Audio-CD
Die Compact Disc Digital Audio (gebräuchliche Abkürzungen: CD Audio , Audio CD , CD-Audio , Audio-CD , CD-DA , CDDA ) ist eine Art von Compact Disc , die nur digitales Audio enthält und als Audiounterstützung verwendet wird .
Die Audio-CD wurde gemeinsam von Sony und Philips erstellt . Die erste endgültige Version der technischen Spezifikationen für Audio-CDs wurde 1980 fertiggestellt. 1982 wurden die ersten Audio-CDs und das erste im Handel erhältliche Audio-CD-Player-Modell, der Sony CDP-101 , veröffentlicht . Zeitlich gesehen war die Audio-CD die erste praktische Anwendung der Compact Disc. Alle anderen Formate und Verwendungen der Compact Disc leiten sich von der Audio-CD ab.
Verwendet
Die Audio-CD wurde als vorgedrucktes Compact-Disc-Format (also als Nur -Lese- Informationsmedium ) geboren, das für die Multimedia -Industrie zur Vermarktung von Toninhalten bestimmt war , insbesondere für die Schallplattenindustrie zur Vermarktung von Musik . In diesen Produktbereichen konkurrierte sie zunächst mit der Schallplatte und verdrängte diese innerhalb von etwa zehn Jahren fast vollständig. Mit der Geburt der CD-R im Jahr 1988 und der CD-RW im Jahr 1997 wurde sie auch zu einem der am häufigsten verwendeten Aufnahmeformate im Heimaudio und verdrängte insbesondere die Kompaktkassette erneut innerhalb von zehn Jahren.
Audio-CD ist derzeit der am weitesten verbreitete Standard zum Aufzeichnen von Audio auf der Compact Disc sowie der De-facto -Standard , der von der Plattenindustrie verwendet wird, um Musik unter Verwendung der Compact Disc zu veröffentlichen. Aus diesen Gründen sind viele Arten von CD-Audio-Playern auf dem Markt erhältlich : von den kompaktesten (für den mobilen Einsatz) bis zu den anspruchsvollsten (für die beste Klangleistung). Weniger verbreitet sind Audio-CD-Rekorder , die das auf Audio-CDs aufgezeichnete Audio nicht nur wiedergeben, sondern auch aufnehmen können.
Beschreibung
Die physische Struktur der Platte und die Datenspeicherungsprotokolle sind im Red Book beschrieben . Diese technischen Daten sehen eine maximale Kapazität von700 MB und PCM -Stereo-Audio abgetastet a44,1 kHz mit 16 -Bit- Samples , daher unter Berücksichtigung des für die Fehlerkorrektur belegten Speicherplatzes eine maximale Aufnahmekapazität von 74 Minuten. Es war Akio Morita , Gründer und damaliger Präsident von Sony, der diese Dauer auferlegte, sodass Beethovens gesamte neunte Symphonie auf einer einzigen CD enthalten war [1] .
In der Audio-CD wird der Ton digital gespeichert : Der Schalldruckverlauf wird in regelmäßigen Abständen gemessen (gesampelt) und der Wert durch eine 16-Bit- Folge beschrieben . Als Folge des Nyquist-Shannon-Theorems ist es erforderlich, dass die Abtastfrequenz mindestens das Doppelte der maximalen Frequenz des zu erfassenden Signals beträgt, d. h. mindestens 40.000 Mal pro Sekunde für das Audioband.20 kHz für jeden Stereokanal.
Die Bits sind in Form von mehr oder weniger das Licht reflektierenden Bereichen ( Pits und Lands ) in einer einzigen Spur von über 5 km Länge in die Scheibe eingraviert.
Die Verarbeitungskette, die die Disc-Spur in Ton umwandelt, kann in vier Hauptabschnitte unterteilt werden, sowie einen zentralen Mikroprozessor , der alles überwacht und mit dem Benutzer interagiert.
Kopf lesen
Dies ist sicherlich der komplexeste und innovativste Teil des CD- Players , da der Kopf im Gegensatz zu allen anderen Audiowiedergabesystemen nicht die Oberfläche des Trägers berührt, sondern durch verschiedene Servosteuerungssysteme ausgerichtet und im richtigen Abstand gehalten werden muss .
Insbesondere sind drei Probleme zu lösen:
- Halten Sie die lineare Geschwindigkeit der Platte unter dem Kopf konstant, um einen konstanten Datenfluss zu haben.
Dies impliziert, dass die Winkelgeschwindigkeit der Scheibe nicht konstant sein kann, sondern größer ist, wenn sich der Kopf nahe am Zentrum befindet, und geringer, wenn er sich an der Peripherie befindet.
Die gewählte Lösung zur Regelung der Rotationsgeschwindigkeit besteht aus einem FIFO - Puffer , einem Speicher, in den Daten auf der einen „Seite“ eingehen und auf der anderen Seite abgerufen werden. Die Datenerfassung erfolgt mit einer von einem Quarzoszillator genau bestimmten Rate, so dass der Puffer bei variierendem ankommenden Fluss mehr oder weniger gefüllt wird. Das Rückkopplungssystem wirkt auf die Winkelgeschwindigkeit ein, um die Menge gespeicherter Daten konstant zu halten.
Dieser Ansatz kompensiert auch Schwankungen, die durch Reibung, Vibrationen und Motorungenauigkeit (Wow & Flatter) verursacht werden. Ein Puffer geeigneter Größe in Kombination mit geeigneter Logik ermöglicht es Ihnen, etwaige Spursprünge zu kompensieren.
- Bewegen Sie den Kopf radial, um der Spur zu folgen.
Während bei einem Plattenspieler die Kassette von der Rille selbst gezogen wird, berührt die Kassette bei einer Compact Disc die Schallplatte nicht, sodass die Verfolgung der Spur mit optischen Mitteln erfolgen muss.
Das von der Scheibe reflektierte Laserlicht fokussiert auf die Mitte eines Quadrats, an dessen Ecken sich vier optische Sensoren befinden. Unter Zentrierbedingungen ist die erfasste Lichtintensität für die vier Detektoren gleich, wenn stattdessen die Spur und damit der Lichtfleck leicht versetzt ist, ist das Signal bei einigen Sensoren intensiver. Eine elektronische Schaltung bewegt die Linse mit Hilfe eines Magnetfelds, das von geeigneten Solenoiden erzeugt wird, in denen die Fokussierlinse aufgehängt ist. Wenn die Verschiebung an der Grenze des Wirkungsbereichs der Linse ist, wird der gesamte Kopf mittels eines Elektromotors verschoben .
- Halten Sie die Laserlinse im richtigen Abstand von der Disc , um eine konstante Fokussierung zu erreichen .
Betrachtet man einen Plattenteller , kann man die periodische vertikale Bewegung des Tonabnehmers aufgrund der unvollkommenen Ebenheit der Schallplatte beobachten. Dasselbe passiert bei CDs, wenn auch in geringerem Maße. Dazu ist es notwendig, den Fokus des Lasers von Moment zu Moment anzupassen.
Der Fokus wird mittels der bereits gesehenen vier Sensoren überprüft. Im optimalen Abstand ist der Signalpegel bei allen Detektoren auf dem Minimalwert.
Fehlerbehebungen
Da die Compact Disc keinen Schutz gegen Handhabung und Abnutzung bietet, bilden sich häufig Kratzer oder Schmutzablagerungen auf der Oberfläche, die das Lesen beeinträchtigen können. Um dieses Problem zu überwinden, werden komplexe Fehlerkorrektur- und Datenredundanztechniken eingesetzt .
Während der Schreibphase werden die den beiden Stereokanälen entsprechenden Daten zunächst verschachtelt, danach wird die Sequenz in 8-Bit- Stücke zerlegt, auf denen die EFM -Codierung (Eight-to-Fourteen-Modulation) durchgeführt wird, um zu lange hintereinander zu verhindern Folgen von Null oder Eins und erhöhen gleichzeitig die Informationsredundanz. Zu den erhaltenen 14 Bits werden weitere 3 Synchronisationsbits hinzugefügt, wodurch die Redundanz auf 112,5 % (von 8 auf 17 Bits) gebracht wird.
Nach dieser ersten Manipulation wird die Folge einer weiteren Verarbeitung unterzogen, an deren Ende elementare Gruppierungen (Frames) von 588 Bits erhalten werden. Jeder Rahmen besteht aus 24 Untergruppen von 17 Datenbits, die mit 8 Gruppen von 17 Bits zur Fehlerkorrektur verschachtelt sind, plus 27 Synchronisationsbits und 17 Informationen, die auf dem Display angezeigt werden sollen (Spurnummer, Position usw.). Die Verteilung der Kontrollblöcke ermöglicht es, die fehlenden Daten aufgrund eines großen Defekts auf der Plattenoberfläche zu rekonstruieren.
Alle diese Operationen müssen vom Lesegerät umgekehrt durchgeführt werden, um die ursprüngliche Sequenz von 16 Bits pro Abtastung pro Kanal zu rekonstruieren.
Digital/Analog-Umwandlung
In diesem grundlegenden Schritt werden die Bits von einem Digital-Analog- Wandler (DAC) für jeden Stereokanal in ein elektrisches Analogsignal umgewandelt. Das Signal wird mit 16 Bit abgetastet , was 65.535 Spannungspegeln entspricht. Im Allgemeinen basiert der Betrieb auf einem Netzwerk von Widerständen mit geeignet bestimmten Werten, deren Genauigkeit den Linearitätsgrad der Vorrichtung bestimmt.
Am Ausgang des Wandlers wird das Signal einem Tiefpassfilter unterzogen, um durch die Abtastfrequenz verursachte Oberwellen zu unterdrücken .
Audiovorverstärker
Dieser Abschnitt ähnelt dem jedes anderen analogen Audiogeräts und enthält die Lautstärkeregelungsfunktion und möglicherweise auch die Ton-, Balance- und Entzerrungsfunktionen . Wenn der Player direkt einen Kopfhörer- oder Lautsprecherausgang bereitstellt , gibt es auch einen Audioverstärker .
Dauer der Unterstützung
Ein als Diskfäule oder Diskkrebs bekanntes Phänomen kann aufgrund der Qualität der während des Herstellungsprozesses verwendeten Materialien die Lebensdauer der optischen Medien auf eine geschätzte Zeit von etwa 10 Jahren verkürzen. Das Problem würde die fortschreitende Oxidation des reflektierenden Aluminiums betreffen, das sich zwischen der Polycarbonatschicht und der Schutzlackschicht befindet [2] .
Vorschriften in Italien
Privatkopien sind möglich ( Art. 71 sexies ff. ) in Übereinstimmung mit dem MTP , jedoch nicht durch Dritte und externe Dienste zur Vervielfältigung können nicht erbracht werden; bei interaktiven Inhalten, bei technischen Schutzmaßnahmen ist die Ausübung des Kopierrechts nicht möglich.
Es ist jedoch möglich, mindestens eine analoge Kopie für den privaten und persönlichen Gebrauch anzufertigen. Den Urhebern der Werke wird von SIAE eine angemessene Vergütung für die Geräte und Datenträger von Privatkopien (unter Berücksichtigung der MTPs) gewährt.
Notizen
- ^ Akio Moritas Autobiographie: Made in Japan [1988]
- ^ Ist Musik auf CD sicher ? , in BBC , 27. August 2004.
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Andere Projekte
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