Формат, являющийся родоначальником всех появившихся в последующем форматов компакт-дисков. Год его рождения — 1980 год. Родителями стали компании Philips и Sony. Стандарт CD-DA описывает те диски, которые предназначены для записи цифрового звука.
В стандарте были определены физические параметры и оптические характеристики дисков, системы модуляции сигнала, коррекции ошибок, а также порядок размещения на диске информации и управляющих данных. Этим стандартом был введен самый распространенный сейчас формат оцифровки звука: 1 б-разрядное квантование с частотой дискретизации 44.1 кГц.
Для тех, кому далеки эти термины, разъясним простыми словами. Они обозначают операции преобразования аналогового сигнала в цифровой. Чем больше частота дискретизации, тем точнее цифровой сигнал воспроизводит аналоговый.
Откуда же взялась цифра 44.1 кГц? На самом деле тут все просто. По теореме Найквиста непрерывный сигнал можно точно восстановить по его отсчетам, если частота дискретизации вдвое больше максимальной звуковой
частоты в сигнале. Объясним простыми словами это сложное изречение. Так как человек может слышать звук частотой от 20 кГц, частота дискретизации должна быть как минимум в два раза больше, то есть не менее 40 кГц. На сегодня распространены частоты 44.1 кГц и 48 кГц.
Оцифровка звука выполняется с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). Но этим процессом дело не заканчивается. Звук подвергается дальнейшему преобразованию. Сначала оформляются микрокадры, содержащие по шесть отсчетов с двух каналов (стерео), размером 6x2x16=192 бита или 24 байта. 98 микрокадров составляют блок (сектор) размером 2352 байта. Размер одинаков для всех стандартов, основанных на CD-DA.
В формате Audio CD все байты задействованы под звук, а в некоторых других форматах (CD-ROM) часть сектора отводится под служебные данные. На следующем этапе блок кодируется для защиты от ошибок чтения (CIRC). При этом каждому микрокадру добавляется 8 контрольных байтов. Но это еще не все. В начало микрокадра вставляются 24 бита синхронизации и один символ (8 бит) субкода, а также биты слияния — по три между байтами. Затем микрокадр подвергается канальному кодированию — модуляции 8/14 (EFM). В результате каждый байт превращается в слово из 14 бит, называемых канальными битами.
В итоге микрокадр, содержащий 24 байта данных, занимает 24 (синхронизация) + 3 (биты слияния) + 14 (байт субкода) + 3 (биты слияния) + (14 + 3) х 32 (байты данных с битами слияния) = 588 битов. Это и есть физический кадр стандарта CD-DA.
Скорость воспроизведения музыкального диска с 16-разрядным стереозвуком и частотой 44.1 кГц равна 2x16x44100/8=176400 байт/с. Отсюда можно получить скорость чтения 176400/2352=75 секторов в секунду.
Сектора объединяются в дорожки. Регламентировано минимальное количество блоков в одной дорожке. Их не должно быть меньше 300. Есть ограничения и на количество дорожек. Их не должно быть больше 99. Хотя число созданных дорожек обычно больше чем одна, на самом деле на компакт-диске находится одна большая дорожка (примерно 5000 м) в виде спирали, начинающаяся изнури диска и заканчивающаяся на внешнем крае.
Адрес сектора задается во временном формате минута:секунда:сектор (1/75 секунды), что досталось в наследство от грампластинок. Чтобы при разной скорости чтения не получилось расхождение, расчет времени производится исходя из одноразовой скорости. Каждая композиция обычно содержит собственную дорожку. При необходимости пауз между дорожками вставляются зазоры (150 блоков=2 секунды).
Теперь разберемся, куда на диске записываются данные стандарта CD-DA (рис. 1.4). Эта часть диска называется информационной. Она состоит из трех зон. Подробно рассмотрим каждую из них:
• Зона lead-in. Находится на внутреннем краю информационной области. Представляет собой одну дорожку, состоящую из нулей и заканчивающуюся двухсекундным интервалом пустых блоков. Эта зона отвечает за синхронизацию читающей головки перед чтением данных. В субканале Q находится таблица оглавления диска (ТОС), адреса фрагментов, формат дорожек, обозначение временных меток, сведения о производителе, время выпуска альбома (данные соответствуют стандарту ISRC, международному стандартному коду записи), а также с помощью него можно разделить дорожку до 99 фрагментов.
• Зона lead-out. Находится на внешнем краю диска и отделена от зоны данных двух-трехсекундным интервалом единиц. Содержит в себе нули и единицы, чередующиеся между собой с частотой 2 Гц и служит для обозначения конца записанной области. Не содержащие зоны lead-out диски могут быть не прочитаны на некоторых проигрывателях.• Зона данных (Program Area). Содержит сами данные, состоящие из одной или нескольких дорожек. Номера треков состоят из десятичных цифр и хранятся в формате XX. Поэтому максимально возможное число получается 99. Дорожка с номером АА служит в качестве выводной зоны.