CIRC-декодер

Выше уже было отмечено, что в процессе кодирования записы­ваемого аудиосигнала цифровая аудиоинформация подвергается че­редованию для того, чтобы избежать многопози­ционных ошибок в кадре данных в процессе воспроизведения и, по возможности, избежать сильного влияния выпадений сигнала на качество звучания.

Чередование основано на том, что аналоговые сигналы являют­ся непрерывными сигналами и обычно без резких скачков. Ампли­туда сигнала первой выборки не отличается от амплитуды второй выборки. Амплитуда в течение третьей выборки не сильно отлича­ется от второй выборки, и т.д. Если величина второй выборки по­теряна, но величина первой и третьей выборок известна хорошо, то приближением и интерполяцией можно легко вычислить вторую вы­борку.

Базисные принципы чередования (перемежения) и деперемежения изображены на рис. 5.3.

На рис. 5.3, а последовательность обработки сигнала показана без чередования. Выборки звукового сигнала дискретны во времени и обозначены 1, 2, З и т.д. Если име­ется выпадение при воспроизведении КД, некоторые символы от­сутствуют в полученных данных. В используемом примере три сим­вола (5, 6 и 7) отсутствуют, происходит серьезное пропадание разрядов.

На рис 5.3, б та же самая последовательность обработки сигна­ла показана с чередованием. Снова звуковой сигнал дискретный, но с выборками, реорганизованными до записи КД. Такое чередова­ние приводит к записи данных в последовательности, которая не представляет увеличивающийся масштаб (шкалу) времени. При воспроизведении КД происходит то же самое пропадание разрядов, что приводит к трем отсутствующим символам данных (4, 6 и 8). Деперемежение затем выполняется в проигрывателе КД, чтобы восста­новить первоначальную последовательность символов данных.

Можно заметить, что с чередованием отсутствуют многопозици­онные ошибки (погрешности) и одиночные отсутствующие инфор­мационные разряды легко могут быть аппроксимированы интерпо­ляцией. Например, символ 4 может интерполироваться как среднее между символами 3 и 5 (меньше, чем символ 3, но больше, чем сим­вол 5).

Распознавание и коррекция ошибок в потоке данных осуществ­ляется декодером проигрывателя КД с помощью перекрестного кон­троля избыточности (CRC). Для этого происходит временное зане­сение 32 8-битовых символов, из которых 24 символа - данные аудиосигнала и 8 символов четности - в ОЗУ, которое выполняет функцию буфера данных. Схемы логики проверяют признаки ошиб­ки и по определенной стратегии проводят коррекцию ошибок. По­сле коррекции всех ошибок модифицированные символы опять за­носятся в динамическое ОЗУ. Если коррекцию всех ошибок провести не удалось, то все 8-битовые символы по "флагу" маркируются как ошибочные и равным образом записываются в промежуточную память. В случае потери данных, соответствующих длине дорожки на КД более чем в 5 мм, происходит блокировка (muting) НЧ-сигнала.

Хочется здесь сказать о важной роли ОЗУ, которую оно играет в проигрывателях КД. Информация, считываемая с КД, из-за раз­ных причин, нестабильна во времени и записывается в память по ме­ре ее поступления, т. е. неравномерно. Однако считывается она по сигналам кварцевого генератора строго равномерно. Таким обра­зом, применение такой буферной памяти существенно снижает тре­бования к двигателю вращения диска и сводит детонации музыкаль­ного сигнала на выходе проигрывателя практически к нулю. Буферная память составляет лишь часть объема всей памяти ОЗУ, ку­да кодовые символы записываются, считываются и опять записы­ваются в другие ячейки. Такие операции проводятся несколько раз. Важным является также объем памяти ОЗУ: чем он больше, тем большие отклонения скорости вращения диска допускаются, а зна­чит, проигрыватель более устойчив к всевозможным механическим воздействиям. Наименьший требуемый объем памяти ОЗУ состав­ляет 2 кБ. Однако используется ОЗУ с объемом 4 кБ и более.

24 8-битных символа данных после обработки в CIRC-декодере поступают в схемы интерполяционной логики, задача которых - избежать воздействий уже распознанных кодовых ошибок на качество воспроизведения.

Можно использовать три метода устранения воздействия выпа­дения сигнала на воспроизведение.

Первый метод - метод блокировки - основан на том, что де­фектное слово блокируется и заменяется просто нулевым значени­ем.

При втором методе ошибочное слово обнаруживается при вы­полнении предварительной записи-захвата, и ложное слово заменяется предыдущим, так что при этом не возникает прак­тически никакого слышимого отличия при воспроизведении.

И, наконец, лучшую компенсацию выпадения можно осуществить с помощью линейной интерполяции. В этом случае при распозна­вании ошибочного слова оно заменяется словом, имеющим значе­ние, усредненное между предыдущим и последующим значениями; компенсация ошибки оказывается настолько точной, что отличить на слух воспроизведенный аудиосигнал от первоначального не представляется возможным.

Восстановленный в правильной последовательности и скоррек­тированный поток цифровых аудиоданных подается на цифровой фильтр и схему демультиплексирования. Цифровая фильтрация обеспечивает более высокое качество воспроизведения, чем в обыч­ных проигрывателях.

Цифровые фильтры формируют из цифровых звуковых сигналов с частотой выборки 44,1 кГц цифровые сигналы с частотой выбор­ки, кратной основной частоте.