多媒体技术基础（第3版）第14章 光盘存储器-精选.ppt

* 第14章 光盘存储器 */48 14.1 CD光盘(续12) 光学系统 激光波长 780 nm (7 800 ?) 聚焦深度 ± 2 μm 信号格式 通道数 2个 量化 16位线性量化 采样频率 44.1 kHz 通道位速率 4.3218 Mb/s 数据位速率 1.9409 Mb/s 数据：通道位 8:17 错误校正码 CIRC 调制方式 EFM * 第14章 光盘存储器 */48 14.2 CD-Audio 14.2.1 采用频率和样本大小 采样频率为44 100 Hz 普通人耳朵能听到的声音信号的频率范围为20～20 000 Hz 对频率高于20 000 Hz的信号进行滤波。考虑到滤波器在20 000 Hz处约有10%的衰减，故用22 000 Hz的2倍作为采样频率 考虑与电视信号场扫描频率同步以避免相互干扰，PAL电视的场扫为50 Hz，NTSC为60 Hz，取50和60的整数倍，选用44 100 Hz 样本精度为16位 样本位数表示信号的动态范围。一位(bit)的动态范围约为20lg2 ? 6.02 dB，16位能够表达的动态范围大于96 dB 在激光唱盘上1秒钟的声音需要占据的存储空间为 1秒 ? 44 100样本/秒 ? 2字节/样本 ? 2(左右两个通道)= 176.4 千字节 * 第14章 光盘存储器 */48 14.2 CD-Audio(续1) 14.2.2 声道数 立体声有两个声道 长期以来，立体声就是两个声道(轨)。早期存储声音的媒体是接触式的唱片，唱片上的V形刻槽只能记录最多两个声道的模拟信号，这就使后来的录音机、调频广播、录像机、甚至连数字激光唱盘都采用两个声道的规格 环绕声有多个声道 多声道设备早已开发和采用，许多剧院一直采用4个以上的声音通道。声音转换成数字信号后，计算机很容易处理，如压缩、偏移(Pan)、环绕音响效果(surround sound)等，更多的声音通道和更逼真的音响效果已经出现 例如，MPEG-2数字影视标准和杜比数字(Dolby Digital)都采用5＋1个声音通道，即左、中、右3个主声道，左后、右后两个环场声道和一个次低音声道 * 第14章 光盘存储器 */48 14.2 CD-Audio(续2) 14.2.3 声音数据的通道编码 将用户数据转换成适合存储或传输媒体的代码的过程 1. 为什么要做通道编码 从信号本身提取自同步信号 例如，有要记录连续多个字节的全“0”或全“1”信号，如不做通道编码就记录到盘上，读出的信号是一条直线，电子线路就很难区分有多少个“0”或“1” 使读出信号的频带变窄 例如，对于没有规律的数字信号，读出时的信号幅度和频率的变化范围都很大，电子线路就很难把“0”和“1”区分开 通道编码的本质 在连续“0”(或“1”)之间插入若干个“1” (或“0”) 对“0”和“1”的连续长度数目即“行[游]程长度”加以限制 凡在物理设备上存储或传输的数字信号都要通道编码 * 第14章 光盘存储器 */48 14.2 CD-Audio(续3) 为什么要把8位转换成14位/17位 理论分析和实验证明 根据20世纪70年代的技术水平，把“0”的游程长度最短为2个而最长不超过10个，即2个“1”之间的“0”至少要有2个而最多不超过10个，光盘上的信号就能够可靠读出 从8位到14位， EFM (eight to fourteen modulation) 8位数有256种代码，14位通道位有16 384种代码，其中有267种代码能够满足“0”游程长度的要求。在267种代码中有10种代码在合并通道代码时限制游程长度仍有困难，再去掉一个就得到与8位数相对应的256种通道码 从14位到17位 为满足游程长度的要求，在通道码之间增加3位以确保读出信号的可靠性，于是8位数据就转换成17位 注：在DVD光盘技术中，把3位合并位改成2位，并把它们直接插入到重新设计的码表中，于是1字节的数据就转换成16位的通道位，提高了DVD的存储容量 * 第14章 光盘存储器 */48 14.2 CD-Audio(续4) 图14-8 激光唱盘上声音数据编码的过程 * 第14章 光盘存储器 */48 14.2 CD-Audio(续4) 14.2.4 CD盘如何批量生产 激光唱盘(CD-DA)、数字激光视盘(VCD)和CD-ROM的制作过程都相同，大致分成三个阶段 1. 原版盘预制作(premastering)或称母盘预制作 对于激光唱盘，把音乐节目转换成标准的CD-DA格式, 在“红皮书”中有详细说明 对于VCD盘，把影视节目转换成VCD标准记录格式，在Video CD 2.0标准(白皮书)中有详细说明 这项工作由转换软件或称编码器(encoder)来完成 2. 原版盘制作(Mastering)