10.4.3 Аппаратура для оптической записи и воспроизведения звука

К аппаратуре для оптической записи и воспроизведения звука относятся проигрыватели и проигрыватели-рекордеры компакт-дисков.

Диск изготовляется из поликарбоната диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. За небольшие размеры и большую емкость информации, которую на него можно записать диски называют компакт-дисками (Compact Disk или CD).

Рабочий слой на CD представляет собой пленку из легкоплавкого материала (теллура и его соединений). Запись осуществляется на рабочем слое лучом лазера, который фокусируется до диаметра 1,5 мкм. При таком сжатии температура луча поднимается настолько, что под его воздействием происходит локальное расплавление пленки с образованием микроуглублений (питов).

Для записи на диск звуковая информация (музыка, речь) должна быть оцифрована. Для этого звуковые колебания с помощью микрофона преобразуют в колебания электрического тока. Так как форма электрических колебаний при этом полностью совпадает (аналогична) с формой звуковых колебаний, то такие электрические колебания называют аналоговыми.

Преобразования аудиосигналов из аналоговой формы в цифровую осуществляет специальная микросхема, которая называется аналого-цифровой преобразователь — АЦП. Сущность его работы заключается в том, что он через очень короткие промежутки времени (44100 раз в секунду) измеряет амплитуду напряжения аналогового сигнала и кодирует полученные значения (в двоичном счислении) в виде "1" и "0".

Логическая "1" во время записи вызывает вспышку лазерного луча и образование на поверхности диска пита, логический "0" на лазер не воздействует. Чередование питов и промежутков между ними представляет собой сигналограмму, которая несет информацию о звуке в цифровом виде. Питы следуют по спирали, которая начинается в центральной части диска, закручивается по часовой стрелке и доходит до края.

С диска-оригинала обычными методами гальванотехники (напыление серебра, гальванопластика) готовятся никелевые матрицы, на которых питы получаются в виде выступов. Матрицы служат для получения оттисков на дисках из прозрачного поликарбоната методом штамповки. Для повышения отражательной способности на пластинку напыляется тонкий слой алюминия, а затем наносится слой прозрачного лака, защищающий запись от повреждений.

Считывание информации с оптического диска осуществляется лучом лазера в проигрывающем устройстве. Попадая на промежуток между выступами, луч отражается и направляется на фотоприемник, возбуждая в нем цифровой сигнал "0". Если же луч попадает на выступ, он при отражении диф-фузно рассеивается, при этом формируется сигнал "1".

Цифровая информация, проходя через ЦАП, превращается в последовательность напряжений, соответствующих исходному аналоговому сигналу. В такой форме сигнал можно подавать на усилитель и прослушивать через громкоговоритель.

На диске размещается 16000 спиралей общей длиной 5700 м. Информационная емкость диска очень велика и достигает 780 Мбайт. На один компакт-диск можно записать 150000 страниц текста. Несмотря на колоссальный объем памяти, предельное время звучания аудиодисков составляет всего 74 мин, что позволяет записать на них примерно 15 песен. Это связано с тем, что аудиоинформация требует очень много места. Одна компьютерная дискета, на которой можно было бы записать 2-3 дипломные работы, может сохранить музыку лишь на 8 с звучания.

Для того чтобы рациональнее использовать емкость диска информацию подвергают сжатию (компрессии). Это дает возможность увеличить количество записанной информации почти в 10 раз. Из всех известных форматов сжатия самым популярным являются форматы МРЗ (эм-пэ-три) и ATRAC, поддерживаемые большинством фирм-производителей. Смысл компрессии сводится к тому, что из фонограммы электронным способом удаляются паузы и неслышимые звуки, например очень тихие звуки после громких или звуки за пределами слышимости (частотой выше 20000 Гц и ниже 20 Гц).

Огромные преимущества дает компрессия при сохранении голосовой информации. В этом случае за счет "вырезания" пауз между словами и предложениями может быть достигнуто 30-40-кратное сжатие с незначительным искажением голоса и интонации. Например, компрессия по формату МРЗ позволяет записать на один компакт-диск до 150 песен, вместо 15 без сжатия.

Диски, на которых музыка записана без сжатия, называются аудиодисками и обозначаются аббревиатурой CD-DA (Compact Disk Digital Audio — CD с оцифрованным звуком). Качество записи на таких дисках самое высокое.

По возможности к перезаписи компакт-диски подразделяются на неперезаписываемые диски (CD) и перезаписываемые (CD-R и CD-RW).

Компакт-диски (CD) изготовляются как грампластинки на студиях звукозаписи. Стирать и перезаписывать фонограмму на них невозможно. Диск CD-R (R-Recordable, записываемый) представляет собой чистый диск, "болванку", на которую в домашних условиях на компьютере можно сделать запись, однако такой диск перезаписать невозможно. Диск CD-RW (RW-Rewritable перезаписываемый) позволяет многократно стирать старые данные и записывать вместо них новые.

Учитывая колоссальную информационную емкость, высокую точность копирования и стойкость записи к электромагнитным воздействиям, компакт-диски используются для длительного хранения аудио- и видеоинформации.

Аудиодиски без сжатия записываются на постоянной линейной скорости по спиральной дорожке, поэтому частота вращения диска в проигрывателе плавно изменяется от 500 об/мин для внутренних дорожек до 200 об/мин для дорожек на внешней части диска.

Запись с компрессией МРЗ осуществляется с помощью компьютеров по концентрическим дорожкам и имеет файловую структуру. В компьютерных приводах CD-ROM частота вращения дисков постоянна и может превышать среднюю скорость — CD-плеера до 50 раз. Поэтому для аудио- и компьютерных дисков разработаны разные считывающие устройства. Следует отметить, что в современных моделях CD-плееров и CD-RomoB установлены универсальные дисководы, позволяющие проигрывать как компьютерные, так и аудиодиски.

Конструкционные особенности CD-плееров

CD-плеер состоит из корпуса, в котором размещаются двигатель, вращающий диск и электронно-оптическая система с лазерным диодом для считывания информации.

Если проигрыватель носимый, то в его электронную часть обязательно входит усилитель сигналов звуковой частоты с выходом на наушники. Стационарные проигрыватели выполняются в виде отдельных блоков или панелей, входящих в состав комбинированной аппаратуры.

CD-плееры намного удобнее в пользовании, чем проигрыватели грампластинок или аналоговые магнитофоны. С их помощью легко обеспечивается быстрый поиск нужных музыкальных произведений, проигрывание их в заданном порядке, оперативный контроль за временем проигрывания.

Поскольку при воспроизведении отсутствует механический контакт между диском и лазерным "звукоснимателем", исключается износ и разрушение фонограммы. Технические параметры лазерных проигрывателей соответствуют самым высоким требованиям любителей музыки. Диапазон воспроизводимых частот составляет от 20 Гц до 20 кГц. Уровень шумов примерно в 30000 раз слабее полезного сигнала. Сейчас CD-плееры являются основными источниками высококачественных стереофонических музыкальных программ, которые можно приобрести по доступным ценам.

Одним из важнейших критериев качества носимых CD-плееров является устойчивость воспроизведения фонограммы во время бега и ходьбы, когда от тряски лазерный звукосниматель может сместиться с рабочей дорожки. Для устранения этого недостатка в проигрывателе предусмотрена буферная (противоударная, антишоковая) память. Информация, рассчитанная на 3—10 с звучания, поступает с диска сначала в буферную (электронную) память. При сотрясении аппарата, пока его автоматика находит нужное место для лазера, плеер считывает информацию из буферной памяти.

В CD-плеерах предусмотрены несколько режимов работы, которые задаются соответствующими клавишами или кнопками: "Continue" (продолжение воспроизведения с момента остановки), "Shuffle" (случайное воспроизведение), "Program" (выбор записей "треков" по заданной программе). Основные функциональные клавиши и кнопки проигрывателя компакт-дисков имеют общепринятые обозначения (см. рис. 10.4).

Некоторые CD-плееры укомплектованы микропроцессором с запрограммированной системой "караоке" (по-японски — "пустой оркестр"). Записанный на диске голос исполнителя автоматически приглушается. Его из общего спектра вырезают фильтры, настроенные на типичные частоты человеческого голоса и вместо "чужого" с микрофона вводится свое "живое" пение.

Проигрыватели звуковых CD по количеству одновременно вставляемых дисков подразделяются на однодисковые, многодисковые с планарным расположением дисков (чейнджеры) и многодисковые проигрыватели-автоматы с веерной зарядкой.

По своему оформлению проигрыватели компакт-дисков могут быть стационарные, миниатюрные персональные и автомобильные.

По формату воспроизводимой цифровой записи различают:

• плееры для воспроизведения информации в формате CD-DA (аудио CD);

• плееры универсальные с возможностью воспроизведения записи как с аудио-CD, так и записей в формате МРЗ, а также CD-R, CD-RW и DVD.

CD-плеер фирмы Panasonic SL-500 (рис. 10.5) оснащен системой усиления низких частот Extra-Bass System. Имеются: эквалайзер с тремя предустановками; буфер активной памяти Anti-Shock Memory объемом 40 с; многофункциональный жидкокристаллический дисплей, который выдает информацию об авторе, названии композиции; линейный выход; блокировка кнопок управления (режим Hold). Возможно программирование воспроизведения 24 записей (треков). Обеспечивает воспро- ^Рис- Ю.5. CD-плеер фирмы Panasonic SL-500 изведение различных видов носителей CD, CD-R, CD-RW.

Питание: два никель-кадмиевых аккумулятора с зарядным устройством, которые обеспечивают непрерывное воспроизведение в течение 11ч. Сетевой адаптер обеспечивает питание от сети. В комплект входят наушники с пультом дистанционного управления.