Chương 4: Ghi phát tín hiệu audio và video
Chương 4
XỬ LÝ AUDIO-VIDEO KHI GHI VÀ PHÁT
4.1. GIỚI THIỆU
Truyền dẫn và lưu trữ (ghi phát) tín hiệu là hai yêu cầu quan trọng trong xử lý
tín hiệu audio và video số, nó đóng một vai trò tất yếu trong công nghệ thông tin
viễn thông hiện nay. Tín hiệu audio và video sau khi số hóa thì sẽ được lưu trữ và
truyền dẫn giống như những loại dữ liệu số khác. Tuy nhiên, do đặc thù của tín hiệu
audio và video mà có những phương pháp xử lý theo những nét đặc trưng của nó.
4.2. THIẾT BỊ LƯU TRỮ AUDIO-VIDEO SỐ
4.2.1. Đĩa compact
Đĩa compact (CD) là thiết bị dùng để lưu trữ tín hiệu được điều biến dạng số.
Các thông tin này được tạo ra từ các tín hiệu tương tự và được lưu trữ trên CD bởi
các cấu trúc vật lý là các pit (lồi) và các flat (lõm). Để ghi phát các thông tin trên
CD người ta dùng đầu đọc phát chùm tia laser tạo ra từ diode laser đi qua hệ thống
thấu kính hay còn gọi là khối đầu quang. Khi ghi, tín hiệu được điều biến dạng số
được đưa vào khối đầu quang để biến đổi thành tín hiệu quang, chùm tia có cường
độ biến đổi tùy theo tín hiệu điều biến sẽ định dạng trên CD thành các vệt lồi, lõm
đặc trưng cho tín hiệu được điều biến dạng số. Khi phát lại chùm tia laser chiếu lên
bề mặt CD khi gặp các pit, flat sẽ phản xạ ánh sáng trở về, sau đó tín hiệu quang này
sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện và giải điều chế thành tín hiệu tương tự.

120mm
15mm Lớp nhựa
trong suốt
Lớp nhựa
bảo vệ
Lớp phản

cân bằng tốc độ dữ liệu 1,41Mb/s hoặc 172kB/s. Vì vậy, đối với 74 phút audio,
dung lượng dữ liệu là 750 Mb. Mã hóa cho CD audio sử dụng cấu trúc khung hình
588 bít bao gồm mã phát hiện và sửa lỗi Reed-solomon, chèn và dự phòng cho đồng
bộ và các mã con. Tất cả các quá trình này được ghi trên đĩa với điều chế EFM cho
kết quả tốc độ dữ liệu trên kênh truyền là 4,32Mbit/s.
Trong cấu trúc ban đầu, CD audio chỉ là đĩa sao lại bằng cách nén từ đĩa mẹ
trong một quá trình rất tốn kém. Đây chính là định dạng CD cho audio số (CD-DA)
và tiêu chuẩn của nó được gọi là “Red book’’.Tiêu chuẩn này sử dụng hoạt động
CLV với vận tốc vệt ghi không đổi bằng 51,2 inch/s. Kết quả là tốc độ quay đĩa
thay đổi trong khoảng từ 500 tới 200 vòng/m khi đầu đọc di chuyển từ trong ra
ngoài vùng ghi đĩa (quá trình ghi luôn bắi đầu từ bên trong đĩa).
4.2.4. CD-ROM
Tiềm năng của công nghệ đĩa CD để phân phối dữ liệu máy tính đã rõ ràng,
một tiêu chuẩn đã được phát triển cho dịch vụ này. Bởi vì dữ liệu máy tính yêu cầu
phần phát hiện sửa lỗi tốt hơn so với audio (dưới 10-13) cho nên phải cần đến một
overhead bổ xung, như vậy sức chứa dữ liệu sẽ ít hơn 680Mb, nhưng vẫn là khá lớn
đối với gói nhỏ. Tiêu chuẩn này được gọi là “yellow book” và sản phẩm thường là

89
Chương 4: Ghi phát tín hiệu audio và video
CD-ROM (bộ nhớ chỉ đọc CD). Định dạng khối 588 bit của CD-DA được sửa đổi
để tạo ra hai chế độ hoạt động cho CD-ROM, chế độ một cung cấp phần phát hiện
sửa lỗi mở rộng như nêu ở trên còn chế độ hai cung cấp phần phát hiện sửa lỗi cũng
như sức chứa dữ liệu giống như CD-AD, hầu hết các ứng dụng cho máy tính cá
nhân đều sử dụng chế độ thứ nhất.
Hình 4.2 trình bày cấu trúc của khối CD-ROM cho chế độ 1 và 2. Mỗi khối
CD-ROM có chứa 2352 byte, số lượng này phù hợp với dung lượng chứa là 98 của
khối CD-DA (mỗi khối 588 bit) mang 6 mẫu audio stereo 32 bit hoặc là 24 byte,
24×98 =2352 byte). Vì vậy, cấu trúc của khối CD-ROM nằm ở đỉnh của khối CD-
DA và phần phát hiện sửa lỗi của cả hai mức đầu là tích cực, cả hai chế độ đều đưa

)

Chế độ 2
Chế độ 1
2352 byte

Hình 4.2. cấu trúc khối dữ liệu của chuyển đổi-ROM chế độ 1 và 2
Yellow book chỉ xác định môi trường và định dạng của vệt từ trên đĩa, nó
không mô tả nội dung được của các vệt từ này. Để hữu ích cho máy tính, phải có
một tiêu chuẩn nữa xác định giao diện dữ liệu và một hệ thống file vì vậy máy tính

90
Chương 4: Ghi phát tín hiệu audio và video
có thể truy cập dữ liệu một cách ngẫu nhiên tiêu chuẩn cho các hệ thống file của
CD-ROM là ISO-9660, tiêu chuẩn này đưa ra cấu trúc thư mục và thư mục còn để tổ
chức và gọi ra các file từ một môi trường lưu trữ. ISO-9660 có thể sử dụng được
cho hầu hết các máy tính cá nhân có phần mền phù hợp.
Khi thị trường CD-ROM ngày càng phát triển, các nhà sản xuất luôn không
ngừng cải tiến để cho ra những sản phẩm có tính năng cao hơn. Sự thay đổi quan
trọng nhất là tăng tốc độ quay của đĩa do vậy tăng thời gian truy cập và tốc độ dữ
liệu điều này nhìn chung đã được thực hiện bằng cách lấy bội số của tốc độ CD cơ
bản (150 kB/s) như 2 x (300 kB/s), 4x (600 kB/s), 6x (900kB/s)…
4.2.5. CD ghi
Mặc dù CD-ROM cực kỳ thành công đối với máy tính, song đối với người sử

ROM trong máy tính sẽ có khả năng đọc được từ đầu tiên và hiểu được sự có mặt
của audio số cùng với dữ liệu máy tính ở trên đĩa. Ổ đĩa CD của máy tính có thể
chạy audio chất lượng cao không liên quan đến các hoạt động khác của máy tính có
nghĩa là khi audio đang chạy, máy tính có thể làm bất cứ điều gì nó muốn trừ việc
truy cập vào ổ CD.
Các phiên bản khác của CD-ROM là CD-I,CD-V và CD-ROM XA. Các phiên
bản này tăng cường khả năng trong định dạng dữ liệu để hỗ trợ video hoặc audio
cùng với các cấu trúc khác của dữ liệu máy tính.Tuy nhiên, không có phiên bản nào
trong số này được sử dụng rộng rãi như CD-ROM, hầu hết các ứng dụng CD-ROM
cho video và audio đều sử dụng định dạng chung.
Hiện nay, CD-ROM có rất nhiều chuẩn khác nhau tùy thuộc vào từng nhà sản
xuất, tốc độ truyền dữ liệu cũng đạt khá cao đến 8400kB/s và thậm chí còn cao hơn
rất nhiều.
4.2.7. DVD
Tốc độ dữ liệu ban đầu của CD-ROM 154 kB/s đã trở thành mục tiêu cho các
nhà nghiên cứu và phát triển công nghệ nén audio nhằm tạo ra video có chất lượng
tốt, có thể hoạt động từ CD-ROM tiêu chuẩn. Đây có thể là phương tiện để phân
phối video như một phần của các game trên máy tính hoặc các ứng dụng khác và nó
có thể thay thế băng video làm phương tiện phân phối ảnh động. Hệ thống video ban
đầu là công nghệ DVI của intel, công nghệ này đưa ra phần cứng và phần mềm giúp
việc thực hiện playback có chuyển động và màn hình video máy tính trở nên khả thi.
Năm 1988 sản phẩm này bắt đầu xuất hiện và sử dụng rộng rãi trong các buồng điện
thoại và ứng dụng giảng dạy qua máy tính. Tuy nhiên, nó vẫn chưa được sử dụng
trên thị trường đại chúng.
Tiếp cận thị trường video của CD, phần mềm video chỉ để sử dụng cho
playback. Phần mềm này có thể chạy trên bất cứ máy tính cá nhân nào với bộ xử lý
nhanh và phát video với chất lượng thấp thường trong một cửa sổ có kích cỡ bằng
một phần tư màn hình hoặc nhỏ hơn. Các hệ thống này là Indeo của intel, Cinepark
của SuperMac, Quick time của Apple và một số ứng dụng khác, thường hoạt động
với 1x CD-ROM nhưng có thể chạy tốt hơn với 2x hoặc 4x. Chúng được sử dụng

servo và mạch xử lý tín hiệu khi phát lại còn tia phụ thì cấp tín hiệu cho mạch
tracking servo. Về cấu tạo khối đầu quang ba tia gồm có các bộ phận cơ bản như
hình 4.3.
Đối với đầu quang dùng cơ cấu trượt thì khi ghi phát tín hiệu khối đầu quang di
chuyển trên thanh trượt từ phía vùng tâm đĩa ra bên ngoài từ phía vùng tâm đĩa ra
bên ngoài với vận tốc không đổi nhờ một motor điều khiển gọi là sled motor hay
slide motor. Nhiều máy sử dụng khối đầu quang có cần đưa ra (swing-out- arm) như
máy CD Magnavog FD1040 và Sylvania FDD104….
4.3.1.1. Khối laser diode
Gồm có hai diode bên trong diode LD và MD, hai diode này thường đặt nằm
chung trong một khối gồm có ba chân trong đó có một chân dùng chung, một chân
dành cho diode LD, một chân dành cho diode MD.

93
Chương 4: Ghi phát tín hiệu audio và video
- LD (laser diode): là diode phát tia laser có bước sóng λ = 780nm cấp cho
cụm quang học để tạo chùm tia hội tụ đọc tín hiệu trên CD và cấp cho MD.
- MD (monitor diode): là diode giám sát là diode nhận ánh sáng laser từ LD
phát ra để cấp cho mạch APC tự động điều chỉnh công suất phát tia laser
của LD.
4.3.1.2. Lưới nhiễu xạ
Ánh sáng laser từ LD phát ra khi đi qua kính nhiễu xạ (diffraction grating
lens) sẽ được phân thành một tia chính và hai tia phụ dựa trên hiện tượng nhiễu xạ
của ánh sáng.

Laser diode
Diffraction
grating lens
Collimation
lens

4.3.1.4. Thấu kính chuẩn trực

94
Chương 4: Ghi phát tín hiệu audio và video
Thấu kính chuẩn trực (collimator lens) có tác dụng tạo chùm sáng song song
khi truyền đi nghĩa là khi ánh sáng laser qua bán lăng kính hoặc bộ phân tia sẽ được
sửa dạng thành một chùm sáng song song bởi thấu kính chuẩn trực.
4.3.1.5. Phím đổi hướng
Phím đổi hướng λ/4 (λ/4 wave len plate) cấu tạo bằng tinh thể có tính dị
hướng, chiết suất của chúng thay đổi theo hướng ánh sáng. Ánh sáng khi qua phím
này sẽ lệch pha đi 90
0
, do đó ánh sáng của phân cực thẳng được đổi thành phân cực
vòng và phân cực vòng được đổi thành phân cực thẳng.
4.3.1.6. Vật kính
Vật kính (object lens), thấu kính này có tác dụng làm hội tụ chùm tia laser trên
CD, thấu kính này sẽ thay đổi vị trí của nó cho phù hợp nhờ vào sự điều khiển của
hai cuộn dây.
Cuộn focus: điều khiển vị trí của vật kính theo phương thẳng đứng để giữ
khoảng cách giữa vật kính luôn đúng với bề mặt CD để chùm tia hội tụ đúng trên bề
mặt CD.
Cuộn tracking: điều khiển vị trí của vật kính theo phương ngang để chùm tia
laser luôn đọc đúng các track để tín hiệu phát lại là trung thực nhất.
4.3.1.7. Thấu kính lõm
Thấu kính lõm (concave lens), thấu kính này nhằm làm giảm đi ảnh hưởng của
sự biến đổi theo chiều dài của đường dẫn ánh sáng trên các diode cảm quang do sự
thay đổi khoảng cách giữa vật kính và CD, đồng thời nó cũng có tác dụng rút ngắn
khoảng cách ánh sáng khi phản xạ trở lại.
4.3.1.8. Thấu kính hình trụ


0
V+

A
B
D C
+
_

A
B
D C
+
_
V-
Hình 4.5. Hình dạng các chùm sáng phản xạ khi vị trí vật kính thay đổi
4.3.1.9. Ma trận diode cảm quang
Trong khối đầu quang loại ba tia, ma trận diode cảm quang (photo diode array)
có 6 diode cảm quang gồm ABCDEF, các diode cảm quang này làm nhiệm điều
chỉnh focus servo, tracking servo và cấp tín hiệu phát lại từ khối đầu quang cho
mạch xử lý tín hiệu. A B


Diode
laser

Vật kính
Tia laser
Lớp cảm quang
Trong suốt
Pit
Hình 4.7. Ghi tín hiệu trên CD
Khi ghi, chùm tia laser do tín hiệu được điều biến dạng số được đưa vào khối
đầu quang để biến đổi thành tín hiệu quang (chùm tia laser). Chùm tia laser này có
cường độ thay đổi khác nhau chiếu lên lớp cảm quang của CD tạo thành các vệt lồi
(pit) và các vệt lõm (flat). Khi ghi chùm tia laser di chuyển từ phía vùng tâm đĩa ra
ngoài nên các pit và các flat được sắp xếp trên những đường track là những đường
xoắn ốc từ trong ra ngoài.
4.4.2. Phát lại tín hiệu trên CD
Khi phát lại, chùm tia laser từ đầu đọc chiếu lên bề mặt CD khi gặp các pit và
flat thì phản xạ trở về qua hệ thống thấu kính trong khối đầu quang đến bán lăng
kính chùm tia đổi phương 90
0
và chiếu lên bốn diode cảm quang ABCD sau đó cấp
tín hiệu cho mạch xử lý tín hiệu để biến đổi tín hiệu quang trở thành tín hiệu điện,
giải điều chế, biến đổi tín hiệu từ dạng số trở về tín hiệu dạng tương tự để phục hồi

dài bước sóng laser, độ dài các pit thay đổi từ 0,833→3,054μm (tức từ 3T đến 11T)
độ dài các pit cũng là một đại lượng phản ánh thông tin trong tín hiệu audio tương
tự. Độ biến thiên ít nhất từ độ dài của pit này đến pit kế tiếp không nhỏ hơn
0,278μm. Chất lượng của tín hiệu đọc từ đĩa quang phụ thuộc vào cấu trúc hình học
của các pit trên CD. 1,6
μ
m
0,5μm
Tia laser
≅ 2μm
0,833-
3
,
054
μ
m
Hình dạng các track trên CD
Hình 4.9. Cấu trúc dữ liệu trên các track CD

Tín hiệu ghi
Biến đổi
D/A
Đan xen
dữ liệu
Biến đổi
EFM
Lấy mẫu
Lượng tử hóa
Mã hóa
Lấy mẫu
Lượng tử hóa
Mã hóa

Hình 4.10. Sơ đồ khối xử lý tín hiệu khi ghi

t
4
. . . .
Mức tín hiệu

Hình 4.11. Biểu diễn mẫu tín hiệu
Định lý lấy mẫu (sampling theorem): giả định rằng đại lượng x của một tín
hiệu là một hàm liên tục x(t) theo thời gian t và tín hiệu này không chứa các thành
phần tần số lớn hơn W(Hz). Phương trình sau đây được xác lập theo định lý lấy mẫu
của Someya-Shannon:
x(t)
=
∑
∞
−∞=
−
−
n
)nWt2(
)nWt2(sin
)W2/n(x
π
π
(4.1)
Trong đó, x(n/2W) là độ lớn của đại lượng x và được chọn trước, sau thời điểm
t = 0, theo chu kỳ 1/2W (s) và được gọi là mẫu chọn 1/2W. Đây chính là biểu thị
công việc lấy mẫu của hàm liên tục x (t). Vế thứ hai của phương trình trên được gọi

vào việc tái tạo tín hiệu gốc mà hệ quả là không thể chấp nhận được.
Như đã được đề cập trước đây, liên quan đến mối quan hệ f
s
> 2f
c
, thì sự khác
biệt giữa f
s
và f
c
, dù lớn bao nhiêu đều được phép. Tuy nhiên, khi khối lượng thông
tin gia tăng thì đặc tính mật độ ghi lại bị ảnh hưởng theo chiều ngược lại. Hơn nữa,
cần phải cân nhắc việc chọn tần số fc. Tín hiệu audio tương tự có tần số fc cao nhất
là 20KHz nên khi xử lý tần số lấy mẫu được chọn là 44,1KHz, tần số này đảm bảo
lớn hơn hai lần tần số cao nhất của tín hiệu tương tự.
Lượng tử hoá
Khi công việc lấy mẫu đã hoàn tất bước kế tiếp là lượng tử hoá. Lấy mẫu được
thực hiện theo trục thời gian và sau đó một giá trị đã được lấy mẫu từ tín hiệu gốc
analog được đổi thành một số có giá trị gián đoạn theo trục tung (chiều biểu diễn
biên độ) là công việc của lượng tử hoá. Sau khi lượng tử hóa thì mỗi mức tín hiệu sẽ
tại các mốc thời gian t
1
, t
2
, t
3
… sẽ được lượng tử bằng một mức tín hiệu có giá trị
xác định.
Biên độ càng được chia mịn bao nhiêu, độ chính xác của quá trình lượng tử
hoá càng cao bấy nhiêu. Vì một giá trị mẫu được làm tròn bằng một con số hữu

Đây là qui tắc biến trị lấy mẫu đã qua giai đoạn lượng tử hoá thành số nhị phân
bao gồm các chuỗi 0 và 1. Các chuổi số nhị phân này được gọi là một từ. Trình bày
sau đây cho thấy cách sắp xếp của mỗi bit kiến tạo thành một từ.

1
MSB
1
2SB
1
3SB
1
4SB
1
5SB
1
6SB
0
7SB
1
LSB Ở hệ thống xử lý tín hiệu khi ghi lên CD, người ta lượng tử hóa mỗi từ gồm 16
bit, như vậy để biểu diễn tín hiệu biến thiên từ thấp đến cao của tín hiệu tương tự thì
có tất cả 2
16
từ được tạo ra. Với số lượng 2
16
từ đủ để phản ánh sự biến thiên nhỏ
nhất của tín hiệu tương tự. Theo trật tự quan trọng, bit MSB (most significant bit) là

t
0
t
5
Mức tín
hiệu
Rch
Lch
L
0
Hình 4.13. Định dạng khung dữ liệu trên CD
Một mức tín hiệu được mã hoá với từ 16 bit được gọi là “từ dữ liệu mẫu”
(sample data word). Từ dữ liệu mẫu này được phân làm hai thành phần gồm 8 bit
trên và thành phần 8 bit dưới, cả hai đều được gọi là ký tự biểu tượng (symbol

102
Chương 4: Ghi phát tín hiệu audio và video
word). Một khung bao gồm 6 từ dữ liệu mẫu cho kênh trái và 6 từ dữ liệu mẫu cho
kênh phải, nghĩa là gồm tổng cộng 24 ký tự biểu tượng. Vì tần số lấy mẫu ở hệ
thống CD là 44,1 KHz, nên thời gian cho một khung là 1/44,100×6(s) =136,05 (μs).
4.5.1.3. Đan xen dữ liệu theo qui tắc Reed-solomon
Sau công đoạn tạo khung, dữ liệu ghi sẽ được thực hiện đan xen với nhau theo
một trật tự nhất định gọi là đan xen dữ liệu theo qui tắc Reed-solomon. Việc đan
xen dữ liệu như vậy là nhằm để phân tán các lỗi kép thành các lỗi đơn để tiến hành
sửa sai tín hiệu khi phát lại. Bởi vì bình thường khi có một lỗi xuất hiện trên CD ví
dụ như một đường trầy xướt trên đĩa thì cũng làm cho vô số các từ dữ liệu bị sai đi,
lúc đó các lổi kép sẽ xuất hiện, mà các lỗi kép sẽ không sửa được. Để sửa các lỗi
như vậy thì cần phải phân tán chúng thành các lỗi đơn, và tiến hành sửa lỗi theo
nguyên tắc tương quan dữ liệu. Đó chính là quy tắc đan xen Reed-solomon.
Trong hệ thống xử lý tín hiệu ở CD, khi ghi được thực hiện đan xen chéo

D K Q W 2 8 d l q w
E L R X 3 9 f m r x
F M S Y 4 a g n s y
G N T Z 5 b h o t z

103
Chương 4: Ghi phát tín hiệu audio và video
 Sau đó, các hàng dữ liệu theo chiều đứng trên cùng một cột được sắp lại
thành các khối mới theo chiều ngang của chuỗi dữ liệu mới.
. . . . 6 1 W R M G b 7 2 X S N h c 8 3 Y t o k d 9 4 Z u p l f a 5 . . .
 Dữ liệu được sắp trả lại đúng trình tự ban đầu bởi mạch giải đan xen. Vào
giai đoạn này, lỗi kép xảy ra liên tục trên nhiều bit trở thành những lỗi đơn
phân tán trên các khối khác nhau.
. . . . 6 1 W R M G b 7 2 X S N h c 8 3 Y t o k d 9 4 Z u p
l f a 5 . . .
Nguyên lý đan xen dữ liệu trên đã phân tán các lỗi kép xuất hiện trên các ký tự
thành các lỗi đơn, các lỗi đơn này sẽ được tiến hành sửa sai theo nguyên tắc tương
quan dữ liệu. Tuy nhiên, đây chỉ là ví dụ áp dụng đối với lỗi kép có độ dài giới hạn,
để sửa những lỗi dài hơn, cần phải thêm các kiểu sửa lỗi khác.
*
*
*
*
*
*
Như vậy khi đưa mã cân bằng P và Q vào trong khung dữ liệu, thì trong mỗi
khung dữ liệu có 4 ký tự P và 4 ký tự Q như vậy tổng số ký tự trong khung là 32 ký
tự, mỗi ký tự vẫn là 8 bit .
4.5.1.4. Mã hóa tín hiệu điều khiển và hiển thị
Tín hiệu điều khiển và hiển thị C&D được đặt ở đầu mỗi khung dữ liệu để hiển

1010001010000000: không thỏa qui luật EFM
1001000010010000: thỏa qui luật EFM
Khi chuyển đổi ký tự từ 8 bit sang 14 bit không có một qui luật biến đổi nào
mà để thực hiện được điều này mạch lọc số sẽ chọn lọc ra các từ thỏa mãn tương
ứng để chuyển đổi. Ví dụ:
Ký tự 8 bit Ký tự 14 bit
11111011 10001000010010
11111100 01000000010010
11111101 00001000010010
11111110 00010000010010
11111111 00100000010010
Mục đích của điều biến EFM là tăng độ nhạy thông tin bằng cách thu hẹp dải
thông bị chiếm chổ, tăng thành phần xung nhịp khi xử lý do mỗi ký tự khi xử lý đòi
hỏi phải có một phần tử xung nhịp, giảm thành phần DC xuất hiện khi xử lý nếu có
các bit 0 liên tục thì vệt tín hiệu sẽ trở nên mất các bit, thêm vào đó thông tin xung
nhịp bị mất đi các vùng có bit và không có bit trên đĩa được đọc ở khoảng nhỏ hơn
3T và lớn 11T ngăn cản thành phần tần số cao hơn và sự mất các phần tử xung nhịp.
Để khắc phục điều này thì các bit phải không được xuất hiện liên tiếp hai bit 1 cũng
như không xuất hiện nhiều hơn mười bit 0 liên tiếp.
Xung NRZI (Non Return to Zero Invertted) sẽ được tạo ra từ dữ liệu của EFM,
xung này sẽ có sườn xung xuất hiện tại các bit 1 của dữ liệu EFM, tại các vị trí này
xung NRZI sẽ bị đảo mức xung tín hiệu. Ví dụ ứng với dữ liệu EFM ta có được
xung NRZI:
EFM data 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0
Xung NRZI

Như vậy sau công đoạn điều chế EFM thì số ký tự trong khung vẫn là 33 ký tự,
mỗi ký tự có 8 bit được chuyển đổi thành 14 bit .

105

Như vậy sau khi đưa ba bit ghép vào ký tự trong khung thì số ký tự trong
khung vẫn là 33 ký tự, mỗi ký tự sẽ có 17 bit. Ví dụ

DVS = +2 - 7 + 2 -2 + 2 –2 +2 – 4 +4 = -1 tại t
1
0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 * * * 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1
0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1

Bit gheùp
+2 -7 +2
-2
+2 +2 +4 - 2 - 4
t
0
t
1

4.5.1.7. Tín hiệu đồng bộ khung
Sau khi đã hoàn tất việc điều chế EFM, mỗi khung dữ liệu được sẽ được đưa
thêm vào một mã đồng bộ hay còn gọi là tín hiệu đồng bộ khung. Tín hiệu đồng bộ
khung được đặt ở đầu mỗi khung dùng để xác định thời gian bắt đầu của một khung
mới và kết thúc của một khung cũ. Tín hiệu đồng bộ khung này gồm có 24 bit mẫu
và 3 bit ghép như vậy có tất cả là 27 bit, do số lượng bit chuẩn như vậy nên nó
không được gọi là một ký tự.

M
M
M

M

Hình 4.14. Dạng khung dữ liệu đầy đủ
Thời gian xử lý khung: 136,05 μs ứng với hệ vận tốc CLV = 1,25 m/s
Tần số đồng bộ khung là số khung đọc được trong 1 giây:
f = 1/ 136,05 = 7,35Khz
Tổng số bit trong mỗi khung dữ liệu là 588 bit bao gồm các thành phần sau:
Sync word = 24 + 3 (bit ghép) = 27 bit
Control word = 14 +3 =17 bit
Data 1 = (14 +3 ) x 12 =204 bit
Parity P = (14 +3) x 4 = 68 bit
Data 2 = (14 +3 ) x 12 =204 bit
Parity Q = (14 +3) x 4 = 68 bit

107
Chương 4: Ghi phát tín hiệu audio và video
Như vậy thời gian đọc một khung dữ liệu là: 135,05 μs
Suy ra thời gian đọc 1 bit dữ liệu
st
μ
23,0
588
05,135
==

Tần số xung đồng bộ khung chính bằng số khung đọc được trong một giây

tia laser từ đầu đọc chiếu lên bề mặt CD khi gặp các pit và flat thì phản xạ trở về
qua hệ thống thấu kính trong đầu quang đến bán lăng kính chùm tia đổi phương 90
0

và cấp tín hiệu cho bốn diode cảm quang ABCD. Tín hiệu quang nhận được từ các
diode cảm quang này sau đó được biến đổi thành tín hiệu điện và cấp cho mạch xử
lý tín hiệu khi phát lại gồm các mạch giải điều chế tín hiệu, giải đan xen, tách mã
phụ và cuối cùng là mạch biến đổi tín hiệu audio từ dạng số trở về tín hiệu dạng
tương tự để phục hồi lại tín hiệu như nguyên mẫu.

108
Chương 4: Ghi phát tín hiệu audio và video I/V
converter

I/V
converter
add
D/A Hình 4.16. Sơ đồ khối RF máy CD
Khối I/V converter: biến đổi dòng điện ra điện áp. Khối photo detector có
nhiệm vụ nhận tín hiệu quang đổi thành tín hiệu dòng điện. Tín hiệu dòng điện này
được biến đổi thành tín hiệu điện áp. Thực chất của mạch này là khối Op-amp có

A B
C D
I/V
converter
I/V
converter
add
Wave
sharper
Asymetry
EFM out
Focus
servo
Focus
servo
B
D C
RAM
Wave
sharp
S/H


LPF
+
_
+
_

Điện áp
trung bình
RF
in

Điện áp
sai
EFM
out
Wave sharp
Asymetry

Hình 4.17. Sơ đồ mạch sửa dạng tín hiệu
4.5.2.2. Khối Data Strobe
Mạch này làm nhiệm vụ tách các bit clock được đồng bộ hóa với dữ liệu của
EFM. Tín hiệu EFM được thiết kết sau cho nó không làm mất thành phần xung
nhịp. Đầu tiên vòng quay của đĩa được kiểm soát để giữ cho chu kỳ không đổi của

Delay
Phase
comparision
LPF
VCO
4,3218M
EFM in EFM
Clock out
Tách dò cạnh

Hình 4.19. Sơ đồ mạch điều chỉnh phase tín hiệu
4.5.2.3. Mạch hoàn điệu NRZI
Từ tín hiệu EFM data, mạch hoàn điệu NRZI sẽ phục chế lại xung NRZI, xung
này có cạnh xuất hiện tại các bit 1 và tại các thời điểm này sẽ đổi mức tín hiệu. Từ
EFM data cũng phục chế lại xung clock BCK bằng cách mỗi bit dữ liệu EFM data
sẽ tách thành một chu kỳ xung clock.

0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0
EFM data
Xung NRZI
3T 5T 3T

-
+
EFM
Sync signal
Hình 4.20. Sơ đồ mạch tách đồng bộ khung
Mạch này nhận diện tín hiệu đồng bộ theo mẫu 11T-11T, quá trình này tạo ra
tín hiệu đồng bộ. Tín hiệu được lấy ra theo từng khung. Từ tín hiệu này, tín hiệu
cổng thời gian được tạo ra để quan sát tín hiệu đồng bộ và bù vào phần tín hiệu
đồng bộ đã mất hoặc bị sai.
4.5.2.4. Mạch xử lý tín hiệu số (Digital Signal Processor) RAM
write control
EFM
Demodulatior
Error
correction
RAM
ROM
RAM
read control
Subcode
separation