Scherpe prijzen, topkwaliteit en snel geleverd! Vraag hier uw vrijblijvende offerte aan.

Hoe werkt een CD?

Laserstraal

Zoals bij grammofoonplaten worden ook bij optische schijven de gegevens op een spiraalvormig spoor opgenomen. Bij een CD leest de laser de schijf echter van binnenuit (inhoudstafel) naar buiten toe. Wanneer de CD wordt afgespeeld, schijnt een laserstraal op de verschillende ridges en landjes op een membraanlaag met de gegevens. Op de figuur rechts ziet u hoe de grijze gegevenslaag beweegt.

Tijdens het afspelen, daalt het aantal omwentelingen van de schijf van 500 naar 200 rmp (omwentelingen per minuut) om een constante leessnelheid aan te houden. De gegevens op de schijf worden door de terugkaatsingen van de laserstraal vanaf een foto-elektrische cel, omgezet in elektrische impulsen (de bitstroom).

Hoe werkt een CD?

Wanneer de laserstraal een “landje” raakt, wordt de straal op een foto-elektrische cel gereflecteerd. Wanneer deze een “ridge” raakt, ontvangt de fotocel slechts een zwakke reflectie. De foto-elektrische cel ontvangt dus reeksen lichtpulsen die overeenstemmen met de ridges en landjes op de schijf. Deze lichtpulsen vormen de basis voor de ‘digitale’ binaire gegevens. De omzetting van een zwak signaal in een 0 en van een in-focus signaal in een 1, zorgt voor een zuivere digitale weergave van de schijf zonder wijzigingen, storingen of degradatie.
Bij het afspelen van muziek converteert een D/A-Converter (omzetter van digitale gegevens in analoge gegevens; DAC) de reeksen stroompulsen (binaire codering) van een decimale codering naar een golfvorm, die vervolgens kan worden versterkt. Hoe langer de decimale codering, hoe beter de geluidskwaliteit. De huidige audio-CD standaard is 44.100 impulsen per seconde en 16-bits (decimale plaatsen) digitale woordlengte. Daarom klinkt een 24-bits systeem zoveel beter. Audio-DVD’s zijn ingesteld voor 24-bits EN 97.000 impulsen per seconde!

Mechanisme van de CD-speler

De laserpick-up leest de schijf langs de onderkant.
Dankzij dit optische scansysteem ontstaat er geen wrijving tussen de laserstraal en de schijf. Daardoor slijten de schijven nooit, hoe vaak ze ook worden afgespeeld. Toch dienen ze steeds voorzichtig behandeld. Krassen, vetvlekken en stof kunnen het licht immers tegenhouden of afbuigen waardoor een hele reeks impulsen wordt overgeslagen of vervormd. Dit probleem kan worden opgelost door tijdens de opname van de schijf een Cross Interleaved Reed Solomon Code (CIRC) toe te voegen. Dat is een foutencorrectiesysteem dat een aantal wiskundige berekeningen maakt en zo automatisch verloren of beschadigde informatie invoegt. Zonder dit correctiesysteem zouden er geen optische CD-spelers bestaan aangezien zelfs de kleinste trilling een storing in het geluid en beeld zou veroorzaken.

Wanneer de laserstraal een landje raakt, wordt al het licht gereflecteerd en produceert de cel stroom. Wanneer de laserstraal op een ridge schijnt, raakt de helft van het licht het bovenste vlak en de andere helft het lagergelegen oppervlak. Het hoogteverschil tussen de twee plaatsen bedraagt exact een kwart van de golflengte van de laserstraal, zodat de oorspronkelijke straal volledig wordt geëlimineerd door de interferentie tussen de straal die vanaf het schijfoppervlak wordt teruggekaatst en de straal die vanaf de ridge wordt gereflecteerd. De fotocel produceert geen stroom.
Er dient opgemerkt dat de uiteinden van de ridges worden gelezen als “1” en alle landjes en ridges als nullen; het in- en uitschakelen van de weerkaatsing staat dus voor 1 en de ongewijzigde toestand voor een reeks nullen. Aangezien geen twee 1-en naast elkaar kunnen worden geplaatst, wordt Eight to Fourteen Modulation (EFM) gebruikt om 8-bit gegevensbytes om te zetten naar 14-bit eenheden, waarin steeds minimum twee en maximum tien nullen tussen de enen staan. Daardoor zijn de pits/ridges en landjes die hen scheiden 3 tot 11 bits lang, niet meer of niet minder. Deze omzetting wordt hardwarematig gedaan aan de hand van een ROM opzoektabel. Om deze 14-bits eenheden aan elkaar te koppelen, worden 3 merge bits gebruikt zodat er geen ‘enen’ te dicht bij elkaar staan. In audio wordt de derde merge bit gebruikt om ervoor te zorgen dat de cumulatieve lengten van de landjes en ridges op lange termijn steeds gelijk zijn, zo niet ontstaat een laagfrequente component die de versterkers niet aankunnen. 8 data bits zijn dus eigenlijk 17 kanaalbits op de schijf, maar worden per conventie 16-bit genoemd.

Het scannen moet zeer nauwkeurig gebeuren omdat het spoor van de ridges 30 maal dunner is dan een mensenhaar. U ziet de ‘ridge’ als de donkere cirkel in bovenstaande figuur. Wanneer de laserstraal zich hierboven bevindt, ‘splitst’ het licht in tweeën, waardoor een zwak signaal ontstaat. Een audio CD bevat 20.000 sporen. De lens die de laserstraal op de schijf bundelt heeft een diepteveld van ongeveer 1 micron (micron= micrometer= een miljoenste van een meter). Een (compacte) schijf beweegt vaak 1 mm heen en weer tijdens het afspelen. Een flexibele regelaar houdt de lens op een afstand van +/- 2 micron van de ronddraaiende schijf. Om dezelfde reden is een foutloos trackingsysteem nodig. De complexe taak van het volgen van het spoor wordt gestuurd door een elektronisch servosysteem. Het servosysteem zorgt ervoor dat het spoor accuraat wordt gevolgd door de signaal output te meten. Als de output vermindert weet het systeem dat de lichtstraal “off track” is en stuurt het trackingsysteem deze terug naar de optimale positie.
Voor het correct volgen van de sporen gebruiken vele CD-spelers een scansysteem met drie stralen, gegenereerd door een laser. Een gepolariseerd prisma projecteert drie lichtspots op het spoor. De middelste straal wordt exact op het spoor gericht en de andere twee “controlestralen” wekken een signaal op om de laserstraal meteen te corrigeren als deze van het middelste spoor zou afwijken.

De digitale schijf

Een CD is een plastic schijfje van 1,2 mm dik en een diameter van 12 cm, met een zilverkleurig oppervlak dat het laserlicht weerkaatst. Een muziek-CD heeft een maximale speelduur van 74 minuten. Een CD bestaat uit verschillende lagen. Een eerste kunststof beschermlaag schermt de 8 triljoen microscopisch kleine pits af tegen vuil en beschadiging. Bovenop deze laag wordt het label gedrukt. Verder is er de reflecterende aluminiumlaag die de ridges bevat, en ten slotte heeft de schijf nog een doorzichtige drager waardoor de schijf eigenlijk wordt gelezen. Deze plastic drager maakt deel uit van het optische systeem. In mechanisch opzicht is een CD minder kwetsbaar dan een grammofoonplaat, maar dat wil niet zeggen dat hij geen zorgvuldige behandeling verdient.

De beschermlaag op de labelzijde is zeer dun: slechts 0,002 mm. Een onvoorzichtige behandeling of korrelachtig stof kunnen kleine krassen of barstjes veroorzaken, waardoor lucht de aluminiumlaag kan binnendringen. Op die plaats begint de laag dan onmiddellijk te oxideren. Het is ook aangeraden om de labelzijde van de CD, als deze vaak wordt afgespeeld, met een speciale, in de handel verkrijgbare folie te beschermen.
Een CD mag nooit gebogen worden en moet daarom voorzichtig uit zijn jewel case worden gehaald. Zelfs de kleinste doorbuiging veroorzaakt barstjes door de ontstane spanning. Het aluminium raakt dan vervormd waardoor sommige ridges geblokkeerd raken. Daardoor is in deze zone altijd een foutencorrectie nodig, wat de uiteindelijke geluidskwaliteit beïnvloedt.
De reflecterende zijde van de CD is de zijde die wordt gelezen. Men heeft wel eens de neiging om de CD met de reflecterende zijde naar boven in de speler te plaatsen. De meest kwetsbare zijde is echter niet de reflecterende zijde, maar de labelzijde. Op de labelzijde werd immers de reflecterende laag met ridges uitgedampt. De gevoelige laag op de reflecterende zijde wordt beter beschermd dan de laag aan de labelzijde. Daarom is het beter om de CD’s met de reflecterende zijde naar onder te bewaren. Het beste wordt een CD in een doosje of jewel case bewaard, waarin deze aan de binnenste rand stevig vastzit.
Schrijf nooit op de labelzijde, zelfs niet met een viltstift, want de inkt kan de dunne beschermlaag binnendringen en de aluminiumlaag aantasten.

Krassen op CD’s en CD-ROMs

Er komen gemakkelijk krassen op CD’s en daarom reinigt u ze beter niet met eender welk stukje stof. Cd’s moeten radiaal gereinigd te worden: niet met de groeven mee, maar van de binnenzijde naar de buitenzijde dwars over de groeven. Als een vlek, hoe klein ook, op de CD achterblijft en langs de groeven loopt gaat veel informatie verloren. Daarom is het aangeraden om een speciaal reinigingssysteem voor CD’s te gebruiken, dat werkt met een borstel die loodrecht op de lengterichting van de groeven ronddraait.
Veel mensen denken dat de digitale CD volledig digitaal wordt gemaakt, maar dat is niet altijd het geval. Veel CD’s worden gemaakt op basis van een analoge master tape die wordt bewaard in de bibliotheek van de platenmaatschappij, en vroeger werd gebruikt om grammofoonplaten te persen. De kwaliteit van een CD die op basis van een analoge tape werd gemaakt, kan verbazingwekkend goed zijn. Een CD die digitaal werd opgenomen, bewerkt en nagesynchroniseerd, klinkt daarom niet beter dan een CD geproduceerd met een of twee analoge opnamefasen.
Om aan te geven welke fasen op welke manier werden verwerkt, gebruikt men een drielettercode. Deze letters staan voor: de opname, de montage/mixproces en de nasynchronisatie of dubbing. Deze worden in een rechthoekje op de CD en/of op het ingesloten booklet gedrukt. Er zijn drie mogelijkheden: DDD (volledig digitale CD), ADD (analoge opname, digitaal verwerkingsproces en nasynchronisatie) en AAD (analoge opname en verwerking en digitale nasynchronisatie). Veel CD’s hebben een ADD- of AAD-indicatie. Dat wil wel niet zeggen dat ze van slechtere kwaliteit zijn dan DDD CD’s.

naar boven

Email Share