12.2.1. Диск sacd

Р

Полупрозрачный информационный слой

Непрозрачный информационный слой

азмеры диска SACD такие же, как у CD и DVD – диаметр 120 мм, толщина 1,2 мм. Физическая структура его представляет собой нечто среднее между обычным диском CD и односторонним двухслойным DVD (SSDL) (рис. 12.9).

Так же как диск DVD, он состоит из двух склеенных вместе подложек толщиной 0,6 мм каждая. Так же как у диска SSDL, внешняя (для считывающего луча) подложка содержит в себе полупрозрачный информационный слой высокой плотности (4,7 Гбайт), образованный путем напыления тончайшей пленки золота. Этот слой является носителем данных DSD и считывается оптической головкой с числовой апертурой 0,6 лучом лазера с длиной волны излучения 650 нм. Однако второй информационный слой с непрозрачным алюминиевым покрытием располагается не вблизи места склейки подложек (как у диска SSDL), а у противоположной поверхности – той, которая покрыта защитным слоем из прочной пластмассы. Этот информационный слой содержит в себе версию материала в стандарте CD-Audio (16 разрядов при частоте дискретизации 44,1 кГц) и доступен только для считывания оптической головкой обычного CD-проигрывателя или дисковода с числовой апертурой 0,45 и длиной волны излучения лазера 780 нм. Расстояние от этого слоя до внешней поверхности диска получается таким же, как и у CD – около 1,2 мм. Таким образом, достигается полная совместимость, как дисков, так и проигрывателей CD и SACD.

Информационный слой DSD позволяет записать на нем до 74 минут музыки в стереозвучании или с использованием технологии сжатия Direct Stream Transfer, разработанной фирмой PHILIPS, к стереоварианту добавляется еще и шестиканальный вариант (чаще всего – SSDS –SONY Dynamic Digital System).

Информационный слой CD Red Book содержит версию того же материала, полученную путем понижения частоты дискретизации в 64 раза с помощью разработанного фирмой SONY алгоритма Super Bit Mapping Direct. Может, конечно, присутствовать и оригинальная запись, изначально сделанная в формате CD-Audio.

12.2.2. Защита от копирования в sacd

Для защиты материала, записанного на диск SACD, от копирования разработчики предусмотрели так называемую систему PSP – Pit Signal Processing. Суть ее заключается в следующем.

В процессе изготовления мастер-диска к потоку данных подмешивается специальный идентификационный сигнал, который записывается на диск.

Кроме того, ширина записываемых пит модулируется по определенному закону, создавая дополнительную степень защиты информации. Причем, этот вид защиты невозможно скопировать никаким известным способом. Оба вида защиты находятся во взаимном соответствии и дополняют друг друга. Такое соответствие проверяется специальным анализатором проигрывателя SACD. Если оно отсутствует, что неизбежно произойдет при перезаписи, то выход проигрывателя блокируется.

12.2.3. Формат данных в sacd

Аналоговый звуковой сигнал преобразуется в цифровой поток данных DSD со скоростью 2,2884 МГц в каждом из каналов, данные всех каналов делятся на байты и объединяются в единый цифровой поток, скорость которого для 2-канальной записи равна

2×2,8224 = 5,6448 Мбит/с = 705,6 кбайт/с.

В сравнении с обычным компакт-диском, у которого скорость потока звуковых данных равна 44,1×2×2 = 176,4 кбайт/с, эта скорость ровно в 4 раза выше. Далее этот поток данных делится на блоки по 2016 байт в каждом, к каждому блоку добавляется дополнительная информации (текст, графика, видео) и заголовок (всего 32 байта) и, таким образом, формируются блоки основных данных из 2048 байт.

К каждому блоку основных данных добавляются 4 байта идентификатора (ID), 2 байта (IED), представляющие собой сумму по модулю два первых двух байтов идентификатора ID и последних двух байтов, необходимую для обнаружения ошибок в идентификаторе, и 4 байта кода обнаружения ошибок (EDC) во всем блоке данных. Кроме того, в блок включены 6 резервных байт. Таким образом, формируется сектор данных из 2064 байта.

Идентификатор (ID)	4 байта
Проверка идентификатора на наличие ошибок (IED)	2 байта
Резервные байты	6 байт
Основные данные	2048 байт
Код обнаружения ошибок в секторе	4 байта

Из каждых 16 секторов данных формируется блок кода коррекции ошибок (ЕСС-блок) путем организации из этих данных матрицы, содержащей 192 строки и 172 столбца (см. рис. 12.10). Затем данные каждой строки матрицы кодируются кодом Рида Соломона RS[182,172]. При этом вычисляются 10 проверочных символов кода, которые записываются в последние 10 столбцов матрицы (байты Р1). После этого данные каждого столбца кодируются кодом Рида-Соломона RS[208,192]. Полученные при этом 16 проверочных символов кода записываются в нижние 16 строк матрицы (байты Р0). Такая система кодирования называется Reed-Solomon Product Code (RSPC). Она способна скорректировать по меньшей мере 5 ошибочных байт на каждую строку и 8 ошибочных байт на каждый столбец. Путем выполнения нескольких последовательных вычислений можно исправить даже большее количество ошибочных байт.

После выполнения операций кодирования кодами Рида-Соломона, из данных блока ЕСС формируются 16 секторов записи. Для этого каждые 12 строк матрицы с исходными данными (сектор данных) объединяются с одной из строк проверочных данных Р0, как показано на рис. 12.11. Фактически один сектор записи содержит информацию одного сектора данных (12 строк или 2064 байта) + 12 строк по 10 байт Р1 (120 байт) + 182 байта Р0 – всего 2366 байт. Совокупность полученных при этом секторов записи образует физический сектор.

После этого каждая строка сектора записи делится на две равные части (91 + 91 байт), выполняется процедура модуляции каждого байта кодом EFM+ и к каждой части добавляется 32-разрядная синхрогруппа, образуя, таким образом, кадры записи. Синхрогруппы разных кадров имеют разную структуру и добавляются к полученным кадрам физического сектора в определенной логической последовательности, обеспечивая тем самым правильную работу декодеров при воспроизведении.

SYNC0 – начало физического сектора,

SYNC1 – SYNC4 – начало нечетного кадра,

S YNC5 – SYNC7 – начало четного кадра.

Результирующая скорость потока данных при записи/считывании в SACD для двухканальной записи составляет 6,5536 Мбит/с. Если использовать те же самые преобразования для многоканальной записи, то скорость потока данных превысит считывающие возможности оптической системы. Поэтому для записи многоканальных звуковых программ используется специальный вид компрессии – Direct Stream Transfer (DST). С использованием сжатия по методу DST результирующая скорость потока данных для 5.1-канальной записи получается равной 14,99136 Мбит/с.

Технические параметры SACD

● Диаметр диска (см) 12

● Толщина диска (мм) 1,2

● Число рабочих сторон Одна

● Число типов диска 3 (однослойный, двухслойный,

гибридный)

● Квантование 1-разрядное (DSD)

● Частота дискретизации (МГц) 2,8224

● Информационная емкость (Гбайт) 4,7 (однослойный)

8,54 (двухслойный)

● Минимальная длина пита (мкм) 0,4

● Шаг дорожки (мкм) 0,74

● Длина волны излучения лазера (нм) 650

● Числовая апертура объектива 0,6

● Диапазон воспроизводимых частот 0-100 кГц

● Динамический диапазон (дБ) более 120

● Максимальное время записи (мин) 110 (2 канала, 1 слой)

● Линейная скорость луча (м/с) 3,49

● Модуляция EFM+

● Дополнительные возможности записи Текст, графика, видео