Ю. Л. Комаров, О. Г. Морозов, А. Н. Пикулев

4.2. Структура записываемой информации

На выходе АЦП сигнал представляет собой 16-разрядный двоич­ный код произведенной выборки звукового сигнала в цифровой фор­ме. Отметим, что 16-разрядный код находится в двоичной форме дополнения, чтобы отображать и положительные и отрицательные размахи звукового сигнала. Обычно каждый 16-разрядный отрезок называется словом, которое обычно раскладывают на два символа, каждый из которых содержит 8 разрядов (бит).

4.2.1. Формирование кадра записи. Преобразование входного стереосигнала в 16-разрядный двоич­ный код выполняется отдельно для правого и левого кана­лов (рис.4.1) одинаковыми схемами кодирования (ФНЧ, УВХ, АЦП), син­хронизированных генератором таймера. Для того чтобы в проигрывателе КД можно было распознавать цифровые данные за­кодированного сигнала, необходимо эти данные организовать в оп­ределенные образы. Во всех КД образ имеет блочную кадровую структуру. Кадр  информационный блок, включающий по шесть выборок звукового сигнала каждого канала. Цифровые дан­ные с двух каналов подаются на первый мультиплексор, который со­единяет два потока данных в один последовательный поток данных. На выходе первого мультиплексора поток данных смешан таким об­разом, что за словом правого канала следует слово левого канала, и кадр со­стоит из 12 слов (по 6 слов на канал). Выше было упомянуто, что выборки звукового сигнала осуществляются с частотой 44,1 кГц. В результате первого мультиплексирования период каждой выборки становится вдвое меньшим, а частота следования выборок состав­ляет уже 88,2 кГц, в результате чего частота следования кадров, со­стоящих из 12 слов каждый, составляет 88,2/12=7,35 кГц. Этот по­следовательный поток данных с выхода мультиплексора поступает на схему исправления ошибок и чередования – CIRC-кодер – от англ. Cyclic Interleaving Redundancy Check.


4.2.2. CIRC-кодер. Схема CIRC-кодера выполняет две функции. Одна функция схе­мы  разложить каждое 16-разрядное слово на два 8-разрядных символа. В течение процесса разложения эти символы подвергаются че­редованию (interleaving) в определенном порядке. В результате чередования непрерывный музыкальный сигнал оказыва­ется «разбросанным» по разным местам информационной дорожки КД. Такое «разбрасывание» сигнала по площади КД делается для повышения помехоустойчивости и достоверности воспроизведения. Если информационные символы в каком-то месте КД будут повреж­дены или «прочитаны» звукоснимателем ошибочно, это не приве­дет к дефекту, заметному для слушателя, поскольку ошибочные символы, находящиеся на информационной дорожке, относятся к различным (по времени) местам записанной музыкальной програм­мы.
Другая функция схемы CIRC-кодера  обеспечить метод, кото­рым проигрыватель КД может проверять ошибки в потоке данных. Ошибки в потоке данных могут возникать как из-за некачественных компакт-дисков, так и из-за сбоев в процессе считывания инфор­мации в устройствах и схемах проигрывателя. Из-за этих сбоев счи­тывания возникают прерывания полезного сигнала, так называе­мые «выпадения». В аналоговой технике такой эффект выпадения приводит лишь к кратковременному пропуску сигнала и не оказы­вает влияния на дальнейшую работу. В случае ИКМ, однако, «вы­падения» при воспроизведении прослушиваются в виде раздражаю­щих пульсирующих шорохов, которые называют ошибками кодирования.
В КД проигрывателях для распознавания ошибок используется перекрестный кон­троль избыточности (Cyclic Redundancy Check, CRC).
В то время как при классическом методе паритета используется только один бит, в случае использования CRC-метода передаются несколько проверочных битов. Если количество таких бит составляет число 16, то до­стоверность распознавания ошибок составляет 99,9985%. Это гово­рит о том, что CRC-метод вполне применим для распознавания ошибок при воспроизведении звуковой информации.
К
од коррекции ошибок не только распознает ошибки, но и кор­ректирует их. На рис. 4.5 и 4.6 в упрощенной форме приводит­ся метод перекрестного распознавания и коррекции.
Сгенерированные в схеме CIRC-кодера проверочные биты орга­низованы как 8-разрядные символы данных и названы символами чет­ности. CIRC-кодер имеет два выходных канала информации. Один канал содержит символы данных, второй канал содержит символы четности. Мультиплексор добавляет символы четности к правиль­ному расположению в потоке данных так, чтобы декодер в проиг­рывателе КД мог проверять и исправлять ошибки в символах данных.
В результате использования проверочных бит, которые способ­ны обнаруживать до четырех и исправлять до двух поврежденных символов в каждом кадре, легко справляется с дефектами, которые превышают длину одного символа. В случае же, когда дефекты составляют длину в несколько кадров, применяемый способ перераспределения символов как внутри каждого кадра, так и между разными кадрами (чередование), приводит к тому, что значительные повреждение может испортить лишь один – два символа в кадре из-за разбросанности последовательной звуковой информации по полю КД.
В процессе воспроизведения после деперемежения значительный дефект будет соответствовать некоторому числу маленьких дефектов, с которыми достаточно эффективно может справиться система декодирования проигрывателя.