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了解CD

CD唱盤內解碼器的主要工作是將高頻資料再生成類比訊號，以現今的技術均使用微處理器來完成，有的是用LSI(大型機體電路)技術做成，現今更多是為了某一機型而開發出的ASIC(客戶訂製型IC)IC，使得線路架構雖複雜，但體積及配線卻反而大大地減少，現代科技的神奇，實在令人驚嘆。以SONY早期CD唱盤內，通常使用三個微處理器來完成上述的動作，它們均是大型IC，這三個LSI相當於五百個一般IC所組成的控制電路，且為了大量製造及降低成本，才開發這三顆LSIIC。這個三IC中，其中一個負責EFM資料解調、副碼信號解調、音框(Frame)同步訊號檢測、保護與插補。另一個負責產生RAM控制訊號、插補線路、D/A轉換之界面、產生CLV之參考信號(CLV為等線性速度)。剩下的一個就做誤差檢知及校正(CIRC解碼)的工作。

以下簡述各方塊之功能：

    EFM(八變換成十四調變：Eight to Fourteen Modulation)解調就是將十四位元之波道資料轉回八位元之標記資料，這種調變是在CD製作時所完成的。時脈產生及同步檢測是用來做系統時脈產生及同步控制之用，如此系統才能正常地動作。而EFM解調後的信號，被解成一組組的八位元符號，而這聲音資料再被送到錯誤改正器裡面，同時時序及控制邏輯會提供必要的時脈信號、符號及框同步信號(Frame Sync Signal)。錯誤改正工作完成後，正確的聲音資料與一特殊的旗標(Flag)信號會一齊傳送到插補及靜音電路中，而旗標信號是用以指定一隱藏動作被起用與否。前面有提到的RAM這個名詞，在CD唱盤中RAM(隨意存取記憶器)的使用有三個主要目的：反插入、校正緩衝、顫動(Jitter)吸收。所以在CIRC電路中，如果有錯誤資料大過兩個連續字(4標記)，則會自動作資料插補動作(與先前資料相同的資料來做插補)，而這些資料的移進、移出、儲存等動作就必須使用到RAM這個元件了。

    而靜音電路則是用來減少聲音雜訊之用，此雜訊可能來自於錯誤改正IC之輸出的錯誤資料取樣。之後；聲音資料會以串列方式順序進入且被解攪合(Descrambled)，然後被分割成左及右聲道的取樣了，而這部分是由數個多工器來完成的。分割後數位信號是一種連續性的十六位元字語，這些字語以每秒44100字的頻率出現，這亦即就是說明CD唱盤的取樣頻率為何為44.1KHz的原因了。這時各聲道的DAC(數位至類比轉換器)對每一數位字語產生一定長度(時間)的電流值，且保持此電流值至下一字語進來為止。這些電流形成了一類比信號波形的近似步級曲線(Spepped Curve)。但因其產生的階波遠超過類比聲之20Hz～20KHz的頻寬，所以再以一組低通濾波器來加以壓抑(濾除)，又因為這種濾波器在CD系統內要達到低於最大聲音信號位準50dB以上的效果，以類比濾波器很難做到，所以採用數位濾波器來完成這項工作，然後所得到的信號便是我們所能聽到的類比信號了。

    綜合以上的說明，讀者應對CD盤中微處理器的功用有一較深入的了解，致於控制及顯示部分，因每家廠商的設計功能，顯示方式均不相同，在此也不再多說，因為要完全了CD內部動作，以我本身之涉獵而言也有所困難，且要再深入探討，有可能就是一本書了，故談到這兒，我想也該告一段落了，下次我將談談CD唱盤的D/A電路及其特性，這方面對一部CD唱盤的音質來說是有著決定性影響的，是故我將以一種深入淺出的方式來談。

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深入瞭解CD唱盤-
CD唱盤是如何來循跡而不會誤讀

上期談過了CD唱盤是如何的來讀取CD片信號，這期將再談一下CD唱盤是如何讀取這些訊號而不會錯誤！首先讀者們必須知道在CD唱盤內的CD，它在播放時的轉速不是固定的。傳統的LP是保持33 1/3rpm 的速度。與LP相較，CD是根據拾取信號之置而變化其轉速，以確保1025n/s 的等線性速度。而CD片均是由最內圈唱起，而慢慢地播放至外圈的，所以在接內圈邊緣拾取軌跡時的旋轉速度為500rpm，當往外拾取時，轉速會漸漸地慢，直到最小的200rpm。也必須如此，CD信號的讀取資料才能以一定的資比率讀進。而有關CD片的轉速控制及聚焦控制系統是息息相關的，請參見圖一的方塊圖。而CD唱盤中會有一錯誤改正IC，它會將讀取之資料輸入率與由振盪晶體所產生的常數頻率互相比較，如果單位時的訊息輸入率大於此參考常數頻率時，轉盤轉速便會減慢。反之，當訊息輸入率小於此常數頻率時，轉盤馬達便會加速了。如此我們才維持一定的資料率，而這也是CD沒有Wow及Flutter雜音的原因。而CD唱盤在有了穩定的轉動箹統之，接下來訊號之讀取就成為必然要件。而我們也知道CD片上的凹□坑洞即是信號產生的來源，亦是雷射光束要照射並讀取的地方。我們來看看圖二。因為使用於CD系統的光學拾取焦點深度僅為±2um，如果訊號面偏移出這個範圍，自然地這樣做為檢知訊號的拾取法就成為不可能的了。然而很不幸地，當碟片在旋轉時，垂直不規則的移動所造成聚焦點移動達上百次以上，因而有移動物鏡向上或向下的聚焦伺服系統的必要，以防止訊號面脫離了焦點。

　　圖（a ）中的繞射機功能在此說明一下，因為當光繞經過窄縫時，會產生第一光束、第二光束．．．．等等，而這些與主光束有著不同的角度。在些光束之中，第一光束能量約為主光束之20％，故通常均用第一光束來做軌跡伺服用。而不管在碟片上的聚焦是否正，反射都會透過圓柱透鏡，並被四個分開的檢知器（圖中十字方塊中之A、B、C、D四個區域）檢知。由於反射光經過此透鏡後，在垂直部份與水平部份的焦點不一，因此經過透鏡裡的光束呈橢圓形，當檢知器置於適當位置上時，亦即當碟片聚焦正確時，則在檢知器上的光點即成圓形，否則會呈現橢圓形，如圖二所示A、B、C、D四個檢知光點，其輸出與光點區域成正比例，然後由（ A＋C ）－（ B＋D ）輸出，以做雙軸元件伺服（聚焦伺服）圖是主光點及旁光點如何地來對準軌跡，以避免跳軌情況發生的方法。圖四為旁光點檢知器與主光點檢知器的位置關係圖。

　　旁光點又稱為副光點。副光點用於軌跡伺服，以使主光點在碟片上軌跡正確（可參見圖三，（b）圖顯示不正確的軌跡，（C）則顯示正確的軌跡。例如（a）、（b）副光點檢知的輸出相等。

　　另外，伺服電路的結果必須用於實際的修正動作，而雙軸元件（2-Axis Device）就是用來完成這項修正的動作。我們為了讀出記錄在碟片上的資料，所以需要雷射光束經常地聚焦於音谷軌跡之上，且不能產生偏移情形。為了達成如此的需求，則物鏡要被上述的伺服控制電路控制其向前或向後移動（聚焦）或是向兩旁左右移動（尋軌及循軌。）圖五則顯示雙軸元件的結構，它是一種圓柱形，當它在桿子方向上移動時也會在桿子旋轉的方向上少許移動。在雙軸元件內有二種型式的線圈，一組很像喇叭的音圈，另一組則是垂直的繞線，雙軸元件的移動就是靠流進線圈的電流所決定的圖六則是雙軸線圈移動的情形。當電流流經線圈（A）時，線圈（A）就沿箭（a）的方向移動。若電流流經線圈（B）時，則線圈就沿箭頭（b）的方向移動。

　　由以上的敘述，則您即使不是學電子的，但也可以由圖及文來瞭解到雷射光束為何能精確聚焦及循軌了，這也就相當於傳統LP唱盤的唱針是尖或鈍一般對拾音會產生不良影響（精確聚焦）一樣。而抗滑則可造成良好的循軌能九一般！只是CD唱盤運用最先進的伺服電路科技再結合精確的光學讀取設備，才使我們後以享受到現今的聲音科技。當然CDV或LD則再加入影像的訊號，訊號更為複雜。

　　而CD唱盤再談下去，就必然牽涉到比較複雜的電路概念上去了，所以我將會以各位耳熟的CD唱盤規格中曾提及的名詞來做一說明，而不去深究電路原理，相信這才是各位讀者比較想知道的吧！下次我們將談談CD唱盤中的控制大腦─微處理機。