Odtwarzacz CD

Odtwarzacz CD, Elektronika, Jak to działa

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
jak to dział a
na CD mieś ci się 740 MB, czyli
ok. 1 000 ś rednio grubych książek
Płyty CD od kilku lat stały się standardowym
nośnikiem informacji. Zapisuje się na nich
muzykę, programy komputerowe i filmy.
Są one tanie i łatwe w produkcji, co więcej,
zapisu można dokonać na własnym kompu-
terze. Istnieje wiele formatìw przechowywa-
nia danych na CD, część stosowanych po-
wszechnie i wiele zapomnianych. Najpopu-
larniejsze to CD-DA (audio) i CD-ROM (dane
komputerowe).
goœci. Na p³ytê CD napyla siê cienk¹ warstewkê odbi-
jaj¹cego aluminium, która pokrywa wzgórki, po czym
natryskiwana jest cienka ochronna warstwa polimeta-
krylanu metylu, na ni¹ zaœ nanoszony jest nadruk.
SPIRALA
Na nagranej p³ycie CD znajduje siê pojedyncza
œcie¿ka danych, rozwijaj¹ca siê od œrodka p³yty do ze-
wn¹trz. To, ¿e œcie¿ka zaczyna siê od œrodka, sprawia,
¿e z p³yty CD mo¿na wykrawaæ p³ytki o mniejszej œred-
nicy i oczywiœcie o mniejszej pojemnoœci. Na przyk³ad
plastikowe wizytówki, które mo¿na w³o¿yæ do odtwa-
rzacza, zawieraj¹ ok. 2 MB danych. Œcie¿kê o szeroko-
œci 0,5 mikrona tworz¹ wyd³u¿one wypuk³oœci maj¹ce
0,83 mikrona d³ugoœci i 125 nanometrów wysokoœci
(nanometr - jedna miliardowa metra).
ODTWARZACZ CD
Marek Utkin
skowo kr¹¿ek z przezroczy-
stego poliwêglanu o gruboœci
ok. 1,2 mm. W tworzywie tym
wyt³acza siê mikroskopijne wg³ê-
bienia (od strony lasera widziane
jako wzgórki), uk³adaj¹ce siê w
kszta³t pojedynczej, ci¹g³ej i bar-
dzo d³ugiej spiralnej œcie¿ki da-
nych. Gdyby mo¿na by³o rozwi-
n¹æ œcie¿kê danych z CD, mia³aby
0,5 mikrona szerokoœci i 5 km d³u-
PRZEKRÓJ P£YTY CD
SPIRALA I WZGÓRKI
0,5 mikrona
1,6 mikrona
p³yta CD
320 nanometrów
740 nanometrów
kierunek zapisu
22
p³yta DVD
P
³yta CD to uformowany wtry-
   MECHANIZM ODTWARZACZA CD
D³ugoœæ fali lasera
w odtwarzaczu CD
wynosi:
a) 460 nm
b) 370 nm
c) 780 nm
Zero czy jedynka?
No dobrze, wiem już, że jest obracająca się
płyta z szeregiem wzgìrkìw i jakiś laser. Ale
skąd napęd wie, że teraz odczytuje np. je-
dynkę?
Światło lasera przez układ optyczny oświe-
tla płytkę. Światło odbite od płytki wraca do
układu optycznego. Natrafia na pryzmat,
ktìry działa tutaj jak lustro pìłprzepuszczal-
ne i odbija je w kierunku fotoelementu. Po-
nieważ wzgìrek wytłoczony na płycie ina-
czej odbija światło niż puste po nim miej-
sce, zmienia się natężenie światła padające-
go na fotoelement. Dalej jest już prosto: fo-
toelement zamienia światło na sygnał elek-
tryczny odpowiednio zero lub jedynkę.
CZÊŒCI ODTWARZACZA CD
USTAWIANIE OSTROŒCI
Promieñ lasera przenika przez warstwê poliwê-
glanu, odbija siê od warstewki aluminium i trafia do
urz¹dzenia optoelektronicznego. Wzgórki odbijaj¹
œwiat³o inaczej ni¿ reszta aluminiowej pow³oki, a czuj-
nik optoelektroniczny wykrywa te w³aœnie zmiany w
sposobie odbicia. Odczyt danych to elektroniczna inter-
pretacja ró¿nie odbitych strumieni œwiat³a. Najtrudniej-
sz¹ czêœci¹ zadania jest utrzymanie promienia lasera
wyœrodkowanego na œcie¿ce danych. Tym zajmuje siê
system przesuwu, który podczas odtwarzania p³yty, w
sposób ci¹g³y, przesuwa laser do zewn¹trz. Gdyby p³y-
ta wirowa³a ze sta³¹ prêdkoœci¹, wzgórki przesuwa³yby
siê przed nim coraz szybciej (jak w klasycznym gramo-
fonie). Tak wiêc, gdy laser wêdruje ku krawêdzi, silnik
umieszczony na osi musi wolniej obracaæ p³yt¹. W taki
sposób wzgórki przesuwaj¹ siê przed laserem ze sta³¹
prêdkoœci¹ liniow¹ i dane z dysku odtwarzane s¹ ze
sta³¹ prêdkoœci¹.
Odtwarzacz CD ma za zadanie wyszukiwaæ i od-
czytywaæ danye zapisanych jako wzgórki na p³ycie CD.
Bior¹c pod uwagê ich wielkoœæ, odtwarzacz jest bardzo
precyzyjnym sprzêtem. Napêd odtwarzacza sk³ada siê
z trzech podstawowych czêœci:
– Silnika napêdzaj¹cego dysk. Jest on precyzyjnie,
elektronicznie sterowany i obraca siê ze zmienn¹
prêdkoœci¹ od 200 do 500 obr./min, w zale¿noœci od
tego, jaka œcie¿ka jest odczytywana.
– Lasera i systemu regulacji ostroœci skupiaj¹cego siê
na wzgórkach i odczytuj¹cego je.
– Mechanizmu przesuwu, który przemieszcza zespó³
lasera tak, aby jego promieñ móg³ pod¹¿aæ za spiral-
n¹ œcie¿k¹. Mechanizm przesuwu musi byæ w stanie
przemieszczaæ laser z mikronow¹ dok³adnoœci¹.
23
jak to dział a
na jednej pł ycie DVD mieś ci się
zawartość 6 do 22 pł yt CD
Niemal każdy wyprodukowany obecnie film
jest dostępny na DVD, wiele starych filmìw
przeniesiono rìwnież na ten format. Zdarza
się często, że film pojawia się na DVD prę-
dzej niż na taśmie wideo, gdyż koszty pro-
dukcji i rozpowszechniania DVD są niższe.
Dzięki wysokiej jakości obrazu i dźwięku, for-
mat DVD jest dla filmìw tym, czym CD dla
muzyki.
ODTWARZACZ DVD
Marek Utkin
nimalna d³ugoœæ wzgórka w jednej warstwie jest 2,08
raza mniejsza ni¿ na CD. Mno¿¹c te dwie liczby, okazu-
je siê, ¿e otrzymuje siê 4,5 raza wiêksz¹ gêstoœæ zapi-
su. Sk¹d siê bierze reszta, brakuj¹ca do siedmiu?
MNIEJ PUSTEGO MIEJSCA,
WIÊKSZA PRZESTRZEÑ
Na CD jest zapisywanych mnóstwo informacji
dodatkowych, umo¿liwiaj¹cych korekcjê b³êdów - te in-
formacje s¹ po prostu powtórzeniem informacji ju¿ za-
P
ierwszy odtwarzacz DVD pojawi³ siê na rynku w
marcu 1997r. P³yta DVD jest bardzo podobna do CD,
lecz ma znacznie wiêksz¹ pojemnoœæ, zawiera po-
nad 7 razy wiêcej danych. Wielka pojemnoœæ sprawia,
¿e na DVD mo¿na zapisaæ np. film pe³nometra¿owy za-
kodowany w formacie MPEG-2.
Gdyby przeciêtny film na DVD nie by³ spakowa-
ny (bez kompresji), œci¹gniêcie go przez normaln¹ liniê
telefoniczn¹ zajê³oby przynajmniej rok. Pomimo wielkiej
pojemnoœci, dane pe³nometra¿owego filmu wideo nig-
dy nie zmieœci³yby siê na p³ycie DVD. Dlatego wymaga-
na jest kompresja obrazu. Grupa zwana Moving Picture
Experts Group (MPEG) ustanawia normy kompresji ru-
chomych obrazów. Gdy film ma zostaæ nagrany na
DVD, zostaje zakodowany w formacie MPEG-2. Ten for-
mat kompresji jest przyjêtym standardem miêdzynaro-
dowym. Odtwarzacz DVD jest wyposa¿ony w dekoder
MPEG-2, który rozpakowuje dane „w locie”, w trakcie
ogl¹dania. Typowa p³yta DVD z filmem mo¿e zawieraæ
do 133 minut obrazu o wysokiej rozdzielczoœci (720
punktów rozdzielczoœci poziomej). Kompresja obrazu
wynosi zazwyczaj 40:1 w formacie MPEG-2. Œcie¿ka
dŸwiêkowa mo¿e byæ zapisana w oœmiu jêzykach, przy
zastosowaniu oœmiokana³owego systemu 5.1 Dolby Di-
gital Surround, a napisy w 32 jêzykach. Na DVD mo¿na
tak¿e zapisaæ prawie osiem godzin muzyki w jakoœci
CD na jednej stronie.
PRZEKRÓJ P£YTY DVD
pisanych na dysku. System korekcji b³êdów na CD jest
dosyæ stary i nieskuteczny w porównaniu z metodami
stosowanymi na DVD. Format DVD nie marnuje tyle
miejsca na korekcjê b³êdów, umo¿liwiaj¹c przechowy-
wanie wiêkszej iloœci danych u¿ytkowych.
ŒCIE¯KI DANYCH NA DVD
Ka¿da zapisywalna warstwa DVD ma spiraln¹
œcie¿kê danych prowadz¹c¹ od œrodka do zewn¹trz.
Œcie¿ka DVD jest jeszcze wê¿sza ni¿ w CD - zwoje s¹
oddalone od siebie o 740 nm, wzgórki maj¹ 320 nm sze-
rokoœci, minimum 400 nanometrów d³ugoœci i 120 nm
wysokoœci. Jest bardzo d³uga - pojedyncza ma prawie
12,5 km d³ugoœci. W zwi¹zku z tym dwustronna, dwu-
warstwowa p³yta DVD zawiera 48 km danych! Odstêp
miêdzy œcie¿kami na DVD jest 2,16 raza mniejszy, a mi-
ZAPIS WIELOWARSTWOWY
24
Aby jeszcze zwiêkszyæ pojemnoœæ, p³yta DVD
mo¿e mieæ do czterech warstw, po dwie na ka¿dej stro-
nie. Laser odczytuj¹cy mo¿e ogniskowaæ siê na drugiej
warstwie przez pierwsz¹ warstwê.
Porównanie DVD:
LEKSYKON
Format
Pojemnoœæ Przeciêtny czas
trwania filmu
Próbkowanie
zamiana ciągłego sygnału na szereg liczb
(patrz rys. porìwnanie sygnału analogowego, CD i DVD-
AUDIO) może być dokonywana z rìżną częstotliwością,
czyli dokładnością. Służy zamianie dowolnego sygnału
analogowego np. dźwięku na szereg wartości liczbowych
Jednostronny/
jednowarstwowy
4,38 GB
2 godz.
Jednostronny/
dwuwarstwowy
7,95 GB
4 godz.
nm
nanometr
= 10
9
metra = 0,000 001 mm
um
mikrometr
lub
mikron
= 10
6
metra = 0,001 mm
Dwustronny/
jednowarstwowy
8,75 GB
4,5 godz.
DVD-AUDIO
Dwustronny/
dwuwarstwowy
15,9 GB
ponad 8 godz.
Nowy, wysokiej jakoœci format dŸwiêku cyfrowe-
go nazywa siê Digital Audio Disc (DAD), a zapisu doko-
nuje siê na p³ycie DVD-Audio. DVD-Audio s³u¿y wy-
³¹cznie do odtwarzania muzyki i ma byæ nastêpc¹ p³yty
kompaktowej. Zmiany dotycz¹ szczególnie czêstotliwo-
œci próbkowania, co wp³ywa na poprawê jakoœci s³y-
szalnego dŸwiêku.
Na p³ycie DVD-Audio mog¹ byæ zapisane infor-
macje dodatkowe. Czas nagrania od 1 do 2 godzin przy
zapisie jednostronnym, jednowarstwowym.
Mo¿na siê zastanawiaæ, dlaczego dwuwarstwo-
wa p³yta DVD nie ma pojemnoœci dok³adnie dwukrotnie
wiêkszej ni¿ jednowarstwowa, jeœli doda³o siê do niej
ca³¹ drug¹ warstwê? Jest tak dziêki temu, ¿e skoro p³y-
ta sk³ada siê z dwóch warstw, zag³êbienia (czy te¿
wzgórki) musz¹ byæ nieco d³u¿sze ni¿ w wersji jedno-
warstwowej - pozwala to na unikniêcie interferencji po-
miêdzy warstwami powoduj¹cej b³êdy odczytu.
PORÓWNANIE SYGNA£U
ANALOGOWEGO, CD I DVD-AUDIO
ODTWARZACZ DVD
Odtwarzacz DVD jest bardzo podobny do odtwa-
rzacza CD - równie¿ zawiera laser odczytuj¹cy informa-
cjê ze œcie¿ki wzgórków. Jednak œwiat³o tego lasera ma
mniejsz¹ d³ugoœæ fali (640 nanometrów) ni¿ laser w od-
twarzaczu CD (780 nm), co pozwala na skoncentrowa-
nie promienia lasera na wzgórkach mniejszego rozmia-
ru. Laser odtwarzacza DVD koncentruje siê zarówno na
pó³przepuszczalnym materiale w najbli¿szej warstwie,
jak i, w przypadku p³yt dwuwarstwowych, poprzez tê
warstwê na materiale odbijaj¹cym poza ni¹.
Œcie¿ka danych na drugiej warstwie zaczyna siê
od zewnêtrznej krawêdzi dysku. Umo¿liwia to odtwa-
rzaczowi szybkie przeskakiwanie z jednej warstwy na
drug¹, bez opóŸnieñ w przesyle danych, spowodowa-
nych powrotem lasera do œrodka p³yty.
Odtwarzacz DVD rozkodowuje film zapisany jako
MPEG-2, zamieniaj¹c go w sygna³ wideo, a strumieñ
danych audio jest przesy³any do dekodera Dolby, gdzie
jest wzmacniany i przesy³any do g³oœników.
Wykres ilustruje najwy¿szej jakoœci zapis DVD-
Audio w porównaniu z typowym zapisem na CD. Jak
widaæ, DVD jest bli¿ej rzeczywistoœci, lecz nadal jest
sporo do zrobienia.
Blu-ray Disc
Blu-ray, nazywany Blu-ray Disc (BD), to nazwa dysku
optycznego nowej generacji, opracowanego wspìlnie
przez Blu-ray Disc Association (BDA) i grupę firm elektro-
nicznych i komputerowych (Dell, Hitachi, HP, JVC, LG, Mit-
subishi, Panasonic, Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, So-
ny, TDK i Thomson). Opracowany format umożliwia zapi-
sywanie, zapis ponowny i odtwarzanie wideo wysokiej roz-
dzielczości i przechowywanie wielkich ilości danych. Jed-
nowarstwowa płyta Blu-ray Disc może zawierać ok. 25GB
danych, co zapewnia nagranie ponad 2 godzin HDTV (wy-
sokiej rozdzielczości) lub 13 godzin SDTV (standardowej
rozdzielczości). Powstały rìwnież dwuwarstwowe wersje
płyt o pojemności ok. 50GB.
Obecna technologia dyskìw optycznych, jak DVD,
DVDªR, DVDªRW i DVD-RAM, do zapisu i odczytu da-
nych wykorzystuje laser czerwony, nowy format wykorzy-
stuje laser fioletowo-niebieski, stąd nazwa Blu-ray. Techno-
logię przemysłowej produkcji niebieskich laserìw opraco-
wał Nakamura (Japończyk obecnie w USA).
System Blu-ray może z łatwością odtwarzać dotychczaso-
we formaty CD i DVD. Korzyścią z zastosowania niebie-
skiego lasera jest mniejsza długość fali (405nm), krìtszej
od fali lasera czerwonego (650nm), co umożliwia skon-
centrowanie promienia na mniejszym punkcie i z większą
precyzją, a co za tym idzie - ciaśniejsze upakowanie da-
nych na płycie takiej samej średnicy jak CD/DVD. Blu-ray
umożliwia rìwnież (przy prędkości przesyłu danych 36
MB/s) jednoczesne odtwarzanie i zapisywanie obrazu wi-
deo o wysokiej rozdzielczości. Przewiduje się, że Blu-ray
zastąpi w przyszłości płyty CD i DVD tak w odtwarza-
czach, jak i komputerach. Napędy Blu-ray mają być po-
wszechnie dostępne pod koniec 2005.
25
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

happyhour.opx.pl