Hvordan avleses og dekodes CD-platen?

K

knutinh

Guest
INNLEDNING
Som et ledd i min personlige kampanje for å lage lettfattelig men samtidig objektiv informasjon tilgjengelig på dette forum har vi nå kommet til CD-mediet. Elsket, omdiskutert og forhatt i audiofil-kretser?

Jeg vil starte med å si at dette ikke er noe jeg har studert grundig. Men det er utrolig hva man kan plukke opp på nettet og i forum som dette. Hovedmotivasjonen min for å tilbringe såpass mye tid på dette forum er å lære av andre, og prisen for det er selvsagt å bidra selv.

Denne posten består således ikke av ny og grensesprengende informasjon, men "oppgulp" som jeg har copy & pastet fra forumet og nettet og sånn ymse. I den sammenheng vil jeg anbefale to kilder: www.wikipedia.org og www.howstuffworks.com . På hver sin måte kan disse to tilby utrolig mye informasjon for de av oss som er generelt nysgjerrige, uansett om man vil grave seg ned i teori eller bare ha en kjapp oversikt.

http://en.wikipedia.org/wiki/CD
http://en.wikipedia.org/wiki/Cross-Interleaved_Reed-Solomon_Coding
http://en.wikipedia.org/wiki/Eight-to-Fourteen_Modulation
http://electronics.howstuffworks.com/cd.htm

Det finnes mange "hifi-myter" rundt prosessen fra studio leverer fra seg et produkt som via mastering-studio blir presset til CD, som går inn i CD-spilleren og leverer et audio-signal enten analogt eller digitalt på s/pdif. Det kan virke som om mange av tipsene er avledet av "common sense" fra tida da LP-plate var den eneste leverandøren av høy kvalitets lyd i heimen.

På mange måter er en CD-spiller mer sammenlignbar med en PC enn med en platespiller. Koblingen til komplisert fysikk blir "abstrahert bort" ved å flytte på logiske signaler som '1' og '0' i stedetfor analoge spenningsnivåer. Nå skal vi ikke se bort ifra windows-jævelen som har en lei tendens til å dukke opp akkurat når man skal til å lagre et langt word-dokument og fjerne ethvert håp om å få lagret fila =)

Detaljene rundt fysikken i en CD-spiller skulle være godt dekket av linkene i toppen, men vi vil nå anta at laser og avlesing fungerer optimalt, og at vi er i stand til å lese data fra en roterende CD.


Spørsmål man kanskje da vil stille seg er: Hva om det er skitt på plata? Hva om de "onde plateselskapene" har spart penger og lagd unøyaktige CD-pressinger? Hva om en '1' blir til en '0'? Hva om plata går ujevnt slik at datatakten varierer?

Informasjonsteorien kommer og redder dagen :)
TEORI
EFM (Eight-to-Fourteen Modulation) bruker 14 bit for å lagre 8 lyd-bits. Grunnen til dette er først og fremst praktiske hensyn til avlesning som ikke takler en veldig lang rekke av bare 0-ere f.eks for å tracke sporet korrekt, og for å kunne synkronisere seg.

CIRC (Cross-Interleaved Reed-Solomon Coding)
Ved å legge 1 paritetsbyte (1 byte = 8 bits) til hver 3 databyte kan man oppdage og beskytte seg mot både tilfeldige feil, og såkalte "burst error", altså et kort øyeblikk hvor alle bits er feil. I tillegg "interleaves" dataene. Dette vil si at de spres ut på et stort område slik at en lokalisert feil (f.eks en ripe) skal spres ut i tid. Hva betyr dette i praksis?

Opptil 3500bits kan være korrupte, og systemet vil kunne erstatte disse med helt korrekte data. Altså vil datastrømmen inn til D/A konverter være akkurat som om ingen feil hadde skjedd. Dette tilsvarer en stripe på 2.5mm i leseretningen.

Opptil 12000bits kan være korrupte, og systemet vil oppdage at de er korrupte, men det er ikke mulig å fikse problemet. Det er da opp til produsenten hvordan han vil maskere eller interpolere feilen etter beste evne. Dette kan gi hørbare knepp, klikk eller lignende. Dette tilsvarer en stripe på 8.5mm i leseretningen.

Over 12000 bits er den feilkorrigerende koden maktesløs, men da er vi i så alvorlig uføre at det sannsynligvis er vanskelig å tracke sporet korrekt, og avspilling stopper eller store feil kommer i lydstrømmen.

Skal vi ta ordene til en halvstudert teoretiker på det, eller skal vi ha noen grafer?
MÅLINGER

En Cd-plate som har blitt utsatt for 5 fysiske riper og en svart område skravert med tusj ble testet på forskjellige drivverk. Så ble differansen mellom referanse-fila og avspilt/ødelagt CD tatt, og plottet som dB feil (6 dB pr rute) som funksjon av tid(1 min pr rute). - uendelig dB er da ingen feil (referanse = test-cd), mens 0 dB (den sorte tykkere linja) antyder en veldig stor instantan feil. Under ser vi resultatet for en vanlig HK cd-spiller. Vi ser at den må jobbe veldig hardt for å "gjette seg til" (interpolere) data den ikke får lest som er skjult av svart tusj, men mye av tida har den fremdeles et signal til støyforhold som ikke er milelangt unna en kassett-spiller. Og dette er når data ikke kan leses.


"..My HIFI (standalone) CD-Player Harman/Kardon HD760, music was extracted using SPDIF. It has also quite good error correcting features (but is only extracting single speed!), but finally the error hiding is not very good. But I like the player not because of means of error correction.."

Til sammenligning en plextor på 4x speed:

De få "støy-burstene" som er igjen er på under 60dB og sannsynligvis ikke hørbare.

Merk at dette er et lite eksperiment jeg ikke har stått for selv, på en enkelt (og svært ødelagt CD) og med noen få drivverk. Jeg synes dog at det er et nyttig og håndfast alternativ til synsing. Jeg ble litt overrasket over den store forskjellen.  

LYTTETEST
Ivar Løkkens famøse lyttetest på dette forum kan også gi innsikt i problemstillingen.
http://www.hifisentralen.no/cgi/yabb3/YaBB.cgi/YaBB.cgi?board=div54;action=display;num=1103185900


"..Som vi her ser er det visse utslag, men sammenligner man de med standardavvikene for datasettene er det helt klart at testen ikke har greid å påvise kvalitative forskjeller mellom noen av sporene. Dette understrekes også av at forskjellen mellom orginalene er større enn forskjellen fra ene orginalen til det sporet som fikk lavest snitt av alle. Figuren viser at alle spor er godt innenfor ett standardavvik fra snittet til orginalene.

Testen har ikke avslørt noen kvalitativ degradering i noen av sporene.."

Min fortolkning av dette er at en 4.generasjons kopi av CD ikke påvirket reell lyttekvalitet i hverken positiv eller negativ retning for akkurat dette eksempelet.

lyttetest2
Denne omhandler bruken av glyserol for å bedre lyden på CD-plater. Merk at det sannsynligvis ikke er noen skikkelig blindtest.
http://www.hifisentralen.no/cgi/yabb/YaBB.cgi/YaBB.cgi?board=hifi1;action=display;num=1138893165
"For noen uker tilbake ble det nevnt en tweak som etter sigende skal hjelpe mot den "dølle" lyden enkelte mener CDer får etterhvert. Jeg har foretatt en liten uformell test av denne tweaken, etter den oppskriften som ble gitt..

..Hverken jeg eller mine medelever var i stand til å detektere noen forskjell på de to sporene (jeg fortalte dem ikke om bakgrunnen til lytteforsøket). Ved visuell inspeksjon av CDen, så det ikke ut som om glyserolen hadde hjulpet noe på de få ripene som var på CDen heller. "Tweaken" er billig og tilsynelatende helt ufarlig, men også fullstendig unødvendig så langt jeg og mine medelever kan høre.."



mvh
Knut

Andre tråder på hifisentralen som er interessante for temaet:

http://www.hifisentralen.no/cgi/yabb/YaBB.cgi/YaBB.cgi?board=hifi1;action=display;num=1136983864

http://www.hifisentralen.no/cgi/yab...rd=hifi1;action=display;num=1135207687;start=

board=hifi1;action=display;num=1135207687;start=0
 

Audiomix

Bransjeaktør
Ble medlem
05.07.2004
Innlegg
11.436
Antall liker
2.459
Sted
Kongsberg
Torget vurderinger
18
Dette med glyserol setter jeg i avdelingen for lurium.
Ville det ikke være mulig å dokumentere virkningen av alle slike mer eller midre gode påfunn på samme måte som når en tester hvor godt en spiller takler og korrigerer for fysiske feil og skader?
Enhver påføring av "lurium" på en CD plasserer jeg i samme kategori som skader. Som å smøre noe på optikk. Det gir en virkning, men til det dårligere i forhold til originalt.
 
K

knutinh

Guest
Dette med glyserol setter jeg i avdelingen for lurium.
Ville det ikke være mulig å dokumentere virkningen av alle slike mer eller midre gode påfunn på samme måte som når en tester hvor godt en spiller takler og korrigerer for fysiske feil og skader?
Enhver påføring av "lurium" på en CD plasserer jeg i samme kategori som skader. Som å smøre noe på optikk. Det gir en virkning, men til det dårligere i forhold til originalt.
Testen jeg har vist over er laget vha et program som er tilgjengelig på http://www.exactaudiocopy.de/ og den burde fungere absolutt like bra uansett hvilket lurium man tester =)

Det blir påstått at enkelte typer lurium påvirker utklokkingen av samples fra D/A eller spdif, og det vil isåfall ikke nødvendigvis komme fram i denne testen (som er en ren bit-for-bit sammenligning).

mvh
Knut
 

Audiomix

Bransjeaktør
Ble medlem
05.07.2004
Innlegg
11.436
Antall liker
2.459
Sted
Kongsberg
Torget vurderinger
18
Det blir påstått at enkelte typer lurium påvirker utklokkingen av samples fra D/A eller spdif, og det vil isåfall ikke nødvendigvis komme fram i denne testen (som er en ren bit-for-bit sammenligning).

mvh
Knut
Hvordan påvirke da?
 
K

knutinh

Guest
Hvordan påvirke da?
På alle mulige måter, alt etter hvilken tilhenger man spør.

Min mening er at siden bit-for-bit sammenligninger er så enkle å gjennomføre, har "voodo-bransjen" måttet se på andre plausible mekanismer for å forklare påstått hørbar effekt. En fristende vei da er å påstå at jitter reduseres, men at dette selvfølgelig ikke kan måles i en bit-for-bit sammenligning siden cd-rom driven da effektivt reklokker signalet.

-k
 

KW

Hi-Fi freak
Ble medlem
30.11.2002
Innlegg
6.383
Antall liker
364
Sted
Bærum
Torget vurderinger
1
Hei!
Flotte initiativ knutinh :)
Jeg lurer litt på hvor informasjonen lagres når (mens?) en "brenner" en cd i EAC ?
Jeg har ikke EAC, men lurer likevel ;)

Mvh.KW
 
K

knutinh

Guest
Hva mener du?

Mener du hvorvidt data mellomlagres i ram eller på harddisk når man gjør en 1:1 cd-kopi?

Det er jeg ikke helt sikker på. Mener du at det ville gjøre noen forskjell?

-k
 

KW

Hi-Fi freak
Ble medlem
30.11.2002
Innlegg
6.383
Antall liker
364
Sted
Bærum
Torget vurderinger
1
Hva mener du?

Mener du hvorvidt data mellomlagres i ram eller på harddisk når man gjør en 1:1 cd-kopi?

Det er jeg ikke helt sikker på. Mener du at det ville gjøre noen forskjell?

-k
Hei!
Jeg mener det du riktig antyder (tror jeg spør om)
Ram eller harddisk.
Jeg aner ikke om det eventuelt skulle gjøre noen forskjell, men det dukket bare opp i en samtale med en kollega som ikke visste akkurat det (eller hvor det "mellomlagres")

Mvh.KW
 
K

knutinh

Guest
Hei!
Jeg mener det du riktig antyder (tror jeg spør om)
Ram eller harddisk.
Jeg aner ikke om det eventuelt skulle gjøre noen forskjell, men det dukket bare opp i en samtale med en kollega som ikke visste akkurat det (eller hvor det "mellomlagres")

Mvh.KW
Jeg ville tippe at den i utgangspunktet lagres i ram dersom du ikke har sjekket noen opsjon for å kunne brenne en ekstra kopi. Det høres naturlig ut at de prøver å synkronisere avspiller og brenner. En annen ting er at windows bruker swap-fil for å øke minnet virtuelt og dermed er det ikke så lett å forutse (i alle fall for oss som ikke kjenner windows-arkitekturen i detaljer).

Hvis du i dag er plaget med at filer blir korrupterte når du lagrer dem til disk tror jeg at dette kan være interessant. Hvis du som de fleste av oss har bitfeilrate på 10^-n der n er et temmelig stort tall, så ville jeg ha brukt hjernecellene mine på mer givende aktiviteter :)

-k
 

KW

Hi-Fi freak
Ble medlem
30.11.2002
Innlegg
6.383
Antall liker
364
Sted
Bærum
Torget vurderinger
1
Hei!
Som du sikkert har fått med deg, så bruker ikke jeg hjernecellene (mine) for mye på slikt i det hele tatt::)
Jeg er mer av "brukertypen" lytter og ser :)
Likvel så prøver jeg en gang i blant å bruke de  til også slikt ;)
Dette var kun noe jeg lurte litt på fordi det dukket opp i en diskusjon med en kollega bl.a. fordi jeg før ikke ante at det ikke var 1:1 copy på brenneprogrammet i iTunes.
Jeg har ikke EAC en gang, men mulig det kan være en fordel, når det en gang i fremtiden kan bli aktuelt for meg med "harddiskgjengivelse" via en dac?

Mvh.KW
 

Cobra2

Hi-Fi freak
Ble medlem
26.02.2003
Innlegg
4.499
Antall liker
625
Sted
Stavanger
Torget vurderinger
75
Det bør nevnes at CD-avlesingen ikke er digital...
I farten, uten å ha kontrollert minne-banken, er "pit"-lengdene oppdelt i (ca.) 9 forskjellige lengder. Det gir (for meg, langt på natt) endel mer variasjon enn binært...

"The information on a standard CD is encoded as a spiral track of pits moulded into the top of the polycarbonate layer. (The areas between pits are known as lands.) Each pit is approximately 100 nm deep by 500 nm wide, and varies from 850 nm to 3.5 μm long. The spacing between the tracks is 1.6 μm."

Etter fornuftig tankegang, og erfaring, tilsier dette at en må anse avlesningen som ANALOG !!!!
Derfor (bl.annet) er det forskjell på lasere og drivverk....

Arne K
 

ha_ha

Hi-Fi entusiast
Ble medlem
18.08.2004
Innlegg
120
Antall liker
0
Det bør nevnes at CD-avlesingen ikke er digital...
I farten, uten å ha kontrollert minne-banken, er "pit"-lengdene oppdelt i (ca.) 9 forskjellige lengder.  Det gir (for meg, langt på natt) endel mer variasjon enn binært...

"The information on a standard CD is encoded as a spiral track of pits moulded into the top of the polycarbonate layer. (The areas between pits are known as lands.) Each pit is approximately 100 nm deep by 500 nm wide, and varies from 850 nm to 3.5 μm long. The spacing between the tracks is 1.6 μm."

Etter fornuftig tankegang, og erfaring, tilsier dette at en må anse avlesningen som ANALOG !!!!
Derfor (bl.annet) er det forskjell på lasere og drivverk....

Arne K
En annen erfaringsbasert fornuftig tankegang er denne:

Hvis cd-platen roterer med konstant (vinkel-)hastighet   pitlengden være størst ytterst og minst innerst for å få samme varighet for en gitt 'bit'. Det gjør ikke nødvendigvis avlesningen mer analog utover det som allerede er et analogt, men mer eller mindre trinnvis signal fra en fotodetektor.

Lagt til: Nå leste jeg nettopp Wikipedia-artikkelen over. CD bruker konstant lineær hastighet (i motsetning til LPer som bruker konstant vinkel-hastighet). Argumentet over er derfor ikke helt gyldig for CD. Avlesningen er allikevel ikke mer analog utover det som allerede er et analogt, men mer eller mindre trinnvis signal fra en fotodetektor. Det er kodiingen av bits (i form av overganger mellom groper og hauger som dikterer man trenger et lite -diskret- utvalg av groplengder - etter hva jeg kan skjønne av Wikipedia over.


- Harald
 

Zerostat

Hi-Fi freak
Ble medlem
25.06.2003
Innlegg
3.645
Antall liker
925
Sted
Viken
Torget vurderinger
69
Jeg kjenner tre hifipersoner ink meg selv som syns at Audience Illuminator virker. Hva skags stoff dette er vet jeg ikke, men vi er enige om at lyden virker mer luftig etter behandlig!
 
K

knutinh

Guest
Det bør nevnes at CD-avlesingen ikke er digital...
I farten, uten å ha kontrollert minne-banken, er "pit"-lengdene oppdelt i (ca.) 9 forskjellige lengder.  Det gir (for meg, langt på natt) endel mer variasjon enn binært...

"The information on a standard CD is encoded as a spiral track of pits moulded into the top of the polycarbonate layer. (The areas between pits are known as lands.) Each pit is approximately 100 nm deep by 500 nm wide, and varies from 850 nm to 3.5 μm long. The spacing between the tracks is 1.6 μm."

Etter fornuftig tankegang, og erfaring, tilsier dette at en må anse avlesningen som ANALOG !!!!
Derfor (bl.annet) er det forskjell på lasere og drivverk....

Arne K
Verden er analog - i alle fall så lenge vi snakker om macro-nivå.

Jeg har ikke skrevet at det ikke er forskjell på drivverk, derimot har jeg vist to grafer som objektivt demonsterer to forskjellige drivverks evne til å lese ødelagte CD-er...

Digitale systemer frir seg fra kompleksiteten i den reelle analoge verden ved å innføre en fortolkning av virkeligheten som er diskret. Hvis en 1-er er en 1-er så skiller ikke spilleren mellom hvorvidt det egentlig var 0.9V eller 1 V.

mvh
Knut
 
Topp Bunn