看視盤(pán)機(jī)電路圖的基礎(chǔ)知識(shí)

第一節(jié)??? 數(shù)字音頻信號(hào)處理原理
CD、VCD、DVD視盤(pán)機(jī)都是數(shù)字信號(hào)處理器，VCD和DVD在數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)上，還要進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。本節(jié)討論數(shù)字音頻信號(hào)處理的基本原理，它是各種視盤(pán)機(jī)的理論基礎(chǔ)。

一、模擬信號(hào)的數(shù)字化
在處理數(shù)字化音頻信號(hào)時(shí)，編碼過(guò)程中需要把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后進(jìn)一步加工處理；解碼過(guò)程中則需要把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)。解碼是編碼的逆過(guò)程，編碼過(guò)程主要進(jìn)行信號(hào)的取樣、量化和數(shù)字編碼等處理。
1、取樣
所謂“取樣”，是將具有連續(xù)波形的信號(hào)按一時(shí)間間隔Ts(稱取樣周期),取得脈沖性信號(hào),即將圖2.1.1(a)所示信號(hào)波形,轉(zhuǎn)變?yōu)?.1.1(b)之信號(hào)波形。此時(shí)所得脈沖波形稱為PAM信號(hào)（脈沖幅度調(diào)制信號(hào)）。

理論證明：取樣信號(hào)的取樣頻率fs（Ts周期的倒數(shù)）應(yīng)為該模擬信號(hào)上限頻率的2倍以上，才能確保解碼重放時(shí)得到不失真的復(fù)原；若取樣頻率fs值過(guò)低，在重放信號(hào)時(shí)將發(fā)生頻率重疊效應(yīng)，即取樣頻譜與被取樣頻譜出現(xiàn)重疊頻率區(qū)。如果這樣對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行取樣的話，音頻取樣信號(hào)的頻譜將與原音頻信號(hào)頻譜發(fā)生混疊區(qū)，它將造成在重放該聲音時(shí)會(huì)引入干擾。
模擬音頻信號(hào)的上限頻率取20kHz，在數(shù)字音頻技術(shù)中，取樣頻率fs應(yīng)大于該值2倍以上。經(jīng)研究選取fs=44.1kHz。若取樣頻率取該值，則重放聲音信號(hào)的最高頻率允許達(dá)到22kHz，這對(duì)提高聲音的保真度非常有利。為了防止發(fā)生頻率重疊現(xiàn)象，在數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的輸入端、輸出端，經(jīng)常設(shè)置上限頻率為20kHz的低通濾波器，輸出端濾波器還兼有平滑濾波作用。
?? 2、量化?
所謂量化，是將取樣信號(hào)的電平（幅度）分級(jí)取整的過(guò)程。如圖2.2.2所示。該模擬曲線的幅度分為4個(gè)等級(jí)。顯然，所取級(jí)數(shù)可多可少，在記錄時(shí)，所取級(jí)數(shù)越多，分得越仔細(xì)；在重放時(shí)恢復(fù)的模擬信號(hào)失真越小。若所取級(jí)數(shù)為N，為了便于進(jìn)行數(shù)字處理，通常用公式N=2n? 來(lái)表示,其中n稱為量化位數(shù),或稱量化比特?cái)?shù),可用bit為單位?？梢?jiàn)，級(jí)數(shù)N受量化比特?cái)?shù)n控制。在該圖中，取級(jí)數(shù)N=4，則可知n=2bit，即全部信號(hào)可用4種電平表示。在圖中，a、b和f的電平恰好位于量化電平位置，所用量化電平不會(huì)引起它們的誤差；而c、d、e的電平分別與量化電平有一些差別，用量化電平值表示它們時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生一定誤差，這種誤差稱為量化誤差。要想減少量化誤差，應(yīng)當(dāng)提高n值(即N值)。實(shí)際上，量化誤差與模擬信號(hào)的頻率和數(shù)據(jù)字的長(zhǎng)度有關(guān)系。
對(duì)實(shí)用的雙通道立體聲系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，CD唱機(jī)的取樣頻率fs＝44.1kHz，量化比特率取n=16。根據(jù)數(shù)字音頻理論，可以計(jì)算每秒鐘所傳送、處理數(shù)碼的數(shù)目，并稱之為碼率，或稱為信道比特率，而且碼率R＝mnfs。其中m是傳送通道數(shù)目，這里m=2。代入上式，可知碼率R＝2*16*44.1k＝1.4112M（bit/s）。對(duì)其中每個(gè)聲道來(lái)說(shuō)，其碼率為上述值的一半，即每秒鐘傳送705.6kbit（位）數(shù)碼。該碼率可以折算為數(shù)字電路所需通頻帶寬度，一般電路帶寬取△B＝（0.5~1）R，則可知電路帶寬約1.4MHz。由于音頻信號(hào)還要經(jīng)過(guò)EFM調(diào)制等處理過(guò)程，實(shí)際傳送信號(hào)的碼率需要增加到4.3218M/bit/s。
3、編碼
經(jīng)過(guò)量化處理的脈沖信號(hào)仍不是數(shù)碼信號(hào)，它屬于PAM信號(hào)。然后，要對(duì)各脈沖信號(hào)的電平值使用二進(jìn)制數(shù)碼表示，即用0、1或者高、低電平的數(shù)目來(lái)表示。在圖2.1.2，已將4個(gè)整數(shù)電平值使用0、1兩種數(shù)碼排列的數(shù)字表示了，這種二值化數(shù)碼信號(hào)才是數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)是處理、傳輸按照二進(jìn)制數(shù)碼排列的數(shù)字脈沖信號(hào)的電路。這種規(guī)格的信號(hào)稱為PCM信號(hào)（脈沖編碼調(diào)制信號(hào)）。數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)專門(mén)處理這類信號(hào)。
CD對(duì)左右雙聲道信號(hào)進(jìn)行取樣、量化和編碼，將左右兩路音頻數(shù)據(jù)信號(hào)串接在一起，取得一連串左、右聲道數(shù)據(jù)交替出現(xiàn)的數(shù)據(jù)流，并規(guī)定以左聲道數(shù)據(jù)流領(lǐng)先輸出，然后是右聲道數(shù)據(jù)流。在數(shù)字音頻電路輸出端，將第一組數(shù)據(jù)送往左聲道，將第二組數(shù)據(jù)送往右聲道，然后依次交替下去。

經(jīng)研究得知，數(shù)字編碼信號(hào)的信噪比（S/N）與量化比特?cái)?shù)n有關(guān)系，具體表示式為S/N＝6n+1.75≈6n(dB)。在一般線性量化情況下，該信噪比也基本上就是該數(shù)字音頻系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。一般取量化比特率n=16，可知系統(tǒng)的信噪比和動(dòng)態(tài)范圍約為6*16＝96（dB）。該值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)各種模擬信號(hào)處理設(shè)備的數(shù)值。由式可知，n每增加1bit(比特)，信噪比和動(dòng)態(tài)范圍約增加6dB。n值越大，重放效果越理想，原信號(hào)的失真越小，細(xì)節(jié)表現(xiàn)越清晰、柔和。但增加n值也使電路頻帶寬度加寬，傳輸碼率大大增加，技術(shù)難度增加，電路成本提高。

二、糾錯(cuò)與檢錯(cuò)

1、糾錯(cuò)檢錯(cuò)原因
在光盤(pán)制作過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生隨機(jī)性誤碼或數(shù)碼丟失；盤(pán)面?zhèn)刍蛉睋p，也造成突發(fā)性誤碼。還有，使用光盤(pán)時(shí)，由于不慎也使盤(pán)面帶有指紋、油污或傷痕，也造成重放時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤數(shù)碼。這些情況將引起重放的信噪比變壞，甚至光盤(pán)無(wú)法使用。為了避免發(fā)生這些問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)采取措施，對(duì)那些隨機(jī)性錯(cuò)誤和較長(zhǎng)時(shí)間突發(fā)性錯(cuò)誤，要進(jìn)行檢查、糾正和補(bǔ)償。這種措施稱為糾錯(cuò)檢錯(cuò)技術(shù)，它可自動(dòng)對(duì)錯(cuò)碼進(jìn)行糾正和補(bǔ)償，以便正常播放信號(hào)。

2、CIRC碼和糾錯(cuò)原理
在光盤(pán)上記錄信號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)，以幀為單位，進(jìn)行交織處理。它可把光盤(pán)損傷等造成的群錯(cuò)碼進(jìn)行分解，可把成片的誤碼轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⒌膯蝹€(gè)誤碼，以便于使用奇偶校驗(yàn)法來(lái)糾正誤碼。但在解調(diào)時(shí)，則應(yīng)當(dāng)對(duì)經(jīng)過(guò)交織處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行解交織，將它們還原為原有數(shù)據(jù)串。在CD和VCD系統(tǒng)中，糾錯(cuò)技術(shù)采用了CIRC和奇偶校驗(yàn)碼，它能夠自動(dòng)校正錯(cuò)碼，進(jìn)行相鄰量值之間的線性內(nèi)插補(bǔ)正。CIRC碼是交叉交錯(cuò)里德――索羅門(mén)碼的英語(yǔ)縮寫(xiě)詞。

圖2.1.3是CIRC編碼原理示意圖。
通常，在記錄音頻信號(hào)時(shí)，取左右兩個(gè)聲道音頻信號(hào)的6個(gè)取樣點(diǎn)作為一幀，每一幀音頻信號(hào)又含有24個(gè)音頻字符，每個(gè)字符取為8 bit。在進(jìn)行CIRC編碼之前，先將同一幀的24個(gè)音頻字符經(jīng)過(guò)擾碼器處理，將相鄰字符打亂并隔離開(kāi)，作交叉交錯(cuò)變換，并將偶數(shù)取樣時(shí)間的字符延時(shí)兩幀。
經(jīng)過(guò)變換、延時(shí)的PCM碼信號(hào)共進(jìn)行兩次CIRC編碼，然后進(jìn)行光盤(pán)記錄。PCM碼首先進(jìn)入C2編碼器，對(duì)PCM碼進(jìn)行第1次CIRC編碼。由于音頻位流發(fā)生位置變換，除最下方2線外，有的音頻字符的線位發(fā)生變化，已經(jīng)不在原來(lái)同幀的位置了。經(jīng)C2編碼器，由24個(gè)音頻字符增加了4個(gè)校驗(yàn)碼，稱為Q碼（圖中用Q1、Q2、Q3、Q4表示），此時(shí)每幀已經(jīng)變成28個(gè)音頻字符。經(jīng)過(guò)第1次編碼后，除第1線外，各線數(shù)據(jù)進(jìn)行了不同幀數(shù)的延遲，隨著線位數(shù)的增加，延時(shí)量也逐漸增加，各線位延時(shí)遞增數(shù)為4幀，可知，至第28個(gè)音頻字符的最下線位時(shí)，延時(shí)量已達(dá)108幀。于是，原來(lái)同一幀的音頻字符已經(jīng)被分散到108幀范圍內(nèi)相應(yīng)的幀中。這些交錯(cuò)、延遲字符被送到交錯(cuò)延遲存儲(chǔ)器。然后，再將28個(gè)字符送到C1編碼器，進(jìn)行第2次CIRC編碼。在這里又插入4個(gè)校驗(yàn)碼，稱為P碼（圖中用P1、P2、P3、P4表示）。經(jīng)第2次CIRC編碼后，每幀有32個(gè)音頻字符碼。此時(shí)再對(duì)各奇數(shù)的字符延遲1幀傳送，并把奇偶符號(hào)倒相輸出，最后以全新的數(shù)碼串順序和延遲幀數(shù)輸出。CIRC糾錯(cuò)處理的核心是交織處理，它使用外設(shè)的或者內(nèi)藏的集成RAM，由RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交織處理，按照嚴(yán)格的規(guī)定格式對(duì)地址進(jìn)行寫(xiě)入/讀出，從而起到糾錯(cuò)作用。C1和C2糾錯(cuò)系統(tǒng)的差錯(cuò)運(yùn)算公式、糾錯(cuò)方式相似，但兩者功能各有側(cè)重。當(dāng)C1、C2糾錯(cuò)良好地相結(jié)合后，由于其雙重校正作用，因而使糾錯(cuò)能力大大提高，使重放數(shù)據(jù)的可靠性達(dá)到極高的程度。

3、幾種補(bǔ)錯(cuò)方式
在重放系統(tǒng)中，通過(guò)有關(guān)電路和奇偶校驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。然后，可以通過(guò)以下3種方法對(duì)錯(cuò)碼、漏碼予以補(bǔ)正。第1種是靜噪法。發(fā)現(xiàn)、識(shí)別差錯(cuò)后，有關(guān)電路可使出現(xiàn)差錯(cuò)的地方停止輸出數(shù)據(jù)，即用靜噪法掩蓋差錯(cuò)。通常，靜噪法僅在連續(xù)發(fā)生差錯(cuò)的地方使用，在糾錯(cuò)過(guò)程中實(shí)行靜噪。第2種稱為保持前面字法，在重放系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置大容量RAM，它對(duì)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)短暫的連續(xù)記憶，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)可疑數(shù)據(jù)時(shí)，RAM輸出最靠近它的前面的數(shù)據(jù)值來(lái)代替它。采用前面數(shù)據(jù)來(lái)代替可疑數(shù)據(jù)，可能存在一些誤差，但因傳輸碼率和數(shù)據(jù)量化比特率較高，一般這種誤差是可以忽略的。第3種是線性內(nèi)插法。它是取差錯(cuò)數(shù)據(jù)前面的數(shù)據(jù)和后面的數(shù)據(jù)的平均值，以該平均值代替誤碼。存在錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，可近似認(rèn)為與前一個(gè)數(shù)據(jù)以及后一個(gè)數(shù)據(jù)是連續(xù)線性變化的，這種糾錯(cuò)方法的精度相當(dāng)高。

三、EFM調(diào)制與解調(diào)
1.?1、采用EFM調(diào)制的原因
為了使伺服系統(tǒng)穩(wěn)定的工作，應(yīng)盡量減少信號(hào)的低頻分量和直流平均分量，并排除干擾，在對(duì)光盤(pán)記錄信號(hào)之前，需要進(jìn)行EFM調(diào)制，它是8位~14位調(diào)制的英語(yǔ)縮寫(xiě)詞。
用激光束向光盤(pán)寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，可在光盤(pán)敏感材料上刻出精細(xì)的軌跡。激光束通、斷可在盤(pán)面上形成相應(yīng)的凹坑和凸面，它對(duì)應(yīng)了一定規(guī)律的數(shù)碼。它規(guī)定：在激光束接通或斷開(kāi)的瞬時(shí)，對(duì)應(yīng)數(shù)碼1；而對(duì)應(yīng)數(shù)字0不直接記錄在光盤(pán)上，但可由重放電路再生出來(lái)。數(shù)據(jù)流是由一列數(shù)碼0和1組合而成，都是相互或基本上相互交替出現(xiàn)的。但是也可能出現(xiàn)數(shù)碼連續(xù)為0或連續(xù)為1的情況，而這兩種極端情況將帶來(lái)一些不良影響。先看數(shù)碼連續(xù)為1的情況，此時(shí)激光束的通斷頻率最高。光盤(pán)凹坑的長(zhǎng)度很短，甚至比凹坑的寬度還要短，致使激光束較長(zhǎng)時(shí)間照射不到坑。頻繁的數(shù)碼1經(jīng)過(guò)積分電路后，會(huì)產(chǎn)生變化的直流電平，可能引起伺服誤差信號(hào)的信噪比降低，使伺服系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。再看數(shù)碼連續(xù)為0的情況，此時(shí)凹坑過(guò)長(zhǎng)，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)數(shù)碼1，會(huì)使數(shù)字處理電路的壓控振蕩（VCO）工作不穩(wěn)定，還將使伺服系統(tǒng)的跟蹤循跡性能變壞。當(dāng)采用EFM調(diào)制技術(shù)后，可較好地克服以上矛盾，又能有效地把數(shù)據(jù)流完全轉(zhuǎn)到光盤(pán)上。

2.?2、EFM調(diào)制
對(duì)16位的數(shù)據(jù)進(jìn)行EFM調(diào)制時(shí)，首先把它分為兩個(gè)8位的數(shù)據(jù)字，然后將兩個(gè)8位數(shù)據(jù)字分別送到8位~14位變換器，變?yōu)?4bit的通道位信號(hào)。然后用通道位流在光盤(pán)上進(jìn)行記錄。在EFM調(diào)制時(shí)遵守如下規(guī)定：在數(shù)據(jù)流的每一對(duì)數(shù)碼1之間，最少要有2數(shù)碼0，不能出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)1的情況；而最多不能超過(guò)10個(gè)數(shù)碼0。對(duì)于CD光盤(pán)來(lái)說(shuō)，每個(gè)通道位的長(zhǎng)度約占0.3μm，那么盤(pán)面的凹坑和凸面長(zhǎng)度可以在0.9μm到3.3μm之間變化。經(jīng)過(guò)上述處理的光盤(pán)，使信號(hào)的頻帶減小了，直流成分也減少了，凹坑和凸面的長(zhǎng)度都大于軌跡的寬度，能夠保證光盤(pán)表面軌跡的連續(xù)性。數(shù)碼1可規(guī)律地出現(xiàn)，其間隔不會(huì)超過(guò)10個(gè)數(shù)碼0，可使數(shù)字信號(hào)處理電路的VCO電路穩(wěn)定工作，提高了伺服誤差信號(hào)的信噪比。
經(jīng)計(jì)算，在EFM調(diào)制前，每個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)碼從全0到全1，共有256種不同組合；而EFM調(diào)制后，每個(gè)14位二進(jìn)制碼從全0到1可達(dá)到16384種不同的組合。顯然，前后兩者無(wú)法一一對(duì)應(yīng)。但是，在上述16384種碼型當(dāng)中，符合前述EFM調(diào)制規(guī)則的只有267種。我們選擇其中2個(gè)作為子碼同步信號(hào)S0和S1，它們分別是00100000000001和00000000010010的14位數(shù)碼，還有幾個(gè)數(shù)碼的碼型在后面進(jìn)行處理時(shí)不易處理，最后取剩余的256個(gè)數(shù)碼，可恰好組成EFM轉(zhuǎn)換的對(duì)應(yīng)碼。國(guó)際電工委員會(huì)已對(duì)256個(gè)轉(zhuǎn)換碼作出了具體的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換規(guī)定。
經(jīng)EFM調(diào)制輸出14個(gè)通道碼，在實(shí)際調(diào)制時(shí)，還要在兩個(gè)相鄰的14位通道碼之間插入3位附加碼，將此3位碼稱為耦合位或結(jié)合碼。插入結(jié)合碼對(duì)EFM調(diào)制具有重要意義。若一個(gè)14位數(shù)碼以1結(jié)尾，而下一個(gè)14位碼又以1開(kāi)頭時(shí)，結(jié)合碼可確保前后兩個(gè)數(shù)碼1完全隔離開(kāi)，以符合EFM調(diào)制規(guī)則。結(jié)合位在實(shí)際的數(shù)字解碼過(guò)程中沒(méi)有其它用途，可在解碼過(guò)程中識(shí)別出來(lái)，并逐位濾除掉。

3、EFM解調(diào)
EFM解調(diào)是EFM調(diào)制的逆處理。在編碼過(guò)程中，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行PCM編碼、CIRC編碼、EFM調(diào)制等數(shù)字化處理，將數(shù)字信號(hào)記錄在光盤(pán)上。在解碼過(guò)程中，則要進(jìn)行EFM解調(diào)、反交錯(cuò)、D/A轉(zhuǎn)換等處理，才能還原出所需的模擬信號(hào)。這些處理過(guò)程可以統(tǒng)稱DSP處理過(guò)程。
EFM解調(diào)時(shí)，需將串行輸入的EFM待解調(diào)信號(hào)進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換，然后對(duì)每個(gè)并行的14位數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存。這些信號(hào)包括256種數(shù)據(jù)組合和2種子碼同步信號(hào)，共計(jì)為258種組合。14位輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)14位-8位譯碼器，還原為8位數(shù)據(jù)信號(hào)。通常譯碼器采用程序邏輯矩陣。

四、CD數(shù)據(jù)信號(hào)

1、EFM數(shù)碼流的內(nèi)容和順序
CD信號(hào)含有L、R兩聲道信號(hào)，各聲道將6個(gè)取樣數(shù)據(jù)合編為1幀。每個(gè)取樣數(shù)據(jù)是16位，在傳輸信號(hào)時(shí)，將它們分為高8位和低8位，都稱為符號(hào)或字符。于是，每幀數(shù)據(jù)是1幀=6（取樣數(shù)）×2（聲道符號(hào)數(shù)）×2（聲道）=24個(gè)聲音符號(hào)，而每個(gè)聲音符號(hào)都是8位數(shù)據(jù)。
為了達(dá)到誤碼糾錯(cuò)的目的，在24個(gè)聲音符號(hào)基礎(chǔ)上需進(jìn)行交織處理，又附加了4個(gè)C2糾錯(cuò)符號(hào)，使得連續(xù)的誤碼變?yōu)榉稚⒌膯蝹€(gè)誤碼。在上述交織處理基礎(chǔ)上，再附加4個(gè)C1糾錯(cuò)符號(hào)，以及1個(gè)表示曲目、時(shí)間和顯示數(shù)據(jù)的（C和D）符號(hào)。最后，每一幀數(shù)碼信號(hào)包含33個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)（尚未記入幀同步信號(hào)等）。
然后，還要對(duì)各幀的33個(gè)符號(hào)進(jìn)行EFM調(diào)制，即將各個(gè)8位數(shù)據(jù)的符號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?4位數(shù)據(jù)的符號(hào)。于是每幀數(shù)據(jù)的位數(shù)也增加了。調(diào)制前每幀為33×8=264位數(shù)據(jù)，調(diào)制后每幀為33×14=462位數(shù)據(jù)。
此外，還要對(duì)每1個(gè)14位的字符附加3位的結(jié)合位，進(jìn)行NRZ1（不歸零）調(diào)制，以便除去EFM調(diào)制后的直流成分。NRZ1調(diào)制就是在碼流中逢“1”則進(jìn)行反向的數(shù)據(jù)調(diào)制。經(jīng)過(guò)如此處理，使8位數(shù)據(jù)的聲音符號(hào)最后成17位數(shù)據(jù)。
經(jīng)過(guò)EFM調(diào)制的各幀內(nèi)，要設(shè)置幀同步信號(hào)，且同步信號(hào)占用24位，位于各幀數(shù)據(jù)最前端；其后面要連續(xù)用于控制和顯示的C和D符號(hào)，經(jīng)EFM調(diào)制后，它已變成1個(gè)17位的符號(hào)；后面再連續(xù)聲音數(shù)據(jù)和糾錯(cuò)符號(hào)，由于附加3位結(jié)合位，實(shí)際上是連接為24個(gè)17位的聲音數(shù)據(jù)符號(hào)和8個(gè)17位的糾錯(cuò)符號(hào)；最后，還要加上3位低頻抑制位。這就是每幀數(shù)據(jù)信號(hào)的內(nèi)容和連接順序，將以上各數(shù)據(jù)相加，可知每幀總計(jì)為588位數(shù)據(jù)。通常將EFM變換后的位稱作為通道位。每幀各種字符的連接順序，可見(jiàn)圖2.1.4。CD母盤(pán)記錄所采用的碼流即以上述通道位作記錄標(biāo)準(zhǔn)。

由于取樣頻率是44.1KHZ,一幀含有6個(gè)取樣數(shù)據(jù)，可知幀數(shù)為44.1/6=7.35(KHZ)，每個(gè)通道位相隔的時(shí)間，可稱為通道位周期T，可計(jì)算出T=1/(7.35K×588)≈230ns，而數(shù)據(jù)率則應(yīng)為230ns的倒數(shù)，即7.35KHZ×588=4.3218MB/S(兆位/秒)，該頻率值經(jīng)常稱為位時(shí)鐘頻率。對(duì)于播放時(shí)間為75分鐘的光盤(pán)來(lái)說(shuō)，它所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)容量達(dá)到75(分)×60(秒)×4.3218MB/秒=19.5Gbit(千兆位)。制成CD唱片后，每聲道字符為17位,則兩個(gè)聲道的立體聲信號(hào)就為34位；若所存字符用字節(jié)(用byte)表示,則每張唱片存儲(chǔ)19500/34=573.5M字節(jié)(byte)。

2、EFM調(diào)制器的組成
利用EFM調(diào)制器可將上述各種信號(hào)編輯在一起，圖2.1.5是EFM調(diào)制器原理圖。由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)送來(lái)的16位數(shù)據(jù)字符經(jīng)CIRC編碼器，輸出24個(gè)8位的數(shù)據(jù)信息及1個(gè)8位的誤差檢驗(yàn)用的奇偶符號(hào)到復(fù)合器。另外，由控制和顯示編碼來(lái)的8位數(shù)據(jù)也送到復(fù)合器,復(fù)合器將上述各符號(hào)按順序編組后送入調(diào)制器。同時(shí)送入調(diào)制器的信號(hào)還有24個(gè)通道位的幀同步信號(hào)及14個(gè)通道位的控制及顯示同步信號(hào)，后者是每98幀輸出2個(gè)同步碼型，它與每幀的幀同步信號(hào)不同。調(diào)制器把上述各符號(hào)及同步信號(hào)編碼后，以每幀588個(gè)通道位的串行序列輸出。

3、幀通道位的幀同步信號(hào)
幀同步信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)稱同步信號(hào)。它用作每幀數(shù)據(jù)流的起始信號(hào)，用來(lái)識(shí)別待處理數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)，它也用作光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)速度控制電路的比較信號(hào)。幀同步信號(hào)不同于其它數(shù)據(jù)信息，是完全確定的24位數(shù)碼，即100000000001000000000010。
幀同步信號(hào)與控制信號(hào)、音頻數(shù)據(jù)信號(hào)、結(jié)合位、糾錯(cuò)位等共同組成一個(gè)完整幀。24位的幀同步信號(hào)位于每幀588位的最前頭。該信號(hào)丟失或不良，將造成規(guī)律性很強(qiáng)的數(shù)據(jù)流完全混亂、錯(cuò)誤。

五、子碼信號(hào)

1、子碼信號(hào)的結(jié)構(gòu)
在重放數(shù)字信號(hào)時(shí)，除重放PCM數(shù)據(jù)信號(hào)外，還有子碼信號(hào)。該碼被置于緊接著幀同步信號(hào)的1個(gè)字節(jié)（即8位）的區(qū)域內(nèi)，并逐位分別稱為P、Q、R、S、T、U、V、W，共占用8位，每位占用1bit。使用子碼后，可使CD唱機(jī)具有編程放音和各種顯示功能。為了便于取出并使用這些數(shù)據(jù)，以98幀為單位作子碼幀，即以98幀為一組，稱作子碼幀。上述子碼包括兩個(gè)方面信息，一方面是時(shí)間和控制信息，它由P、Q子碼提供；另一方面是圖像文字顯示信息，它們是由R～W提供。因子碼幀以98幀為一個(gè)重復(fù)周期，故子碼幀的重復(fù)頻率應(yīng)為7.35KHZ/98=75HZ。子碼也要設(shè)置同步信號(hào)，置于子碼信號(hào)序列的開(kāi)頭，并用S0、S1表示，它們共占用2位。

1、?時(shí)間信息和系統(tǒng)控制碼
子碼中的P碼是曲目的編輯信號(hào)，用于記錄樂(lè)曲開(kāi)頭的位置。編碼的方法：在每首曲子開(kāi)始的約2秒鐘時(shí)間置1，其余時(shí)間全都置0。采用P碼可以迅速準(zhǔn)確地找到樂(lè)曲開(kāi)頭的位置。用P碼進(jìn)行選曲方便快捷，一邊使光頭快速送進(jìn)，一邊檢出P碼。P碼沒(méi)有附加的誤差檢出符號(hào)CRIC，可靠性稍差。
子碼中的Q碼用途最大。Q碼是為使唱機(jī)具有更高級(jí)的功能而設(shè)置的，可進(jìn)一步改善整機(jī)的操作性能。它記錄了播放曲目的時(shí)間及控制信號(hào)，它還附加了糾錯(cuò)信號(hào)CRIC，可用來(lái)控制重放信號(hào)。在98幀98位的Q通道數(shù)據(jù)中，含有S0、S1兩位子碼同步信號(hào)；含有4位控制信號(hào)，它規(guī)定音頻信號(hào)傳輸通道數(shù)（2通道、4通道等）以及有無(wú)預(yù)加重，含有4位地址信號(hào)；含有9組8位信號(hào)，它們構(gòu)成兩個(gè)4位一組的BCD碼，表示從00-99（最大）的數(shù)字，這72位數(shù)碼可以記錄曲目號(hào)數(shù)（TNO）、索引（X）、該曲子從開(kāi)始計(jì)算的演奏時(shí)間（分、秒、幀）及累計(jì)演奏時(shí)間（分、秒、幀）等；最后16位是糾錯(cuò)符CRIC。
在重放Q通道碼時(shí)，可在顯示屏上顯示曲目號(hào)和時(shí)間，還可以對(duì)任意曲目進(jìn)行選取。選曲時(shí)，首先用重放的Q通道碼來(lái)確定激光頭的當(dāng)前位置，計(jì)算從激光頭到待選曲目間所需移動(dòng)的音軌數(shù)目，然后指令伺服系統(tǒng)執(zhí)行音軌跳越跟蹤，直到能進(jìn)行選取讀入的位置。這些動(dòng)作都是由微處理器進(jìn)行控制的。當(dāng)激光頭到達(dá)目的音軌位置時(shí)，選曲動(dòng)作宣告結(jié)束。

2、?圖形顯示（CDG）碼
在S0、S1子碼同步信號(hào)后面，有96個(gè)R～W符號(hào)。R～W子碼供顯示圖像、文字時(shí)使用。這些符號(hào)被分為4組，每24個(gè)符號(hào)為1組。每組都含有從R至W的6個(gè)通道，都是由6位符號(hào)數(shù)據(jù)組成。在每組24個(gè)符號(hào)中，前兩個(gè)6位數(shù)據(jù)是圖示選擇及命令，用于表征圖像信息記錄，它決定后面各符號(hào)的含義。
隨著激光數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，子碼R～W的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，可用于CDV、CDG、CD-ROM顯示圖像、文字信息，可以在顯像管屏幕上顯示線路圖畫(huà)、電視圖畫(huà)。經(jīng)計(jì)算，每張唱片可容納1500-2000幅具有多種輝度和顏色的文字和圖畫(huà)。利用子碼R～W構(gòu)成的基面結(jié)構(gòu)，可將它們組合或使活字移動(dòng)，可將畫(huà)面重疊，可設(shè)計(jì)出各種各樣的利用方法。例如，可使文字從畫(huà)面左端出現(xiàn)，像走馬燈一樣，慢慢地消失在右端，使圖畫(huà)、文字沿橫、豎方向連續(xù)移動(dòng)等等。利用上述圖示功能，即能由CD唱機(jī)播放歌聲和音樂(lè)，又能利用電視機(jī)屏幕顯示歌詞、解說(shuō)詞或圖畫(huà)等，具有子碼圖示功能的唱片稱為CD-G唱片。為了利用R～W子碼，應(yīng)當(dāng)設(shè)置電視或液晶板等顯示裝置，還要設(shè)置子碼——文字圖像轉(zhuǎn)換電路。

六、左右聲道時(shí)鐘信號(hào)
左右聲道音頻信號(hào)均為16位數(shù)據(jù)信號(hào)，為了區(qū)別和標(biāo)志聲道的類別，除了設(shè)置位時(shí)鐘、數(shù)據(jù)之外，還要設(shè)置左右時(shí)鐘（LRCK）信號(hào)。在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，先傳送左聲道數(shù)據(jù)，然后傳送右聲道數(shù)據(jù)，即兩聲道各取樣一次，交替取樣運(yùn)行。利用左右時(shí)鐘信號(hào)可以分離開(kāi)左右聲道信號(hào)，分別送往左右聲道獨(dú)立放大器。