数字音频记录重放系统

数字音频记录重放系统第1页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统数字音频的记录重放分为激光唱机和数字录音机 激光唱机系统

CD唱机（CompactDisc意为小型唱片）将激光光学技术、数字信号处理技术、精密机械伺服技术及微处理器控制技术、高密度记录技术和超大规模集成电路技术等融为一体的数字音频设备

CD光盘采用单面刻录方式，在直径为12cm的光盘上可记录和重放74分钟的双声道立体声高保真数字音频信号，信息量约650Mb特点电声性能指标高，重放的音响效果好激光非接触读取信息，使光盘永不磨损节目的检索速度快，操作功能强第2页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统激光唱机系统的发展根据不同的应用目的存放不同类型的数据CD-DA存放数字化的音乐节目CD-G存放静止图像和音乐节目CD-V存放模拟的电视图像和数字化的声音CD-ROM存放数字化的文、图、声、像数据CD-I存放数字化的文、图、声、动画等CD-IFMV存放数字化的电影、电视等节目卡拉OKCD存放数字化的卡拉OK节目VideoCD存放数字化的电影、电视等节目Photo-CD存放数字化照片、艺术品

第3页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统激光唱机系统的工作原理盘片结构CD盘片主要由聚碳脂片基、信息刻槽、反射激光的铝反射层、保护层组成

CD盘片的外径为120mm，分3个区：导入区、导出区和声音数据记录区

CD盘片光道的结构是螺旋型光道，长度大约为5公里CD光盘的光学读出头相对于盘片运动的线速度是恒定的即CLV(constantlinearvelocity)60mm导出区导入区节目区（25mm－58mm）氧化铝反射涂层透明光盘基板轨迹长度约为0.83~3.1μm放音面第4页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统激光唱机系统的工作原理盘片的数据读出CD盘片上的数据要用CD驱动器来阅读CD驱动器由光学读出头、光学读出头驱动机构、CD盘驱动机构、控制线路以及处理光学读出头读出信号的电子线路等组成光学读出头是CD系统的核心部件激光器发出的激光经过几个透镜聚焦后到达光盘，从光盘上反射回来的激光束沿原来的光路返回，到达激光束分离器后反射到光电检测器，由光电检测器把光信号变成电信号，再经过电子线路处理后还原成原来的二进制数据

主轴电机进给电机激光头RF信号处理光盘主轴驱动第5页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统激光唱机系统的工作原理盘片的数据读出CD盘片的读取是根据盘片反射激光的强弱来进行分辨，盘片表面上压制了许多凹坑轨迹，激光束在凹坑部分反射的光强度要比从非凹坑部分反射的光强度来得弱凹坑端部的前沿和后沿形成反射功率强弱的突变点，也就是反射电平的翻转点，将被判断为逻辑值1，长时间的凹坑与平面则都是逻辑值0

，凹坑和非凹的长度代表０的个数

第6页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统激光唱机系统的工作原理

CD信号的编码技术CD信号编码过程所采用的关键技术：

A/D变换技术第7页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统激光唱机系统的工作原理

CD信号的编码技术CD信号编码过程所采用的关键技术：扇区CD-Audio信号编码中最小的数据访问存储单位，

1S的声音信号划分为75个扇区每个扇区由98个帧组成，包含2352bytes的音频数据左右两个声道每次采样有2个16位（bit）的样本，分别组成2个8位（bit）一帧由24bytes组成，左右声道各12bytes第8页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统激光唱机系统的工作原理

CD信号的编码技术CD信号编码过程所采用的关键技术：

纠错编码技术（采用CIRC纠错编码）首先生成一个帧的原始数据，24字节，我们可以称之为初始帧加入校验帧，一共8个字节，总字节数为32个，形成CIRC编码加入控制码，一个字节，形成数据帧，帧的容量为33字节每个数据帧再加入3个字节的同步信息码，就成为最终用于刻录的帧，总容量为36字节

第9页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统激光唱机系统的工作原理

CD信号的编码技术CD信号编码过程所采用的关键技术：

数据调制技术（采用EFM调制）根据70年代的技术水平，把“0”的游程长度最短限制在2个，而最长限制在10，光盘上的信号就能够可靠读出

（游程规则）8位数据有256种代码，14位通道位有16384种代码，能够满足游程规则的仅267种，其中有10种代码在加入合并位代码时限制游程长度仍有困难，去掉这11个代码，这样就得到了与8位数据相对应的14位通道位的256种通道码

第10页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统激光唱机系统的工作原理激光光束通过对盘片上由里向外螺旋排列的微小凹点信号槽轨迹的照射，对应凹点的有无在检测器的输出产生相应高低电平的电脉冲信号，经过RF放大器，由内部比较器得到“1”和“0”的串行数字信号数字信号经处理电路进行解调、帧同步信号检出、纠错处理，将处理后的数据加到数模转换器（D/A），变换成模拟的声音信号输出第11页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统激光唱机的发展HDCD采用88.1kHz的采样频率对模拟信号进行采样，以最大限度地展宽高频响应，减少缺损性失真，高的采样率也为HDCD编码运算留足了空间用24bit量化其取样值为1677216个，比16bit系统高出256倍，采用高位元处理技术可以提高处理精度，降低量化误差，增加动态范围至120dB第12页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统激光唱机的发展XRCDXRCD的数字讯号经过最大作用是降低时基误差（Jitter失真）K2接口采用20位，128倍超取样A/D转换，动态范围可达108dB带来了更好的音乐感，在透明度、高频的圆滑延伸、立体感与质感等方面，要胜过普通CD第13页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统激光唱机的发展SACDSACD采用2.8224MHz取样，是普通CD采样频率的64倍，动态范围可达120dB应用1bit数模转换器，使用在硬件方面的技术要求远比多比特转换器更为简单的一个低通滤波器，能获得高保真的原音重现LPFLPFLPF模拟信号模拟信号模拟信号PWMPDM普通阶梯信号量化数字信号量化数字信号量化数字信号第14页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统数字录音机

数字录音装置包括数字音频磁带机DAT、盒式数字录音机DCC、可录式数码光碟MD

数字音频记录

PCM数字录音的专业品质基于复杂的系统以PCM转换器搭配改装的SONY3/4吋录影机组合而成

1、采用旋转式磁头，磁迹每秒钟高达数公尺，能容纳大量信息

2、录影机的机械结构精密，马达转速精确，抖动率比任何录音机都要小

3、由于是专业用途的录影机，进行编辑很方便

第15页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统数字录音机

数字录音装置包括数字音频磁带机DAT、盒式数字录音机DCC、可录式数码光碟MD

数字音频磁带机DAT（DigitalAudioTape）一种用于磁带数字录音的专业品质级别的标准媒体和技术采样频率为三种：LP级32KHz、CD级44.1KHz、数字超48KHz16比特量化，采用旋转型磁头螺旋扫描磁迹记录由于开发代价及制造代价高昂及出于对版权的考虑，面向的主要用途为专业领域，多为灌制CD前的母带制作

第16页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统数字音频磁带机DAT（DigitalAudioTape）

DAT录音机继承了成熟的录像机旋转磁头记录方式，对采样、量化的数字音频信号进行RF调制后采用旋转型磁头，以小于180°包角的螺旋扫描磁迹记录专业层面DAT的数字输入和输出允许用户从一个DAT磁带传输到另一个音频工作站进行精确的剪辑第17页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统数字音频磁带机DAT（DigitalAudioTape）

DAT录音机的信号编码音频信号经过采样、量化，16bit的数据分为上、下位的8bit信号加入校验帧，一共8个字节，总字节数为32个，形成CIRC编码加入控制码，一个字节，形成数据帧，帧的容量为33字节每个数据帧再加入3个字节的同步信息码，总容量为36字节DAT录音机的数据调制采用8–10位的通道调制编码第18页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统盒式数字录音机DCC

（DigitalCompactCassette

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DCC采用数字技术，可接近激光唱片的音质，其动态范围高达105分贝，信噪比大于92分贝，传输最大码率为768kb/s

面对音频信号浩大的数据量，DCC在普通磁帶的一半宽度用九条磁迹进行录音﹐但是只有8条是用來记录音頻信号，第九条磁迹用來控制錄放和指示的輔助数据DCC录音机有磁头反转功能﹐故可实现双面编程放音

第19页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统盒式数字录音机DCC

（DigitalCompactCassette

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DCC的特性1.与CD的音质相当，但更易使用，结构简单，通用性高

2.具有世界统一规格，能播放世界流行的模拟卡帶节目

3.可高速翻录，从而降低音乐节目帶制作成本

4.具有和CD水平相同的误码纠正能力5.有文字功能，可在电视机上显示节目帶的曲目﹑标题﹑时間、歌词﹑作品和艺术家介紹等

第20页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统盒式数字录音机DCC

（DigitalCompactCassette

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DCC的编码

采用精密自适应子帶编码（PrecisionAdaptiveSubbandCoding）主要是利用听觉闻阈特性和掩蔽效应的数码压缩技术而且由于采用了误码纠错处理，可避免磁帶污染引起的音質下降，其数码控制及子码标识使选曲大为简洁

第21页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统盒式数字录音机DCC

（DigitalCompactCassette

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DCC是結合模擬卡式磁帶和數碼技術這兩種新老錄音技術的混血兒，它使用的機械系統以卡式錄音機為基礎﹐磁帶的尺寸和重量都幾乎經歷了三十年的卡式錄音機完全一樣45﹑60﹑75﹑90﹑120分鐘四種規格的磁帶﹐與傳統卡式系統保持半兼容性﹐即在DCC機上可放傳統磁帶﹐但不能在傳統卡式機上放DCC帶

第22页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统可录式数码光碟MD

（MiniDisc

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MD可擦写磁光盘是一种专为唱片出版业界设计的磁、光介质储存媒体，其音质可接近于CD

唱片，可以储存74分钟立体声的音乐，字幕总容量为1700个字符磁光盘的直径只有64毫米，厚度为1.2毫米，它内置于72X68X5毫米的硬塑料保护套中第23页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统可录式数码光碟MD

（MiniDisc

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MD的技术特点磁光烧录源自于磁光记录技术(MagnetoOptical，MO)

理论基础在高温下磁介质会发生变换（MD光盘合金材料磁化的特定温度区域的“居里温度”为180摄氏度），并且在冷却之后一直保持这种变化(记录过程)，再次加热可以将其恢复到原先的样子(擦除过程)

第24页，共27页，2023年，2月20日，星期六数字音频记录重放系统可录式数码光碟MD

（MiniDisc

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MD的技术特点磁光烧录激光