D0

D2351

2352 символа (байта)

2351

2350

2349

2348

2347

23

21

19

20

18

22

24

25

D14

15

16

17

D13

D12

D12

0

D14

16

18

20

22

24

2350

2348

D13

15

17

21

19

25

23

2351

2349

2347

5

4

3

2

1

0

1

6

5

4

6

2

3

1167

1168

1168

1169

1169

Заголовок, данные, EDC, «0», ЕСС

Четные байты

Нечетные байты

Рис. 9.3. Формирование массивов данных для ЕСС-кодирования

Рис. 9.4. Образование кодовых слов кода Р[26,24,3]

Этикетка

Защитный слой

Отражающий слой

Регистрирующий слой

Поликарбонат

Дорожка

Рис. 9.6. Конструкция диска CD-R (разрез поперек дорожек)

а) до записи

б) после записи

Отражающий слой

Регистрирующий слой

Поликарбонат

Рис. 9.7. Формирование пита на регистрирующем слое диска CD-R

Луч с длиной волны 780 нм

Луч с длиной волны  635/650 нм

Поликарбонат

Поликарбонат

Защитный слой

Рис. 12.9. Конструкция диска SACD

Непрозрачный информационный слой

Полупрозрачный информационный слой

12 строк = 1 сектор данных

172 байта данных

10 байт P1

192 байта данных

16 байт Р0

Рис.12.10. Блок ЕСС

1-e 12 строк данных

1-я строка Р0

2-e 12 строк данных

2-я строка Р0

3-я строка Р0

3-и 12 строк данных

13-e 12 строк данных

13-я строка Р0

1 сектор записи

16х13=208

172

10

Рис. 12.11. Формирование физического сектора из секторов записи

SYNC0      91 байт = 728 бит    SYNC5       91 байт = 728 бит

SYNC1      91 байт = 728 бит    SYNC5       91 байт = 728 бит

SYNC2      91 байт = 728 бит    SYNC5       91 байт = 728 бит

SYNC3     91 байт = 728 бит    SYNC5       91 байт = 728 бит

SYNC4      91 байт = 728 бит    SYNC5       91 байт = 728 бит

SYNC1      91 байт = 728 бит    SYNC6       91 байт = 728 бит

SYNC2      91 байт = 728 бит    SYNC6       91 байт = 728 бит

SYNC3      91 байт = 728 бит    SYNC6       91 байт = 728 бит

SYNC4      91 байт = 728 бит    SYNC6       91 байт = 728 бит

SYNC1      91 байт = 728 бит    SYNC7       91 байт = 728 бит

SYNC2      91 байт = 728 бит    SYNC7       91 байт = 728 бит

SYNC3      91 байт = 728 бит    SYNC7       91 байт = 728 бит

SYNC4      91 байт = 728 бит    SYNC7       91 байт = 728 бит

Кадры

Кадры

32 бита

32 бита

1456 бит

1456 бит

Канальные биты

Канальные биты

13 строк

Рис. 12.12. Распределение кадров в физическом секторе


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5972. Информационные технологии в металлургии. Курс лекций 332 KB
  Введение Понятие об информатике, ее предмете и задачах Современный этап развития человеческого общества - это эпоха постиндустриального информационного общества. Если на предыдущих этапах развития прогресс общества зависел от развития производс...
5973. Племенной учет в овцеводстве. Справочное пособие 1.56 MB
  Справочное пособие содержит основные сведения о биологических особенностях овец, о племенной работе в овцеводстве, информацию о программном продукте Племенной учёт в овцеводстве и инструкцию работы с программой. Справочное пособие будет инте...
5974. Арсенид индия. Свойства, применение. Особенности получения эпитаксиальных пленок 54.06 KB
  Введение. Эпитаксиальный арсенид индия - перспективный материал электронной техники. Высокая подвижность электронов в арсениде индия прямозонная структура позволяют использовать его для изготовления высокоэффективных электронных и оптоэлектронных пр...
5975. Процессы горения и взрыва 1.59 MB
  Процессы горения и взрыва Книга написана применительно к действующей программе по дисциплине Теория горения и взрыва для высших учебных заведений. В ней изложены основные разделы современной теории горения: химические и тепло-массообменные процесс...
5976. Методы амортизации основных производственных фондов на предприятии 82.91 KB
  Для осуществления хозяйственной деятельности и нормального функционирования любое современное предприятие должно обладать необходимыми ресурсами, то есть иметь определенные средства и источники, с помощью которых можно производить и реализо...
5977. Жилищное право. Конспект лекций 990.5 KB
  Краткий конспект лекций содержит основные положения Жилищного права. В нем раскрываются определения понятий Жилищного права, его предмета и метода, проводится анализ основных принципов в сфере жилищных правоотношений, рассматриваются вопросы жилищно...
5978. Проблемы корпоративного права. Корпоративные правоотношения 85.58 KB
  Проблемы корпоративного права. Корпоративные правоотношения Основные понятия Корпорация – от лат. corpus habere - в Римском праве им обозначался статус юр. лица. Римск. право не знало учения о юр. лицах. Корпорация в РФ - ст. 71 ФЗ «О...
5979. Влияние легирующих элементов на механические и химические свойства стали 455 KB
  Следуя в ногу с техническим прогрессом, требующим удовлетворения растущих потребностей вновь создаваемых и развивающихся отраслей промышленности, ОАО ТАГМЕТ наращивал объем производства за счет расширения старых и строительства новых цехо...
5980. МЕХАНИЗМ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ 104.69 KB
  Мышечные ткани (обзор). Физиологические свойства поперечно-полосатых скелетных мышц. Структурно-функциональная характеристика мускулатуры (поперечно-полосатых мышц), их иннервация. Механизм мышечного сокращения. Явления, сопровождающие мышечное сокращение.