愛華網(wǎng)CD-DA又叫激光數(shù)字唱盤，用來存儲數(shù)字音頻信息，如音樂歌曲等，正式標(biāo)準(zhǔn)定義在1982年發(fā)布的紅皮書(Red Book)中，包括定義了CD的尺寸、物理特性、編碼方式、錯誤校正等。
da_CD-DA -簡介
什么是 CD-DA
CD-DA又叫激光數(shù)字唱盤，用來存儲數(shù)字音頻信息，如音樂歌曲等。早期，Philips公司、SONY公司希望用CD來保存數(shù)字高保真音樂，為此制定的標(biāo)準(zhǔn)稱為Compact Disc-Digital Audio標(biāo)準(zhǔn)，簡稱CD-DA標(biāo)準(zhǔn)（CD-Audio Book）。符合這個標(biāo)準(zhǔn)的光盤都標(biāo)有“Digital Audio”的標(biāo)識。正式標(biāo)準(zhǔn)定義在1982年發(fā)布的紅皮書(Red Book)中，包括定義了CD的尺寸、物理特性、編碼方式、錯誤校正等。
da_CD-DA -歷史
1979年，Philips和Sony公司結(jié)盟聯(lián)合開發(fā)CD-DA(Compact Disc-Digital Audio,精密光盤數(shù)字音頻）標(biāo)準(zhǔn)。Philips已經(jīng)是開發(fā)了商業(yè)的激光唱盤播放器，Sony旗下則有十幾年的數(shù)字記錄技術(shù)研究經(jīng)驗。當(dāng)它們就規(guī)范單一的音頻技術(shù)進(jìn)行協(xié)定時，這兩個公司陷入了爭吵――這就引入了潛在的不兼容的音頻激光盤格式。Phlipis公司主要進(jìn)行物理設(shè)計，它設(shè)計的CD類似于先前生產(chǎn)的激光唱盤，盤上的凹陷(pit)和平地(land)可以通過激光讀取；Sony則主要進(jìn)行數(shù)模電路的設(shè)計，特別是數(shù)字編碼和糾錯碼設(shè)計。
1980年，這兩個公司發(fā)布了CD-DA標(biāo)準(zhǔn)，就是今天所說的紅皮書標(biāo)準(zhǔn)（因發(fā)布文檔的封面為紅色而得名）。紅皮書包括記錄、采集以及今天仍然使用的120mm(4.72英寸）直徑物理格式等規(guī)范。據(jù)說確定這個光盤尺寸是因為它可以容納在沒有中斷情況下大約70分鐘的貝多芬第九交響曲的全部內(nèi)容。
該規(guī)范發(fā)布以后，這兩家公司競相推出第一款商用CD音頻驅(qū)動器。由于Sony在數(shù)字電路方面有豐富的經(jīng)驗，在與Phlipis競爭了一個月以后最終取勝，并于1982年10月1日推出了CDP-101播放器和世界上第一個CD唱片――Billy Joe的52nd Street專輯。該播放器首先在日本上市，然后是歐洲，直到1983年初才打入美國市場。1984年，Sony又推出了第一個可移動便攜式CD播放器。
da_CD-DA -原理
CD唱盤是CD家族的第一個成員，其標(biāo)準(zhǔn)是其他CD標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。聲音是一種連續(xù)變化的模擬量，傳統(tǒng)上采用模擬的方式記錄。CD-DA克服了模擬唱盤的弱點，采用數(shù)字方式記錄聲音信息?；痉绞饺缦拢?br>（1）采樣、量化把模擬的聲音信號通過采樣、量化轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
（2）編碼
所謂編碼，就是在有用數(shù)據(jù)中加入一定的糾錯、同步和控制數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)回放時，可以根據(jù)所記錄的糾錯數(shù)據(jù)判別讀出的聲音數(shù)據(jù)是否有錯，如在一定范圍內(nèi)有錯，可加以糾正。CD-DA采用差錯校驗碼CIRC，用來檢測和糾正因CD表面的劃傷或灰塵產(chǎn)生的差錯。
在CD-DA中，立體聲有兩個聲道（左右聲道），因此每次采樣有2個16位（bit）的樣本，分別組成2個8位字節(jié)（byte）。6次采樣共24字節(jié)組成一幀（frame），左右聲道各12字節(jié)。紅皮書定義98幀構(gòu)成1節(jié)（Section），也稱為1個扇區(qū)（Sector）。
CD-DA音頻數(shù)據(jù)的采樣頻率為44.1kHz，因此1秒鐘的音頻數(shù)據(jù)率就為
44.1×1000×2×(16÷2) = 176400字節(jié)/秒
1秒鐘所需要的幀數(shù)為
176400÷24= 7350幀/秒
1秒鐘所需要的扇區(qū)數(shù)為
7350÷98=75扇區(qū)/秒
換言之，每一扇區(qū)長度為1/75秒，包含2352字節(jié)數(shù)字音頻數(shù)據(jù)。
每幀除左右聲道音頻數(shù)據(jù)（audio data）外，還包括：3字節(jié)同步信號（SYNC），1字節(jié)控制和顯示子碼（subcode/control and display），4字節(jié)Q錯誤校驗碼，以及4字節(jié)P錯誤校驗碼（表11-02-1）。
表11-02-1 CD-DA的一幀
幀同步子碼音頻數(shù)據(jù)(左聲道)Q校驗音頻數(shù)據(jù)(右聲道)P校驗3字節(jié)1字節(jié)12字節(jié)4字節(jié)12字節(jié)4字節(jié)
同步位不再經(jīng)EFM（Eight-fourteen Modulation）調(diào)制，本身就是通道碼。具體的碼字是：
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
任何數(shù)據(jù)經(jīng)EFM調(diào)制后都不會出現(xiàn)與同步碼字相同的碼。子碼主要提供盤地址信息。Q校驗碼和P校驗碼都采用RS（Reed-Solomon，里德-索洛蒙）碼，其中P校驗是由(32，28)RS碼生成的校驗碼，Q校驗是由(28，24)RS碼生成的校驗碼。
每個扇區(qū)所含音頻數(shù)據(jù)量為98×24=2352（字節(jié)）：
一個扇區(qū)所含音頻數(shù)據(jù)2352字節(jié)
紅皮書還規(guī)定在2352字節(jié)的音頻數(shù)據(jù)中添加兩層錯誤檢測和錯誤校驗碼（EDC/ECC，error detection and error correction code）。CD-DA在錯誤防護(hù)的前兩層利用交叉插入的里德-索洛蒙編碼（CIRC，Cross Interleave Reed-Solomon Code）。如果光盤被擦傷或沾上灰塵而使激光無法讀數(shù)據(jù)，CD播放器就使用該CIRC重新形成音樂。
紅皮書規(guī)定CD-DA的編碼采用EFM。CD-DA的一幀36字節(jié)，除幀同步3字節(jié)外，其余用EFM編碼；每一個域還要附加3個合并位（3 merge bits）。因此CD-DA一幀的通道位數(shù)是588（表11-02-2）。
表11-02-2 一幀數(shù)據(jù)的通道位數(shù)
編號字段名稱通道位數(shù)合計(1)同步位(SYNC)24+327(2)子碼(Subcode)1×(14+3)17(3)左聲道數(shù)據(jù)(Data)12×(14+3)204(4)Q校驗碼4×(14+3)68(5)左聲道數(shù)據(jù)(Data)12×(14+3)204(6)P校驗碼4×(14+3)68合計
588
紅皮書規(guī)定，CD上的音頻數(shù)據(jù)存放在一個或多個光道（tracks）上。每一光道通常是一首歌曲。一張標(biāo)準(zhǔn)CD-DA上最多可以有99條光道。一條光道可包含若干扇區(qū)。
紅皮書不僅定義了如何將音頻存儲在CD上，還定義了一種將圖信息加在CD上的方法。這種類型的光盤通常稱為CD+G光盤，或"CD plus graphics"光盤。在一張74分鐘的紅皮書標(biāo)準(zhǔn)光盤的子碼（通道R~W）里大約可以存儲16MB的圖（用戶數(shù)據(jù)）。
編碼后的數(shù)據(jù)再經(jīng)調(diào)制轉(zhuǎn)換成通道碼以確定光盤上凹痕和凸痕的長度。光盤記錄時音頻數(shù)據(jù)、控制和糾錯碼分別記錄在不同的光道上。這也稱紅皮書（Red Book）或Mode 0規(guī)格。一張CD唱盤理論上可容納約74分鐘的立體聲音樂信號。CD唱盤的成功，使它很快取代了普通留聲機(jī)及密紋唱片。
紅皮書的部分內(nèi)容匯總在表11-02-3中。
所有的光盤格式都是以CD-Audio格式為基礎(chǔ)而發(fā)展的。
表11-02-3 激光唱盤標(biāo)準(zhǔn)摘要
光盤播放時間74分鐘旋轉(zhuǎn)方向順時針(從讀出表面看)旋轉(zhuǎn)速度1.2m/s~1.4m/s (恒定線速度)光道間距1.6 μm盤片直徑120 mm盤片厚度1.2 mm中心孔直徑15 mm記錄區(qū)46 mm～117 mm數(shù)據(jù)信號區(qū)50 mm～116 mm材料折射率為1.55的任何材料最小凹坑長度0.833 μm (1.2m/s)～0.972 μm (1.4m/s)最大凹坑長度3.05 μm (1.2 m/s)～3.56 μm (1.4 m/s)凹坑深度~0.11 μm凹坑寬度~0.5 μm光學(xué)系統(tǒng)激光波長780 nm (7 800 埃)聚焦深度± 2 μm信號格式通道數(shù)2個量化16位線性量化采樣頻率44.1 kHz通道位速率4.3218 Mb/s數(shù)據(jù)位速率1.9409 Mb/s數(shù)據(jù)：通道位8:17錯誤校正碼CIRC(Cross Interleave Reed-Solomon Code)調(diào)制方式EFM(Eight-to-fourteen Modulation)
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