Compact Disc Digital Audio

Compact Disc Digital Audio is het standaard formaat voor audio compact discs. De standaard is gedefinieerd in het Rode Boek, één van een reeks van "Rainbow Books" dat de technische specificaties voor alle CD-formaten bevatten.

Standaard

Het Red Book specificeert de fysische parameters en de eigenschappen van de CD, de optische "stylus" parameters, afwijkingen en foutenpercentage, modulatie-systeem en foutcorrectie, en de acht subcode kanalen. Deze parameters zijn gemeenschappelijk voor alle CD's en door alle logische formaten, zoals CD-ROM. De norm bepaalt ook de vorm van digitale audio-encoding: 2-kanaals 16-bit lineair PCM bemonsterd op 44.100 Hz. Hoewel zelden gebruikt, de specificatie maakt het mogelijk voor schijven worden beheerst met een vorm van aandacht.

De eerste editie van de Red Book werd uitgebracht in 1980 door Philips en Sony; het werd door de Digital Audio Disc Committee goedgekeurd en bekrachtigd, zoals IEC 60908. De tweede editie van de IEC 60908 werd gepubliceerd in 1999 en het annuleert en vervangt de eerste editie, amendement 1 en de rectificatie bij amendement 1. De IEC 60908 echter niet bevatten alle informatie voor uitbreidingen die beschikbaar zijn in de Red Book, is zoals de informatie voor CD-Text, CD + G en CD + EG.

De standaard is niet vrij beschikbaar en moeten worden gelicentieerd. Het is beschikbaar van Philips en de IEC. Met ingang van 2013, Philips besteedt in licentie geven van de standaard Adminius, waarvan US kosten $ 100 voor de Red Book, plus US $ 50 per stuk voor de Subcode Channels RW en CD Text Mode bijlagen. Met ingang van 2013, de IEC 60908 document is beschikbaar als PDF-download voor US $ 372.

Basis specificaties

De basis specificaties staat dat:

  • Maximale speeltijd is 79,8 minuten
  • Minimale duur voor een track is 4 seconden
  • Maximum aantal sporen is 99
  • Maximum aantal indexpunten is 99 geen maximumtermijn
  • International Standard Recording Code moet worden opgenomen

Audioformaat

De audio in een CD-DA uit twee kanalen 16-bit lineair PCM bemonsterd op 44.100 Hz.

Sample rate

De sampling rate is een bewerking van die verkregen bij het opnemen van digitale audio op een PAL videoband met een PCM-adapter, een vroegere manier van het opslaan van digitale audio. Een audio-cd kan frequenties vertegenwoordigen tot 22,05 kHz, de Nyquist frequentie van de 44,1 kHz sample rate.

De selectie van de sample rate is voornamelijk gebaseerd op de noodzaak om het hoorbare frequentiebereik reproduceren van 20-20.000 Hz. Het Nyquist-Shannon bemonsteringstheorema stelt dat een bemonsteringsfrequentie van meer dan tweemaal de hoogste frequentie van het te registreren signaal nodig, wat resulteert in een vereiste snelheid van ten minste 40 kHz. De exacte sampling rate van 44,1 kHz werd geërfd van een methode voor het omzetten van digitale audio in een analoog videosignaal voor opslag op U-matic videoband, die de meest betaalbare manier om gegevens van de opnamestudio naar de cd fabrikant op het moment was CD specificatie is ontwikkeld. Het apparaat dat een analoog audio signaal in PCM audio, dat op zijn beurt wordt omgezet in een analoog videosignaal omzet wordt een PCM adapter. Deze technologie kan zes monsters op te slaan in een enkele horizontale lijn. Een standaard NTSC videosignaal heeft 245 bruikbare regels per gebied, en 59,94 velden / s, die werkt te zijn 44.056 samples / s / stereo kanaal. Ook PAL heeft 294 lijnen en 50 velden, waarvan 44.100 samples / s / stereo-kanaal geeft. Dit systeem zou 14-bit samples met een aantal foutcorrectie, of 16-bit samples op vrijwel zonder foutcorrectie.

Er was een lange discussie over het gebruik van 14-bit of 16-bit kwantisering, en 44.056 of 44.100 samples / s of ongeveer 44.000 samples / s. Wanneer de Sony / Philips taskforce ontwierp de Compact Disc, had Philips al een 14-bit D / A converter ontwikkeld, maar Sony drong aan op 16-bit. Op het einde, 16 bits en 44,1 Kilosamples per seconde overhand. Philips een manier gevonden om 16-bits kwaliteit te produceren met behulp van de 14-bit DAC met behulp van vier keer oversampling.

Pre-emphasis

Sommige CD's worden beheerst met pre-nadruk, een kunstmatige verhoging van de hoge tonen of de hoge frequenties. Dit dient om de schijnbare signaal-ruisverhouding te verbeteren door gefilterd worden de hoogfrequente ruis op de weergave. Bij het afspelen de speler past een laagdoorlaatfilter aan de frequentiekarakteristiek herstellen naar een algemeen lineair. Pre-emphasis tijd constanten zijn 50uS of 15US, en een binaire vlag in de disc subcode instrueert de speler om de nadruk te filteren indien nodig van toepassing. Het afspelen van dergelijke schijven in een computer of een 'rippen' om wave-bestanden meestal geen rekening houden met de pre-emphasis, zodat dergelijke bestanden afspelen met een vervormde frequentierespons.

Opslagcapaciteit en speelduur

De makers van de cd die oorspronkelijk gericht op een speelduur van 60 minuten met een schijf met een diameter van 100 mm of 115 mm. Sony vice-president Norio Ohga voorgesteld de uitbreiding van de capaciteit tot 74 minuten om de opname van Ludwig van Beethoven Symphony No. 9 Wilhelm Furtwängler's geschikt voor de 1951 Bayreuth Festival. De extra 14 minuten speeltijd later nodig veranderen om een ​​120 mm-schijf. Kees Immink, chief engineer van Philips, maar ontkent dit en beweert dat de stijging werd ingegeven door technische overwegingen, en dat zelfs na de stijging van de omvang, de Furtwängler opname zou niet fit hebben op een van de eerste cd.

Volgens een zondag Tribune interview, het verhaal is iets meer betrokken. In 1979 eigendom van Philips PolyGram, een van 's werelds grootste distributeurs van muziek. PolyGram was het opzetten van een grote experimentele cd-fabriek in Hannover, Duitsland, die enorme aantallen cd's met een diameter van 115 mm kon produceren. Sony heeft nog niet over een dergelijke faciliteit. Als Sony had het eens over de 115-mm schijf, zou Philips een aanzienlijk concurrentievoordeel op de markt hebben gehad. De lange speelduur van Beethovens negende symfonie opgelegd door Ohga werd gebruikt om Philips te duwen tot 120 mm te accepteren, zodat Philips PolyGram verloor zijn voorsprong op schijf fabricage.

De 74-minuten speelduur van een cd, die langer is dan de 22 minuten per kant typische lange-playing vinyl albums was, werd vaak gebruikt om de CD's voordeel in de vroege jaren, toen CD's en LP's wedijverden voor commerciële verkoop. CD's zou vaak worden vrijgegeven met één of meer bonus tracks, verleidelijke de consument om de cd voor het extra materiaal te kopen. Pogingen om dubbele LP combineren op één CD soms resulteerde in de tegenovergestelde situatie waarin de CD daadwerkelijk zou bieden minder titels dan het equivalent LP, hoewel bonustracks werden toegevoegd aan CD re-releases dubbele LPs ook.

Keer spelen dan 74 minuten worden bereikt door het verminderen van spoorsteek voorbij de originele Red Book standaard. De meeste spelers zijn geschikt voor de meer dicht bij elkaar gelegen data. Christian Thielemann live Deutsche Grammophon-opname van Bruckner's Fifth met de Münchner Philharmoniker in 2004 klokken op 82:34. Het Kirov Orkest opname van Pjotr ​​Iljitsj Tsjaikovski's De Notenkraker olv Valery Gergiev en uitgebracht door Philips / PolyGram Records op 20 oktober 1998, klokken op 81:14. De Mission of Burma compilatie album Mission of Burma, uitgebracht in 1988 door Rykodisc, eerder hield het record op 80:08.

Huidige productieprocessen waardoor een audio-cd te bevatten tot 80 minuten zonder dat de maker van de inhoud van een verklaring van afstand vrijgeven van de plant eigenaar van verantwoordelijkheid te ondertekenen als de CD geproduceerd is marginaal of geheel onleesbaar door sommige afspeelapparatuur. Dus in de huidige praktijk, maximale CD speelduur is hoger door het verminderen van minimale technische toleranties geslopen; in grote lijnen, dit is niet onaanvaardbaar verminderde betrouwbaarheid.

Technische specificaties

Data-codering

Elk audio sample is een 16-bit twee-complement integer, met voorbeeld waarden variërend -32.768-32.767. De bron audiogegevens worden verdeeld in frames, met twaalf monsters elk voor een totaal van 192 bits audiodata per frame.

Deze stroom van audio frames, als geheel wordt vervolgens onderworpen aan CIRC codering, welke segmenten de data herschikt en breidt met pariteitbits op een manier die incidenteel leesfouten worden gedetecteerd en gecorrigeerd. CIRC codering schutbladen ook audio frames gehele schijf over meerdere opeenvolgende frames, zodat de informatie beter bestand tegen fouten barsten zijn. Daarom zal een fysieke frame op de schijf daadwerkelijk informatie van meerdere logische audio frames bevatten. Deze werkwijze voegt 64 bits foutcorrectie data naar elk frame. Daarna worden 8 bits subcode of subkanaalgegevens toegevoegd aan elk van de gecodeerde frames, die wordt gebruikt voor de controle en adressering bij het afspelen van de CD.

CIRC codering plus de subcode byte genereren 33-bytes lange frames, genaamd "channel-data" frames. Deze frames worden vervolgens gemoduleerd door acht naar veertien modulatie, waarbij elk 8-bit woord is vervangen door een overeenkomstige 14-bits woord om het aantal overgangen te verminderen tussen 0 en 1. Dit vermindert de dichtheid van fysieke putjes op de schijf en zorgt voor een extra mate van fouttolerantie. Drie "samenvoegen" bits worden toegevoegd voor elke 14-bits woord voor het ondubbelzinnig en synchronisatie. In totaal zijn er 33 × = 561 bits. Een 27-bits woord wordt toegevoegd aan het begin van elk frame te assisteren bij de synchronisatie, zodat de leesinrichting frames gemakkelijk vinden. Met deze, een frame eindigt met 588 bits van "datakanaal".

De gegevensframes kanaal uiteindelijk geschreven op schijf fysiek in de vorm van putjes en landen, bij elke pit of land die een reeks nullen en de overgangspunten de rand van elke put 1 vertegenwoordigen.

Datastructuur

De audio gegevensstroom in een audio CD continu, maar uit drie delen. Het grootste gedeelte, die verder is onderverdeeld in afspeelbare audiosporen, is het programmagebied. Dit gedeelte wordt voorafgegaan door een inleidende spoor gevolgd door een uitloopspoor. De lead-in en lead-out sporen coderen alleen stil geluid, maar alle drie secties bevatten subcodedata streams.

Subcode de lead-in bevat herhaalde kopieën van de schijf inhoudsopgave, die een index van de startposities van de sporen geeft in het programma gebied en lead-out. De track posities worden verwezen door de absolute tijdcode ten opzichte van het begin van het programmagebied, in MSF format: minuten, seconden en fracties van seconden frames genoemd. Elk tijdcode frame 1/75 van een seconde, en komt overeen met een blok van 98 kanaalvormige dataframes uiteindelijk een blok 588 paren van linker en rechter geluidsfragment. Tijdcode in het subkanaalgegevens kan de leesinrichting op het gebied van de schijf die overeenkomt met de tijdcode in het TOC lokaliseren. De TOC op schijven is analoog aan de partitietabel op harde schijven. Niet-standaard of beschadigd TOC records worden misbruikt als een vorm van CD / DVD-kopieerbeveiliging, in bijvoorbeeld de key2Audio regeling.

Sporen

De grootste entiteit op een CD heet een track. Een CD kan maximaal 99 tracks bevatten. Elke track kunnen op hun beurt tot 100 indexen, maar de spelers die deze functie behandelen zelden worden gevonden buiten de pro audio, met name radio-uitzendingen. De overgrote meerderheid van de nummers zijn opgenomen onder-index 1, met de pre-gap zijn index 0. Soms verborgen tracks worden geplaatst aan het einde van de laatste track van de schijf, vaak met behulp van index 2 of 3. Dit is ook het geval met een aantal schijven aanbieden "101 geluidseffecten", met 100 en 101 worden geïndexeerd als twee en drie op spoor 99. De index, indien gebruikt, wordt af en toe op het spoor vermelding als decimaal deel van het nummer, zoals 99,2 of 99,3. Het spoor en de index structuur van de CD werden overgedragen aan de DVD-formaat als de titel en het hoofdstuk, respectievelijk.

Tracks op hun beurt onderverdeeld in tijdcode frames, die verder zijn onderverdeeld in kanaal-gegevensframes.

Frames en tijdcode frames

De kleinste eenheid in een CD-kanaal dataframe, dat uit 33 bytes en bevat zes complete 16-bit stereo samples: 24 bytes voor de audio, acht CIRC foutcorrectie bytes en een subcode bytes. Zoals beschreven in het hoofdstuk "Data encoding", na de EFM modulatie het aantal bits in een frame bedraagt ​​588.

Op een Red Book audio-cd, worden de gegevens behandeld met behulp van de AZG-regeling, met tijdcodes uitgedrukt in minuten, seconden en een ander type van frames, waarbij één frame komt overeen met 1 / 75e van een seconde van audio: 588 paren van links en rechts monsters. Deze tijdcode frame onderscheiden van de 33-byte-channel data-frame hierboven beschreven, en wordt gebruikt voor tijdweergave en het positioneren van de laser lezen. Bij het bewerken en het extraheren van audio-cd, tijdcode dit kader is de kleinste adresseerbare tijdsinterval voor een audio-cd; dus, spoor grenzen alleen plaatsvinden in de volgende frame van grenzen. Elk van deze structuren bevat 98 channel-data frames, in totaal 98 x 24 = 2352 bytes van muziek. De cd wordt afgespeeld op een snelheid van 75 frames per seconde, waardoor 44.100 monsters of 176.400 bytes per seconde.

In de jaren 1990, CD-ROM en aanverwante Digital Audio Extraction technologie introduceerde de sector term om te verwijzen naar elke tijdcode frame, met elke sector wordt geïdentificeerd door een opeenvolgend geheel getal beginnen bij nul, en met tracks afgestemd op sector grenzen. Een audio-cd sector komt overeen met 2352 bytes van de gedecodeerde data. Het Red Book verwijst niet naar sectoren, noch het te onderscheiden van de overeenkomstige delen van data stream van de schijf, behalve als "frames" in de AZG-adressering regeling.

De volgende tabel toont de relatie tussen de tracks, tijdcode frames en channel-data frames:

Bit rate

De audio bit rate is 1,411.2 kbit / s. Ook in een computer, audio-data komen uit een cd-station wordt geopend door sectoren, elke sector zijn 2352 bytes, en met 75 sectoren die 1 seconde van audio, voor dezelfde bitsnelheid van 2352 × 75 = 176,4 KiB / s. Ter vergelijking, wordt de bitsnelheid van een "1 ×" CD-ROM gedefinieerd als 2048 bytes per sector × 75 sectoren per seconde = 150 KiB / s. De ongecodeerde kanaal-data rate voor een Red Book audio-cd is 4,3218 Mbit / s, met 2,0338 Mbit / s wordt het tarief van de ongecodeerde audio en subcode.

Toegang tot de gegevens van computers

In tegenstelling tot op een dvd of cd-rom, zijn er geen "bestanden" op een Red Book audio-cd; er zijn slechts de fysieke putjes en landen, waardoor een enkelvoudige gecodeerde gegevensstroom, die uiteindelijk vertegenwoordigt een continue stroom LPCM audiogegevens, en een parallel kleiner aantal 8 subcode data streams. Besturingssystemen kunnen echter toegang tot een CD geven alsof bevat. Bijvoorbeeld Windows vertegenwoordigt inhoudsopgave van de CD's als een set van Compact Disc Audio spoor bestanden, elk bestand met het indexeren informatie, niet audiodata.

In een proces genaamd rippen, kan digitale audio-extractie-software worden gebruikt om CD-DA audio data te lezen en op te slaan in de bestanden. Voorkomende audio-bestandsformaten voor dit doel omvatten WAV en AIFF, die eenvoudig voorwoord de LPCM data met een korte kop; FLAC, ALAC, en Windows Media Audio Lossless, waarin de LPCM gegevens op een manier die ruimte te besparen maar laat hem worden hersteld zonder wijzigingen te comprimeren; en diverse lossy, perceptuele codering formaten zoals MP3 en AAC, die te wijzigen en comprimeren van de audio-gegevens op een manier die onherroepelijk de audio te veranderen, maar dat de mogelijkheden van het menselijk gehoor te benutten om de veranderingen moeilijk te onderscheiden te maken.

Formaat variaties

Het opnemen van uitgevers hebben CD's die de Red Book standaard schenden gemaakt. Sommigen doen dat voor het doel van de kopie preventie, met behulp van systemen zoals kopiecontrole. Sommigen doen dus voor extra functies zoals DualDisc, die zowel een CD-laag en een DVD-laag waardoor de CD-laag is veel dunner, 0,9 mm, dan vereist door de Red Book, dat een nominale 1,2 mm bepaalt, maar ten minste 1,1 mm bevat . Philips en vele andere bedrijven hebben aangegeven dat onder de Compact Disc Digital Audio logo op dergelijke niet-conforme discs merkinbreuk kan vormen. Hetzij in anticipatie of reactie recente kopieerbeveiligde cd's dragen stickers en waarschuwingen dat de CD is niet standaard en kan niet spelen in alle cd-spelers, en niet langer de lange-vertrouwde logo weer te geven.

Super Audio CD is een standaard in 1999 gepubliceerd, dat gericht is op een betere geluidskwaliteit te bieden in cd's, maar het werd nooit erg populair. DVD-Audio, een geavanceerde versie van de audio-cd, ontstond in 1999. Het formaat is ontworpen om audio van een hogere trouw voorzien. Het geldt een hogere bemonsteringsfrequentie en gebruikte 650 nm lasers.

Auteursrechtelijke kwesties

Er zijn stappen van de opname-industrie om audio-cd's niet afspeelbaar zijn op de computer cd-rom-stations te maken, om het kopiëren van muziek te voorkomen geweest. Dit wordt gedaan door opzettelijk introduceren van fouten op de schijf die de ingebedde circuits op de meeste stand-alone audio spelers automatisch kunnen compenseren, maar die CD-ROM drives kunnen verwarren. Voorstanders consumentenrechten vanaf oktober 2001 geduwd om waarschuwingsetiketten op compact discs die niet voldoen aan de officiële Compact Disc Digital Audio standaard om consumenten die discs niet volledig eerlijk gebruik van de inhoud ervan toelaten in kennis moet stellen.

In 2005 werd Sony BMG Music Entertainment bekritiseerd wanneer een kopieerbeveiliging mechanisme bekend als Extended Copy Protection gebruikt op een aantal van hun audio-cd's automatisch en ongemerkt geïnstalleerd copy-preventie software op computers. Dergelijke schijven zijn wettelijk niet toegestaan ​​om zogenaamde cd's of CD's, omdat ze breken de Red Book standaard betreffende CD's, en Amazon.com bijvoorbeeld beschrijft ze als 'tegen kopiëren beveiligde schijven "in plaats van" compact discs "of" CD ".

(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen commentaar

Voeg een reactie

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha