Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CD VÀ VCD

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CD VÀ VCD

Tải bản đầy đủ - 0trang

Luận Văn Tốt Nghiệp



II.



SỰ GIỐNG NHAU VÀ KHÁC NHAU CỦA TÍN HIỆU

CD, VCD:

1) Lưu đồ xử lý tín hiệu CD VCD:



Hình II.1:



Lưu đồ xử lý tín hiệu CD_VCD.



Từ lưu đồ trên, ta thấy được giữa 2 kỹ thuật xử lý

tín hiệu CD và VCD khác nhau chỉ ở khâu đầu tiên bắt

đầu xử lý. Đối với CD thì tín hiệu Analog Audio được lấy

mẫu ở tần số 44,1 KHz, mỗi lần lấy mẫu là 16 bit. Sau

đó sẽ được lượng tử hóa và biến đổi thành chuỗi tín

hiệu số. Đối với VCD thì được mã hóa theo tiêu chuẩn

MPEG_1, phần này sẽ được trình bày trong chương IV. Tín

hiệu sau khi ra khỏi khối này cũng là một chuỗi tín hiệu

số. Còn các khâu xử lý tín hiệu số còn lại là hoàn

toàn giống nhau như: Đònh dạng khung, Qui tắc sửa lỗi

CIRC, Tín hiệu C và D, điều biến EFM, bit trộn, từ đồng

bộ, điều biến NRZI, phần này được trình bày ở các mục

tiếp theo chương này. Đến đây dữ liệu mới được trực

tiếp ghi lên đóa.

2) Cấu trúc dòng dữ liệu:

Như đã trình bày ở phần trên, quá trình xử lý tín

hiệu CD, VCD chỉ khác nhau ở khâu bắt đầu xử lý,

Khoa Điện – Điện tử



Luận Văn Tốt Nghiệp

nhưng đến khâu bắt đầu xử lý tín hiệu số như đòng dạng

khung là hoàn toàn giống nhau. Tức là để hình thành 1

FRAME (khung) thì có 24 Symbol (mỗi Symbol là 8 bit) dữ

liệu và thời gian để dữ liệu hình thành 1 FRAME là hoàn

toàn giống nhau. Sau đó để tiện phân tích các khâu

trong quá trình xử lý tín hiệu CD VCD ghi lên đóa, nên

chúng tôi chỉ phân tích quá trình xử lý tín hiệu CD.

Ở phần trên, đã trình bày1 FRAME thì có 24 Symbol

nên muốn hình thành 1 FRAME thì phải có 6 lần lấy mẫu

ứng với tín hiệu âm thanh Stereo. Do đó để hình thành 1

FRAME đầy đủ thì mất một khoảng thời gian

6x



1

= 136,05µS

44,1KHZ



Các khâu xử lý tiếp theo được diễn tả ở dòng dữ

liệu như ở hình II.2.



Hình II.2: Cấu trúc dòng dữ liệu

Trong hìnhI I.2 thì 1 FRAME trong quá trình xử lý được

cộng thêm vào 9 Symbol (trong đó có 8 Symbol chiếm

mục đích sửa lỗi và 1 Symbol tín hiệu C và D. Lúc này,

trong 1 FRAME có 33 Symbol. Tiếp theo là điều biến và

cộng thêm vào các bit trộn. Sau đó cộng từ (word) đồng

Khoa Điện – Điện tử



Luận Văn Tốt Nghiệp

bộ 24 bit và 3 bit trộn. Do đó, cuối cùng trong 1 FRAME có

tất cả 588bit. Với 588 bit này và thời gian hình thành 1

FRAME ta tìm được tốc độ bit là

588bit

= 4,321MHZ

136,05µS



III.



PHƯƠNG PHÁP SỬA LỖI CIRC:(Cross Interleave

Reed Selomon code):

Mặc dù việc xử lý tín hiệu số được thiết lập để

loại bỏ các sai sót về xử lý tín hiệu, nhưng việc truyền

dòng dữ liệu tới bề mặt đóa gốc, vẫn còn phụ thuộc

vào mối quan hệ vật lý giữa bộ phận ghi và mặt đóa.

Nó cũng có thể dẫn đến những sai sót dữ liệu do 2

nguyên nhân.

 Do bề mặt đóa có bụi, vết dấu tay, trầy xước.

 Những biến đổi về cơ làm mất tính đồng bộ trong

việc ghi tín hiệu số sai khác bit dữ liệu.

Do vậy quá trình sửa sai là quá trình rất quan trọng và

phức tạp. Đối với CD, VCD,… Người ta dùng mã xen chéo

Reed Solomon (CIRC) làm mã sửa sai.

Trong quá trình thực hiện xử lý tính hiệu số, người ta

cũng đưa đến kết luận có 2 loại lỗi xảy ra: Lỗi thứ I là

lỗi chỉ xảy ra trên 1 Symbol đơn còn gọi là lỗi ngẫu

nhiên (Ramdom). Lỗi thứ II là lỗi xảy ra từ 2 Symbol trở

lên trong 1 frame của 1 kênh gọi là lỗi chùm (burst).

1) Sửa lỗi Ramdom:

Lỗi Ramdom là lỗi chỉ xảy ra trên 1 Symbol đơn, trong

quá trình sửa lỗi thì mã bò lỗi sẽ được phát hiện, vò trí

lỗi được xác đònh và công việc sửa sai sẽ thực hiện. Do

vậy công việc phát hiện và sửa lỗi không đơn giản

chút nào. Để phát hiện được lỗi này và sửa lỗi. Thì

đối với kỹ thuật CD, VCD người ta dùng phương pháp

sửa lỗi Reed Solomon. Phương pháp sửa lỗi Reed Solomon

khôâng sửa lỗi trực tiếp dựa trên các bit mà nó sửa

lỗi dựa theo các symbol. Vì vậy phương pháp sửa lỗi Reed

Solomon sử dụng một mã loại khác gọi là tác nhân

cân bằng (mã cân bằng) được cộng xen vào.

Để dể hiểu trong phương pháp sửa lỗi Reed Solomon

này, ta chỉ ví dụ dòng dữ liệu gốc cóù 4 Symbol( Thực

tế phương pháp sửa lỗi Reed Solomon sử dụng trong CD,

VCD người ta dùng 12 symbol trong 1 mã cân bằng).

Nguyên lý sửa lỗi 4 symbol này có thể được miêu tả

dưới dạng lưu đồ.



Khoa Điện – Điện tử



Luận Văn Tốt Nghiệp



DỮ

LIỆUGỐC

(Original Data)

A=4

B=3

C=2

D=1



DỮ LIỆU

GIẢI MÃ

(Decoded Data)

A’ = 2

B’ = 3

C’ = 2

D’ = 1

P’ = -10

Q’= -20



PHẦN TỬ CÂN

BẰNG

(Parity)

A+B+C+D+P=0

A + 2B + 3C + 4D + Q =

0

P = -10

Q = -20



HOÄI CHỨNG

(Syndrome)

S0 = A’ + B’ + C’ + D’ + P’ =

-2

S1 = A’ + 2B’ + 3C’ + 4D’ + Q’

= -2

S0 = S1 = -2 = a



PHÁT HIỆN

LỖI



(Erroor Detection)

Hình I.3: Lưu đồ phương A’=

pháp

sửa lỗi Reed

A + a ⇒ A = A’ – a

Solomon.A = 2 – (-2) = 4

Giả sử dòng dữ liệu gốc có 4 symbol: A, B, C, D thì

qui tắc sửa lỗi Reed Solomon dùng 2 loại mã cân bằng P

và Q được ấn đònh sao cho hệ phương trình sau đây thỏa

mãn phương trình sau:



A + B + C + D + P = 0 (1)

A + 2B + 3C + 4D + Q = 0 (2)

Giả đònh các tín hiệu được thu nhận sau quá trình xử

lý là A’, B’, C’, D’, P’ vàø Q’ nếu các Symbol thu nhận

không có lỗi thì chúng thỏa mãn phương trình (1) và (2).

Tuy nhiên khi có lỗi xảy ra cả hai phương trình trên đều

không thỏa mãn và kết quả tương ứng chúng khác 0.

Do đó sẽ hình thành nên các phương trình (3) vaø (4).

S0 = A’ + B’ + C’ + D’ + P’ = 0

(3)

S1 = A’ + 2B’ + 3C’ + 4D’ + Q’ = 0 (4)



Khoa Điện – Điện tử



Luận Văn Tốt Nghiệp

S0, S1 được gọi là hội chứng (Syndrome). Chính những

hội chứng S0, S1 này xác đònh được vò trí của lỗi xảy ra.

Bây giờ ta giả sử rằng có 1 trong 4 Symbol trên bò

sai. Ví dụ Symbol A’ chẳng hạn:A’ =A + Ea (5) Thành phần

lỗi nằm trong tín hiệu phát. Còn các Symbol còn lại

không có lỗi như vậy lấy phương trình (5) thay vào (3), (4)

ta coù:

A + Ea + B + C + D + P = S0

(6)

A + Ea + 2B + 3C + 4D + Q = S1 (7)

Từ 2 phương trình này ta thế số dữ liệu ban đầu

vào được: S0 = S1 = Ea lỗi đã được phát hiện.

Để sửa lại Symbol A’ đúng với Symbol ban đầu thì việc

sử dụng rất dễ dàng bởi phương trình.

A = | P| - B – C – D Hoaëc A = A’ -Ea

Do đó giá trò thật của A sẽ được tìm thấy.

Tương tự Symbol B,C,D lần lượt bò lỗi cũng có thể

phát hiện được. Sau đây là bảng tóm tắt khi lỗi xảy ra

trên từng Symbol:

Khi S0 = S1 = 0

: không có lỗi xảy ra.

S0 = S1 = const : A’ là dữ liệu lỗi.

2S0 = S1

: B’ là dữ liệu lỗi.

3S0 = S1

: C’ là dữ liệu lỗi.

4S0 = S1

: D’ là dữ liệu lỗi.

Đến đây chỉ biết được vò trí lỗi của từng Symbol bò

sai. Nếu như mã cân bằng bò lỗi thì việc sửa lỗi các

Symbol trên không thể thực hiện được, nhưng thật may

mắn từ phương trình (5), (6) cũng phát hiện được lỗi. Khi

mã cân bằng bò sai được kết quả như sau:

 Nếu P lỗi khi S0 = Ep và S1 = 0.

 Nếu Q lỗi khi S0 = 0

S1 = Eq.

Như vậy nhờ vào sự kiểm tra mối liên hệ giữa các

hội chứng S0, S1 thông qua hai mã cân bằng P và Q, lỗi

nằm tại vò trí nào sẽ được xác đònh và dữ liệu thật sẽ

được tìm ra.

2) Sửa lỗi brust:

Lỗi Brust là lỗi xảy ra từ 2 Symbol trở lên trong 1 frame

của 1 kênh .Lỗi brust này thường xảy ra trên các vết

trầy …Do đó nếu dữ liệu ghi trực tiếp thì các lỗi brust

cũng thường xuyên xảy ra, mà việc tìm kiếm xem dữ

liệu nào bò lỗi là điều không thể thực hiện, dẫu biết

rằng có sự tồn tại của lỗi. Để giải quyết các lỗi này

người ta đã dùng kỹ thuật đan xen dữ liệu (Cross

interleave). Mục đích của việc đan xen là biến đổi lỗi brust

Khoa Điện – Điện tử



Luận Văn Tốt Nghiệp

thành lỗi Ramdom mà phương pháp sửa lỗi Reed Solomon

xử lý rất hữu hiệu.

3) Qui tắc reed solomon trong kỹ thuật đan chéo

CIRC:(cross interleave reed solomon code)

Qui tắc kỳ diệu Solomon với 2 mã cân bằng C1 và

C2 đã thực hiện ngoạn mục công việc sửa lỗi, trong sự

kết hợp với nghệ thuật đan chéo các dữ liệu. Đối với

các chùm lỗi kép tương đối ngắn, CIRC có khả năng

giải quyết sạch sẽ. Đối với các chùm lỗi cực dài (vết

xước trầm trọng), người ta thực hiện một phương pháp

đan xen khác phức tạp hơn. Nói chung, hệ thống sửa lỗi

trong hệ thống CD ngày nay đã được cải tiến rất cao.

Dưới đây sẽ giải thích trình tự của CIRC được sử

dụng trên thực tế, trong phạm vi giải quyết các chùm lỗi

tương đối ngắn.



Khoa Điện – Điện tử



Luận Văn Tốt Nghiệp

L60



S120.A



D



D



S120.B



S’2

D



1D



D



2D



D



3D



S120+1.A

R60



S’3

D



S120+1.B

S120+2.A



S’4



L60+1

S120+2.B



4D



S120+3.A

R60+1



5D



S120+3.B



6D



S120+4.A

L60+2



7D



S120+4.B

S120+5.A

R60+2

S120+5.B



S’1



S’5

D

S’6



D



8D



D



9D



D



10D



D



11D



S’7

D



S’8

S’9



D



S’10

S’11



D



Xáo

trộn

dữ

liệu

của

các từ

dữ

liệu

chẵn:

L60,

R60

L60+2,

R60+2

L60+4,

R60+4



S’12

Q’13

Q’14



12D



C2



Q’16

14D



S120+6.B



15D



S120+7.A

R60+3



16D



D



D



S’22

S’23

D



20D



D



21D



D



22D



D



23D



S120+10.B

S120+11.A



S’21



19D



S120+9.A



S120+10.A

L60+5



S’19

S’20



18D



S120+8.B



R60+4

S120+9.B



S’17

S’18



D



17D



S120+8.A

L60+4



Q’15



13



S120+6.A

L60+3



S120+7.B



D



D



S’24

S’25



D



S’26

S’27

S’28



R60+5

S120+11.B



D



24D



P’29

P’30



25D

D



26D



Xáo

trộn

dữ

liệu c

ủa

các từ

dữ

liệu

mẫu

lẻ:

L60+1,

R60+1

L60+3,

R60+3

L60+5,

R60+5



P’31

P’32



27D

D

Dạng tổng quát

của tín hiệu ngõ

vào



Xáo trộn dữ liệu



Sửa sai

với



cân

bằng

C2



Hình VII.8: Trình xử lý CIRC



Làm

trễ



C1

D



Sửa sai

với mã

cân

bằng C1



Trễ

Cổng



Dạng tổng

quát của tín

hiệu ngõ ra



NOT



HÌNH I.4: Qui tắc sửa lỗi CIRC đối với lỗi ngắn.



Chú thích đầu vào sơ đồ hình 3:

 L6 o, R6 o được hiểu là:

 L: từ dữ liệu mẫu kênh trái; R: từ dữ liệu mẫu kênh

phải.

Khoa Điện – Điện tử



Luận Văn Tốt Nghiệp

 6: Biểu tượng của qui ước “6 từ dữ liệu mẫu lấy ở

mỗi kênh cho mỗi khung”

 o: Chỉ ra trật tự dữ liệu mẫu (0, 1, …….., 5) trong một

khung (theo chiều đứng).

 L6 o, R6 o là các từ dữ liệu mẫu chẵn.

 L6 o + 1, R6 o + 1: Theo cách giải thích trên, đây là dữ

liệu kênh trái & kênh phải, chiếm trật tự kế tiếp

trật tự “o”. đây là các từ dữ liệu mẫu lẻ.

 Cùng một cách giải thích cho (L6 o + 2, R6 o + 2),….., (L6

o + 5, R6 o + 5).

 S12 o.A, S12 o.B được hiểu là:

 S: Ký tự biểu tượng.

 12: Chỉ số ký tự biểu tượng lấy ở mỗi kênh cho một

khung.

 o: Chỉ trật tự cặp “ký tự biểu tượng” trong cùng một

khung đứng.

 o.A: Chỉ trật tự của “ký tự biểu tượng trên” trong một

từ dữ liệu mẫu.

 o.B: Chỉ trật tự của “ký tự biểu tượng dưới” trong một

từ dữ liệu mẫu.

 Tương tự, S12 o + 1.A vaø S12 o + 1.B laø cặp ký tự biểu

tượng trên, dưới chiếm vò trí kế tiếp trong khung đứng.

Cùng cách giải thích cho các cặp còn lại……

(1) Tại đầu vào mạch CIRC, từng khung dữ liệu gồm 6

từ dữ liệu mẫu kênh trái và 6 từ mẫu kênh phải

được tuần tự đưa vào.

(2) Trong số 6 từ dữ liệu mẫu của mỗi kênh, các từ

đánh số chẵn được phân bố vào đường trễ (Delay)

với thời gian trễ là hai khung, và được sắp xếp lại như

sơ đồ trình bày. Động tác sắp lại dữ liệu này được

thực hiện nhằm tạo lần lượt các khung mới gồm các

dữ liệu “đợi chờ” (do chậm qua mạch trễ) hội nhập

với các dữ liệu đến sau (cách đó 2 khung và không

qua mạch trễ) bắt kòp. Chẳng qua đây là động tác

xáo trộn dữ liệu (Scramble).

(3) Sau giai đoạn xáo trộn lần đầu, 4 ký tự biểu tượng

cân bằng Q của mã Reed Solomon được chèn vào

chung với 24 ký tự biểu tượng thuộc khung mới. Như

vậy, cho đến lúc này, có tất cả 28 ký tự biểu tượng

trong một khung.

(4) Kế tiếp sau đó, toàn thể 28 ký tự biểu tượng dữ

liệu thuộc khung mới này lại lần lượt được làm trễ

với thời trễ tăng dần lên theo qui tắc sau:

Gọi D là thời trễ 4 khung.

 Ký tự biểu tượng tại hàng đầu tiên của khung sẽ

không làm trễ: 0 x D.

Khoa Điện – Điện tử



Luận Văn Tốt Nghiệp

 Ký tự biểu tượng đứng hàng kế tiếp sẽ được làm

trễ: 1 x D.

 Ký tự biểu tượng đứng hàng thứ 3 sẽ được làm trễ: 1

x D.

 …………………………………….

 Ký tự biểu tượng đứng chót (hàng 27) sẽ được làm

trễ: 27 x D.

 Như vậy, có nghóa là dữ liệu đến đây đã được phân

tán rải rác trên khắp

4 x 27 = 108 khung, theo chu kỳ 4 khung và thời trễ tăng

theo cấp số cộng.

(5) Sau đó, người ta đưa vào thêm 4 ký tự cân bằng P

của mã Solomon để hình thành một khung mới gồm 32

ký tự như sơ đồ minh họa.

(6) Kế tiếp người ta cần mẫn xáo trộn dữ liệu lần

cuối cùng bằng cách làm trễ xen kẽ nghóa là cứ

cách một hàng, dữ liệu lại được làm trễ với thời trễ

là một khung.

Cuối cùng tín hiệu đầu vào gồm 24 ký tự cho mỗi

khung, đã trở thành 32 ký tự sau các đợt xáo trộn nhờ

cộng thêm 8 ký tự cân bằng để sửa lỗi.

Ngoài ra khi việc sửa lỗi là khả thi, một giá trò xấp xỉ

gần đúng sẽ được nhặt ra từ dữ liệu đúng trước đó

và sau dữ liệu sai. Đây là công việc của mạch so sánh

và nội suy. Động tác xáo trộn ở mục (2) là cách tạo

thuận tiện cho công đoạn sửa lỗi này. Động tác xáo

trộn ở mục (6) là phương thức nhằm nâng cao khả năng

sửa lỗi đối với các lỗi nhỏ.

4) Giải mã CIRC:

Quá trình giải đan xen dữ liệu để sửa lỗi là quá

trình ngược lại xử lý CIRC được diển tả như ở hình II.5.



Khoa Điện – Điện tử



Luận Văn Tốt Nghiệp

S’1



S120A



27D



S’2



L60

S120B



26D



S’3



S120+1A

L60



25D



S’4



S120+1B



S’5



24D



S120+2A



S’6



23D



2D



L60+1

S120+2B



S’7



22D



2D



S’8



S120+3A



21D



2D



L60+1

S120+3B



S’9



20D



S’10



19



S120+4A



18D



L60+2

S120+4B



17D



S120+5A



16D



L60+2

S120+5B



2D



S’11

S’12

S’13

S’14



15D



S’15

S’16



C1



S’17



14D



C2



13D



S’18



12D



9D



L60+3

S120+6B

S120+7A



2D



10D



S’21



2D



S’20



S120+6A



2D



11D



2D



S’19



L60+3

S120+7B



S’22

8D



S’23

7D



S’24



S120+8A



6D



S’25

S’26



L60+4

S120+8B



5D



S120+9A

S’27



4D



S’28



L60+4

S120+9B



3D



2D



S120+10A



1D



2D



S’30



2D



2D



S’29



S’31



L60+5

S120+10B

S120+11A



2D



S’32



L60+5

S120+11B



Giả

i

đan

xen



De- Scrambling(giải xáo trộn)



Sửa

sai

Làm trễ



Dạng tổng quát

Của tín hiệu

ở ngỏ ra



Hình VII.31: Quá trình đanxen dữ liệu để sửa lỗi khi

phát lại



HÌNH II.5: Giải mã CIRC.

IV. TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN VÀ HIỂN THỊ: (C và D:

Control and Display Signals)

Trong hệ thống CD, các tín hiệu ghi lên đóa là các

pit và flat theo những đường Track không nhìn thấy được.

Nó không thực hiện những thao tác bằng tay như ở đóa

Khoa Điện – Điện tử



Luận Văn Tốt Nghiệp

nhựa analog. Vì vậy các vò trí đầu bản, hay số bản,…. Và

các thông tin khác liên quan đến nội dung đóa cần phải

đánh dấu bằng tín hiệu C & D (Control and Display).

Tín hiệu C & D có 8 bit được đánh dấu P, Q, S, U, V, W.

thực tế người ta chỉ mới sử dụng kênh P và Q trong CD,

VCD gồm các tín hiệu nội dung đóa (TOC: Table of Contents)

do đó chúng em chỉ chú ý đến 2 kênh này.

1) Đònh dạng khung:

Trong 1 khung thì có 33 bytes trong đó 24 bytes dữ liệu,

8 bytes sửa lỗi và 1 bytes dành cho tín hiệu C & D. trong

tín hiệu C &D có 2 kênh Q và W có độ dài ấn đònh là 98

khung (frame). Vì 1 khung có chiều dài là 136,06µs. Do đó

tín hiệu C & D có chiều dài là 136,06 x 98 = 13,33

ms(25Hz). Hay nói khác đi đây còn gọi là khung lớn

(khối) dữ liệu được diễn tả ở hình II.6:



C&D CODE



DATA



PARITY



DATA



PARITY

PQRSTUVW



L0R0L2R2L4R5



Q1Q2Q3Q4



L1R1L3R3L5R5



1



ADR



P



V



2

3



Q-DATA



KHUNG

NO



32 KÝ TỰ BIỂU TƯNG (32

x 8 BIT



Q

W



R



S



T



U



S0: MẪU ĐỒNG BỘ



CRT

CONTROL



8 BIT



MÃ Channel P 0 hoặc 1



P1P2P3P4



S1: MẪU ĐỒNG BỘ



6



OPEN



7

10

11

82



HÌNH83II.6. Cấu trúc dữ liệu C&D code và một frame

lớn.

98



2)



Kênh P:

Khoa Điện – Điện tử



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CD VÀ VCD

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×