Av technika 7

VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044

Základy audiotechniky a videotechniky

Ing. Josef Bartoněk

Olomouc 2012

ZÁZNAM A REPRODUKCE ZVUKU

2. ČÁST



Digitální záznam

Digitální záznam zvuku vyžaduje, aby byl nejdříve anagový signál

převeden v A/D převodníku na digitální

-vzorkování – periodické snímání vzorků (samplů) okamžitých

diskrétních hodnot analogového zvukového signálu. Aby

nedocházelo ke znatelnému zkreslení, musí samplovací frekvence

fs splňovat podmínku ve vztahu k maximální frekvenci zvuku f zvmax

fs 2 f zvmax

pokud by tato podmínka

nebyla splněna, dojde

k tzv. aliasingu -rušení



-kvantování (bitová hloubka)

- převod úrovně vzorku signálu

na jednu z definovaných úrovní,

na kterých převodník pracuje

- kódování

- převod okamžitého

počtu kvant na binární slovo

LSB (least significant bit)

– nejmenší kvantizační krok

-chyby - chyba v nejvyšším významovém

bitu způsobí ve výstupním analogovém

signálu skok napětí rovný polovině

rozsahu, proto se přidává paritní

(kontrolní) bit.



Některé pojmy:

-jitter -nepředvídatelné krátké rušivé zákmity, při zpětném převodu D/A

-dither -přídavný bílý šum

-přebuzení záznamu - dojde-li k tvrdé limitaci signálu, proto se zmenšuje dynamika nahrávaného signálu

Požadavky na digitální záznam:

-omezit nepoužívané pásmo dolnofrekvenční propustí

-dostatečný počet vzorků fs analogového signálu (fs 2 f zvmax)

-převod na dostatečný počet hladin (kódování)

-převod velikost vzorků do binárního kódu (dvojkové soustavy)

-systém binárního kódu zvolit tak, aby umožňoval opravu chyby

-uložit výstupní data na zvolené medium (CD, DVD, FLASH DISC…)

Požadavky na digitální reprodukci:

-sejmutí digitálního záznamu z daného media

-oprava případné záznamové (přenosové) chyby

-vybrat a sestavit původní binární slovo

-převést binární slova na analogový signál (D/A)

-vyfiltrovat signál na spojitou funkci dolnofrekvenční propustí



Optický disk

disk (převážně) o 120 mm, tloušťce 1,2 mm,

má jedinou spirálovitou stopu začínající u

středu disku se stejně dlouhými sektory.

Logické hodnoty jsou realizovány odraznými

ploškami (pole, land) a rozptylovými

dírami (pity)

Snímání u CD

-otáčky disku jsou proměnné

500 – 200 ot/min., aby byla obvodová

rychlost konstantní 1,25 m/s, záblesky

laseru jsou po 0,28 m, Stoupání

spirály 1,6 m, délka drážky

je cca 6 km



Rozdělení optických pamětí:

podle typu záznamového média

CD (Compact Disc)

DVD (Digital Versatile Disc)

BD (Blu-Ray Disc)

podle možnosti zápisu

ROM (Read Only Memory) – výhradně pro čtení

R (Recordable) – informaci lze jednorázově zapsat

RW (Rewritable) – umožňuje vymazání původní informace a zapsání nové (cca 1000x)

podle počtu vrstev

jednovrstvá média (SL = single layer)

dvouvrstvá média (DL = dual layer) mají dvě nezávislé vrstvy oddělené polopropustnou vrstvou, (mají dvojnásobnou kapacitu)



Logická struktura optického disku:

-Kalibrační oblast (PCA) -obvykle hned na začátku, slouží ke kalibraci výkonu laseru pro vypálení daného disku

-Program Memory Area (PMA) -obsahuje informaci o počtu stop a jejich umístění, -stopa (track)

-Session -zapsaný segment CD, může obsahovat jednu (nebo více tracků) Každá session má tzv. lead-in a lead-out.

-Lead In – oblast na začátku každé session vyhrazená pro zápis TOC (Table Of Contents -tabulka oblastí)

-Lead Out -oblast, která ukončuje každou session

Rychlost čtení/zápisu

CD -základní rychlost 1x -čtení dat 150 kB/s (i u středu média)

CAV (Constant Angular Velocity) -metoda čtení s konstantní rychlostí

CLV (Constant Linear Velocity) -plynulá rychl. otáčení (200 - 500 ot/min.)

Pro DVD je základní rychlost čtení 1x stanovena na 1,385 MB/s, u Blue-ray

je 1x rychlost čtení 6,74 MB/s.



Klady optických pamětí:

-velká kapacita

-přenositelnost

-stabilita uložené informace

-bezkontaktní snímání i zápis

-nízká cena nosných médií i mechanik

-použití pro data, audio i video

-odolnost vůči magnetickému poli

-mechanika využívá stejný řadič jako HDD (ATA, SATA, SCSI…)

Zápory optických pamětí:

-nutnost speciální mechaniky

-není zpětná kompatibilita formátů CD, DVD, Blu-Ray

-možnost mechanického a tepelného poškození

-malá přenosová rychlost

-hlučnost



Kompaktní disky CD (Compact Disc) Nejstarší varianta optické paměti z roku 1980 (standard CD-DA) pro

záznam zvuku v digitální podobě, 1985 standard CD-ROM -záznam dat

Pohon disku

využívá buď konstantní rychlost otáčení CAV (Constant Angular Velocity), nebo CLV (Constant Linear Velocity), s plynulou změnou

Sledování stopy

protože obsahuje reflexní místa i díry, vytvoří na fotosnímači menší signál než reflexní plocha mimo stopu což je využito i pro navádění hlavy

Ostření paprsku – srovnáváním dvou dílčích svazků fotodetektoru vytváří chybový signál, který mění ohniskovou vzdálenost čočky



Elektronika (řadiče, paměti, registry, rozhraní (ATA, SATA, USB…),

musí především zabezpečit

-řízení rychlosti otáčení disku

-řízení posuvu hlavičky nad stopou

-zajištění operace čtení

-správa vyrovnávací paměti (cache) a její optimalizace

-zpracování snímaných signálů z hlavy a konverzi na úrovně L a H

Zpracování snímaného signálu

-průběžná detekce binární informace ze snímací hlavy

-dekódování: identifikace a oprava poškozených dat

-zápis dat (po dékódování) do vyrovnávací paměti

Postup při přehrávání

-po zapnutí se zapne laser, nájezd hlavy na vnitřní část disku

-zaostření objektivu (z krajní polohy)

-roztočení disku a hlava se posune do zaváděcí oblasti, zapne se servo sledování stopy



blokové schéma

přehrávače CD

Další typy nosičů:

CD-R (Recordable) – zapisovatelný disk (1988) -jednorázový zápis, bez

možnosti mazání. Z důvodu kompatibilyty s CD má stejné základní rozměry

CD-RW (Recordable writedable) - umožňuje vymazání původní informace a zapsání nové. Čtení a zápis dat je shodný se standardem CD-R.



DVD disky (Digital Versatile Disc) -nástupce CD

původně určený pro ukládání videa v digitální podobě, rozměry shodné s

formátem CD. Větší hustota záznamu a dvouvrstvá varianta, kapacita d4,7 GB

až 8,54 GB -2vrstvé.

Typy DVD:

DVD-video -k uložení videozáznamu, MPEG-2, zvuk Dolby Digital (AC-3)

DVD-audio -náhrada audio CD disku, velká kapacita, vyšší kvalita

DVD-ROM -Read Only -vyráběny lisováním, nástupce formátu CD-ROM

DVD-R/RW (R-Recordable, RW-ReWritable) -kompatibilní s lisovanými DVD

DVD+R/RW -novější standard, větší odolnost proti chybám

DVD-RAM – kapacita 4,7 GB, přepisovatelné (až 100.000x), jeví se jako

další pevný disk



Blu-Ray disky (BD)

-nástupce DVD disků, původně pro ukládání videa ve vysoké kvalitě (HD)

včetně prostorového zvuku. Rozměrově shodné s formáty CD a DVD.

Zmenšením pitů a vlnové délky laseru na 405 nm (modofialová barva)

umožnilo zvýšit základní kapacitu jednovrstvého BD disku je 25 GB,

50 GB u dvouvrstvého disku a až 80 GB u oboustranného dvouvrstvého

disku. Kapacitou a vysokou přenosovou rychlostí je formát BD optimální

pro filmy. Pro HDTV rozlišení se používá buď kompresní standard MPEG-2

(stejně jako u DVD) nebo novější H.264.

Základní formáty Blu-Ray:

BD-ROM (Blu-Ray Read Only Memory)

BD-R (Blu-Ray Recordable)

BD-RE (Blu-Ray REwritable)

Date post:	05-Jul-2015
Category:	Education
Upload:	zdendator
View:	61 times
Download:	0 times

Av technika 7

Education