Transcript CD přehrávač: blokové schema
Slide 1
Tato prezentace byla vytvořena
v rámci projektu
Orbis pictus
21. století
Slide 2
Orbis pictus 21. století
CD, DVD přehrávače:
Elektonické obvody
Obor:
Elektrikář
Ročník:
3.
Vypracoval:
Ing. Martin Slanina, Ph.D.
OB21-OP-EL-ELZ-SLA-U-3-008
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Slide 3
CD přehrávač: blokové schema
dekódování
řídících
Informací
řízení
servo
řízení
zobrazení
paměť
detekce
bitů
signál
z disku
EFM
demod.
vyrovnávací
paměť
synchronizace
hodin
CIRC
korekce
maskování
chyb,
demultiplex
dig.
filtrace
D/A
převod
D/A
převod
výstupní
filtr DP
výstupní
filtr DP
výstup
kanál
L
výstup
kanál
P
Slide 4
CD přehrávač: blokové schema
• Funkce CD přehrávače lze rozdělit do dvou subsystémů:
- subsytém servo řízení,
- subsystém zvukových dat.
• Servo řízení má na starosti mechanickou část přehrávače – motor pro rotaci
disku, automatické sledování stopy, zaostření laserového paprsku a uživatelské
rozhraní.
• Subsystém zvukových dat zahrnuje všechny další funkce, týkající se zpracování
zvukových signálů
Slide 5
CD přehrávač: DA převodníky
• Pro CD přehrávače je možné použít:
- 16 bitové převodníky: většinou nedostatečné pro přesnou konverzi. Výkonnost
ovlivněna přesností převodu MSB (bitu s největší vahou)
- 18 a 20 bitové převodníky: zpřesnění převodu. Je nutné zmínit, že 18 bitový
převodník neznamená 18 bitové rozlišení signálu.
- nízkobitové převodníky
• Všechny uvedené vícebitové převodníky trpí chybami linearity, chybami zisku,
chybami průchodu nulou, sledovací rychlosti. To vede k harmonickému
zkreslení a skupinovému zpoždění signálu.
• Pro tyto převodníky je možné použít rekonstrukční filtr:
- ostrý „brickwall“ filtr – eliminace aliasingu, problém ve velkých fázových
nelinearitách
- převzorkování signálu před DA převodníkem a mírný analogový filtr (strmost
12 dB na oktávu, -3 dB na frekvenci 30-40 kHz)
Slide 6
CD přehrávač: DA převodníky
• Pro CD přehrávače je možné použít:
- 16 bitové převodníky: většinou nedostatečné pro přesnou konverzi. Výkonnost
ovlivněna přesností převodu MSB (bitu s největší vahou)
- 18 a 20 bitové převodníky: zpřesnění převodu. Je nutné zmínit, že 18 bitový
převodník neznamená 18 bitové rozlišení signálu.
- nízkobitové převodníky
• Nízkobitové převodníky převádějí namísto celých slov paralelně při vzorkovací
frekvenci daleko menší slova při větší frekvenci => sériový převod
• PWM (pulsní šířková modulace): datové slovo je reprezentováno šířkou
signálového impulsu => impulsy musejí míst přesnou šířku.
Komerční označení této techniky je MASH (Multi-Stage Noise Shaping). MASH
převodník je tvořen z 4x převzorkujícího digitálního filtru a tvarovačů šumu první
a druhé úrovně v paralelním zapojení. Výstup přichází na PWM převodník,
jehož výstup je filtrován dolní propustí.
Slide 7
CD přehrávač: DA převodníky
• PDM (modulace hustotou impulsů).
• Převodník je 1-bitový.
• Fázová charakteristika je lineární
• Při srovnání celkového harmonického zkreslení (THD):
- PWM a PDM převoníky mají linearitu ± 1 dB pro signály -100 ÷ -80 dB, výše
téměř naprosto lineární
- vícebitové (až 20-) převodníky vykazují chybu linearity ± 4 dB pro signály
-75 dB.
Slide 8
Číslicové zpracování: převzorkování
• Převzorkování se provádí pro použití vyšší vzorkovací frekvence, než vyžaduje
vzorkovací (Nyquistův) teorém (to je nutné pro PWM a PDM převodníky).
• Pro převzorkování je vhodné využít digitální signálový procesor (DSP):
vstup:
16-bitové
vzorky,
44,1 kHz
zpoždění
1 vzorek
koeficienty
filtru
zpoždění
1 vzorek
C1 násobička
zpoždění
1 vzorek
C2 násobička
zpoždění
1 vzorek
C3 násobička
součet
C4 násobička
výstup:
n44,1 kHz
Slide 9
Číslicové zpracování: převzorkování
•Pro zlepšení šumových vlastností se používá tvarování frekvenční
charakteristiky kvantizačního šumu.
•Algoritmy tvarování šumu mají za úkol změnit frekvenci šumového signálu tak,
aby se kvantizační šum dostal mimo slyšitelné frekvenční pásmo.
Slide 10
DVD přehrávač: blokové schema
Data
Vyrovnávací
paměť
Demux
Analogový
audio
výstup
MPEG audio
dekodér
D/A převodník
AC-3 audio
dekodér
Digitální
rozhraní
Digitální
audio
výstup
Mux
Digitální
video
výstup
MPEG video
dekodér
D/A převodník
Kontrolní
menu
PAL/NTSC
kodér
Analogový
video
výstup
Slide 11
DVD přehrávač: blokové schema
• Data na disku DVD jsou uložena ve formě transportního toku MPEG-2.
Transportní tok obsahuje multiplex audio, video a doplňkových dat. Umožňuje
volnost výběru kodeku pro komprimaci zvukových signálů. Obrazové signály
jsou vždy komprimované pomocí MPEG-2.
• Přehrávač musí být schopen zabezpečit dekódování MPEG-2 komprimovaných
digitálních obrazových signálů a komprimovaných obrazových signálů.
Slide 12
Literatura
[1] ERICKSON, G. M. A fundamental Introduction to the Compact Disc Player. Minnesota (USA): Univ. of
Minnesota, Dept. of Electrical Engg., 1994 [Online] Cit. 2010-04-20. Dostupný z WWW:
http://www.tc.umn.edu/%7Eerick205/Papers/3011Paper.pdf
Slide 13
Děkuji Vám za pozornost
Martin Slanina
Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Tato prezentace byla vytvořena
v rámci projektu
Orbis pictus
21. století
Slide 2
Orbis pictus 21. století
CD, DVD přehrávače:
Elektonické obvody
Obor:
Elektrikář
Ročník:
3.
Vypracoval:
Ing. Martin Slanina, Ph.D.
OB21-OP-EL-ELZ-SLA-U-3-008
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Slide 3
CD přehrávač: blokové schema
dekódování
řídících
Informací
řízení
servo
řízení
zobrazení
paměť
detekce
bitů
signál
z disku
EFM
demod.
vyrovnávací
paměť
synchronizace
hodin
CIRC
korekce
maskování
chyb,
demultiplex
dig.
filtrace
D/A
převod
D/A
převod
výstupní
filtr DP
výstupní
filtr DP
výstup
kanál
L
výstup
kanál
P
Slide 4
CD přehrávač: blokové schema
• Funkce CD přehrávače lze rozdělit do dvou subsystémů:
- subsytém servo řízení,
- subsystém zvukových dat.
• Servo řízení má na starosti mechanickou část přehrávače – motor pro rotaci
disku, automatické sledování stopy, zaostření laserového paprsku a uživatelské
rozhraní.
• Subsystém zvukových dat zahrnuje všechny další funkce, týkající se zpracování
zvukových signálů
Slide 5
CD přehrávač: DA převodníky
• Pro CD přehrávače je možné použít:
- 16 bitové převodníky: většinou nedostatečné pro přesnou konverzi. Výkonnost
ovlivněna přesností převodu MSB (bitu s největší vahou)
- 18 a 20 bitové převodníky: zpřesnění převodu. Je nutné zmínit, že 18 bitový
převodník neznamená 18 bitové rozlišení signálu.
- nízkobitové převodníky
• Všechny uvedené vícebitové převodníky trpí chybami linearity, chybami zisku,
chybami průchodu nulou, sledovací rychlosti. To vede k harmonickému
zkreslení a skupinovému zpoždění signálu.
• Pro tyto převodníky je možné použít rekonstrukční filtr:
- ostrý „brickwall“ filtr – eliminace aliasingu, problém ve velkých fázových
nelinearitách
- převzorkování signálu před DA převodníkem a mírný analogový filtr (strmost
12 dB na oktávu, -3 dB na frekvenci 30-40 kHz)
Slide 6
CD přehrávač: DA převodníky
• Pro CD přehrávače je možné použít:
- 16 bitové převodníky: většinou nedostatečné pro přesnou konverzi. Výkonnost
ovlivněna přesností převodu MSB (bitu s největší vahou)
- 18 a 20 bitové převodníky: zpřesnění převodu. Je nutné zmínit, že 18 bitový
převodník neznamená 18 bitové rozlišení signálu.
- nízkobitové převodníky
• Nízkobitové převodníky převádějí namísto celých slov paralelně při vzorkovací
frekvenci daleko menší slova při větší frekvenci => sériový převod
• PWM (pulsní šířková modulace): datové slovo je reprezentováno šířkou
signálového impulsu => impulsy musejí míst přesnou šířku.
Komerční označení této techniky je MASH (Multi-Stage Noise Shaping). MASH
převodník je tvořen z 4x převzorkujícího digitálního filtru a tvarovačů šumu první
a druhé úrovně v paralelním zapojení. Výstup přichází na PWM převodník,
jehož výstup je filtrován dolní propustí.
Slide 7
CD přehrávač: DA převodníky
• PDM (modulace hustotou impulsů).
• Převodník je 1-bitový.
• Fázová charakteristika je lineární
• Při srovnání celkového harmonického zkreslení (THD):
- PWM a PDM převoníky mají linearitu ± 1 dB pro signály -100 ÷ -80 dB, výše
téměř naprosto lineární
- vícebitové (až 20-) převodníky vykazují chybu linearity ± 4 dB pro signály
-75 dB.
Slide 8
Číslicové zpracování: převzorkování
• Převzorkování se provádí pro použití vyšší vzorkovací frekvence, než vyžaduje
vzorkovací (Nyquistův) teorém (to je nutné pro PWM a PDM převodníky).
• Pro převzorkování je vhodné využít digitální signálový procesor (DSP):
vstup:
16-bitové
vzorky,
44,1 kHz
zpoždění
1 vzorek
koeficienty
filtru
zpoždění
1 vzorek
C1 násobička
zpoždění
1 vzorek
C2 násobička
zpoždění
1 vzorek
C3 násobička
součet
C4 násobička
výstup:
n44,1 kHz
Slide 9
Číslicové zpracování: převzorkování
•Pro zlepšení šumových vlastností se používá tvarování frekvenční
charakteristiky kvantizačního šumu.
•Algoritmy tvarování šumu mají za úkol změnit frekvenci šumového signálu tak,
aby se kvantizační šum dostal mimo slyšitelné frekvenční pásmo.
Slide 10
DVD přehrávač: blokové schema
Data
Vyrovnávací
paměť
Demux
Analogový
audio
výstup
MPEG audio
dekodér
D/A převodník
AC-3 audio
dekodér
Digitální
rozhraní
Digitální
audio
výstup
Mux
Digitální
video
výstup
MPEG video
dekodér
D/A převodník
Kontrolní
menu
PAL/NTSC
kodér
Analogový
video
výstup
Slide 11
DVD přehrávač: blokové schema
• Data na disku DVD jsou uložena ve formě transportního toku MPEG-2.
Transportní tok obsahuje multiplex audio, video a doplňkových dat. Umožňuje
volnost výběru kodeku pro komprimaci zvukových signálů. Obrazové signály
jsou vždy komprimované pomocí MPEG-2.
• Přehrávač musí být schopen zabezpečit dekódování MPEG-2 komprimovaných
digitálních obrazových signálů a komprimovaných obrazových signálů.
Slide 12
Literatura
[1] ERICKSON, G. M. A fundamental Introduction to the Compact Disc Player. Minnesota (USA): Univ. of
Minnesota, Dept. of Electrical Engg., 1994 [Online] Cit. 2010-04-20. Dostupný z WWW:
http://www.tc.umn.edu/%7Eerick205/Papers/3011Paper.pdf
Slide 13
Děkuji Vám za pozornost
Martin Slanina
Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky