10. Система компакт-диска
В последние годы все большее распространение в профессиональной и бытовой звукотехнике приобретает оптическая запись звуковых сигналов в цифровой форме. Носителем записи служит нереверсивный оптический диск диаметром 12 см. Сигнал записывается в цифровой форме, благодаря чему удается обеспечить высокое качество звукопередачн. Частотный диапазон записываемого сигнала составляет 20 Гц... 20 кГц. В системе применяется 16-разрядное кодирование, что позволяет получить отношение сигнал-шум квантования более 90 дБ. Аналогично цифровым магнитофонам в системе компакт-диска полностью устраняется детонация сигнала, нелинейные искажения определяются только аналоговыми усилителями и коэффициент гармоник Кг=0,03%. Частота дискретизации принята равной 44,1 кГц. С учетом 30%-ной избыточности, вносимой помехоустойчивым кодированием, общая скорость цифрового потока составляет 2,03 Мбит/с. Воспроизводит запись устройство, называемое лазерным проигрывателем, поскольку воспроизводящим элементом в нем служит полупроводниковый лазер с длиной волны 0,78 мкм и мощностью 2... 3 мВт. Благодаря высокой разрешающей способности лазера реализуются высокие продольная (1692 бит/мм) и поперечная (625 дор/нм) плотности записи. Время записи на диск равно 60 мин.
Дорожки расположены на диске по спирали, минимальный диаметр дорожки равен 50 мм, максимальный—116 мм. В системе компакт-диска принят режим работы с постоянной линейной скоростью. Чтобы его реализовать при переменном диаметре дорожек, приходится в процессе работы изменять угловую скорость вращения диска в пределах 200... 500 об/мин. Линейная скорость при этом изменяется в пределах 1,2...1,4 м/с. Толщина цифровой грампластинки 1,6 мм, она компактна, удобна в обращении, хранится в обычном конверте, не боится пыли, царапин.
На рис. 37 изображена цифровая пластинка в разрезе. Основу ее составляет прозрачный пластиковый диск 1, на внутренней поверхности 'которого имеются углубления (питы), отображающие цифровой сигнал. На диск со стороны питов нанесена отражающая металлическая (алюминиевая) пленка 2 толщиной 0,1 мкм, покрытая непрозрачным защитным слоем 3. Сигнал воспроизводится лазерным лучом со стороны прозрачного диска, причем луч фокусируется на питах, расположенных вдоль дорожек записи, и отражается от алюминиевого покрытия. Благодаря тому, что дорожка записи находится в глубине диска, царапины и пыль на поверхности диска не приводят к появлению ошибок при воспроизведении.
Процедура производства дисков состоит из нескольких этапов. Вначале изготовляется первый оригинал. Диск для него делают из полированного стекла, что обеспечивает высокую чистоту поверхности. Поверхность диска покрывают слоем фоторезиста, толщина которого равна глубине будущих пит.
Источником сигнала служит цифровой магнитофон 1 (рис. 38). Кодер 2 преобразует входной двоичный цифровой поток в канальный код ЗГК8/14 и добавляет в записываемый сигнал дополнительные символы помехоустойчивого кода. Для записи используется аргоновый лазер 4 с длиной волны 0,4579 мкм, при которой светочувствительность фоторезистивного слоя достаточно велика. При принятой длине волны луч лазера можно сфокусировать в пятно диаметром менее 1 мкм, что позволяет обеспечить требуемую высокую плотность записи. Луч лазера 4 проходит через систему шумоподавления 5, отображающее зеркало 6, апертуру 7 и фокусируется объективом 8 на поверхность диска 9. В электрооптическом модуляторе 3 происходит модуляция луча таким образом, что луч с выхода проходит на апертуру либо полностью отсутствует.
Диск приводится во вращение специальным двигателем, скорость которого изменяется в зависимости от положения луча. За каждый оборот диска луч смещается на 1,6 мкм, что и реализует поперечную плотность записи 625 дор/мм. После записи фоторезистивный слой проявляют, в результате чего в этом слое появляются питы в виде углублений. Рабочий слой металлизируют серебром. Полученный диск называется первым оригиналом. Методом гальванопластики с него получают второй оригинал, выступам на рабочей поверхности которого соответствуют углубления на рабочей поверхности первого оригинала, и наоборот. С использованием второго оригинала формируют металлические матрицы, рабочая поверхность .которых идентична первому оригиналу.
Матрицы служат для прессования цифровых пластинок (рис 39). Для этой цели в пространство между матрицей / и жестким пластмассовым диском 2 вводится размягченная пластмасса 3 Под действием высокого давления на поверхности диска образуется слой, содержащий питы и соответствующий рельефу матрицы После отвердения рабочего слоя пластинка отделяется от матрицы, на нее наносят отражающий слой из алюминия и покрывают защитным слоем из твердой пластмассы. Очевидно, что с одной матрицы может быть получено большое число пластинок.
Рис. 39 Изготовление платинки
с помощью матрицы.
Рис. 38. Принцип оптической записи.