При считывании информации с компакт диска, CD-ROM используется множество оптических явлений, включая поляризацию света и дифракционные решетки. К примеру, в считывающей головке устанавливается трехлучевая система автофокусировки, при помощи которой лазер точно позиционируется на спиральной дорожке диска, а также на правильном расстоянии от самого диска. Необходимо также отметить, что поскольку свет распространяется в поликарбонате медленнее, чем в воздухе, длина волны лазера в CD-ROM близка к 500 нм.

При воспроизведении, компакт-диск, с записанными на него данными, вращается с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocity - CLV), при которой скорость дорожки относительно воспроизводящей головки приблизительно равна 1.25 м/с. Система стабилизации скорости вращения поддерживает ее на таком уровне, чтобы обеспечить скорость считанного цифрового потока равной 4.3218 Мбит/с, поэтому в зависимости от длины питов и промежутков действительная скорость может изменяться. Угловая скорость диска при этом изменяется от 500 об/мин при чтении самых внутренних участков дорожки до 200 об/м на самых внешних.

Для считывания информации с диска используется полупроводниковый лазер с длиной волны около 780 нм (инфракрасный диапазон). Луч лазера, проходя через фокусирующую линзу, падает на отражающий слой, отраженный луч попадает в фотоприемник, где происходит определение питов и промежутков, а также проверка качества фокусировки пятна на дорожке и его ориентации по центру дорожки. При нарушении фокусировки происходит перемещение линзы, работающей по принципу диффузора громкоговорителя (voice coil - звуковая катушка), при отклонении от центра дорожки - перемещение всей головки по радиусу диска. В сущности, системы управления линзой, головкой и шпиндельным двигателем в приводе являются системами автоматической регулировки (САР) и находятся в режиме постоянного слежения за выбранной дорожкой.

Полученный от фотоприемника сигнал в коде 8/14 демодулируется, в результате чего восстанавливается результат кодирования с добавленными субкодами. Затем производится отделение субкодных каналов, деперемежение и декодирование на двухступенчатом корректоре (C1 - для одиночных ошибок и C2 - для групповых), в результате чего обнаруживается и исправляется большая часть ошибок, внесенных нарушениями при штамповке, дефектами и неоднородностью материалов диска, царапинами на его поверхности, нечетким определением пита/промежутка в фотоприемнике и т.п. В итоге поток "чистых" звуковых отсчетов направляется на ЦАП для преобразования в аналоговую форму.

В звуковых проигрывателях после корректора имеется также интерполятор различной сложности, приближенно восстанавливающий ошибочные отсчеты, которые не удалось исправить в декодере. Интерполяция может быть линейной - в простейшем случае, полиномиальной или с использованием сложных гладких кривых.

Для выполнения деперемежения любое CD-читающее устройство имеет буферную память (стандартный объем - 2 Кб), которая заодно используется для стабилизации скорости цифрового потока. Для декодирования может использоваться несколько различных стратегий, в которых вероятность обнаружения групповых ошибок обратно пропорциональна надежности их коррекции; выбор стратегии отдается на усмотрение разработчика декодера.

Такой способ записи и хранения информации, практически исключает искажения исходной информации и обеспечивает точность и высокое качество воспроизведения.

2 ОПИСАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ CD-ROM

Изготавливаются компакт-диски по определенной технологии. Технология включает в себя изготовление мастер диска, который будет затем последовательно копирован на остальные диски. Мастер диск изготавливается со вспомогательной разметкой (pregroove) в которой закодирована временная сетка (ATIP - Actual Time In Pregroove, действительное время по разметке), которая одновременно служит и для разбивки диска на кадры (блоки), и дополнительная информация о диске - коды, рекомендуемые значения скорости вращения и мощности записывающего лазера. Разметка используется для нахождения служебных и пользовательских областей диска и для облегчения слежения за информационной дорожкой в процессе записи. При считывании слежение производится, как обычно, по записанной информационной дорожке.

Кроме этого, диск содержит две служебные области: PCA (Power Calibration Area - область калибровки мощности) и PMA (Program Memory Area - область памяти программы), расположенные внутри от "официального" радиуса начала записи. PCA используется для выбора оптимальной мощности лазера перед каждой записью, а PMA - для временного хранения служебной информации в случае записи одной сессии в несколько приемов.

CD-ROM Drive – это сложное электронно-оптико-механическое устройство для считывания информации с лазерных дисков. Состоит из платы электроники (иногда двух и даже трех плат – схема управления шпинделем и усилитель оптоприемника отдельно), шпиндельного узла, оптической считывающей головки с шаговым двигателем для ее перемещения и механики загрузки диска. Основные компоненты CD-ROM приведены на рис. 2.1.

Шпиндельный двигатель служит для вращения диска с постоянной линейной или угловой скоростью (CLV - Constant Linear Velocity, CAV - Constant Angular Velocity). Это очень важная деталь привода, от двигателя зависит скорость и качество считывания дисков, и такой немаловажный показатель, как уровень шума привода. Иногда, из-за небольших неточностей при изготовлении или сборке двигателя, поверхности ротора и статора могут соприкасаться друг с другом. Эта ситуация может возникнуть также из-за износа опорных подшипников шпиндельного двигателя. В этом случае может возникнуть ощутимый шум и вибрация, которые могут повлиять на качество считывания информации. Но чаще всего претензии к качеству приводов бывают необоснованными, некачественные контрафактные диски, особенно китайского производства, очень плохо читаются, неточность их геометрических форм вызывает заметную вибрацию и шум. Дорожка сигналов записанных на диске, должна перемещаться относительно оптической считывающей головки с постоянной скоростью, поэтому необходимо, чтобы двигатель обеспечивал различные угловые скорости вращения диска, в зависимости от положения оптической головки. Когда головка располагается над внешним краем диска, его угловая скорость минимальна, чем ближе оптическая головка перемещается к центру диска, тем с большей скоростью он вращается. Кроме того, при поиске нужных фрагментов диск может вращаться с намного большей скоростью, чем при считывании сигналов. Но существуют приводы CD-ROM, в которых диск вращается с постоянной угловой скоростью. Все это требует от современных шпиндельных двигателей хороших динамических характеристик. Он используется не только для разгона, но и для торможения диска. При этом он испытывает большие динамические нагрузки. Чтобы двигатель, а соответственно, и привод, были долговечными и надежными, к конструкционным материалам, используемым для его изготовления, предъявляются повышенные требования.