1.3 VCD/DVD机的工作信号流程

1.3.1 光盘信息的记录和读取流程

光盘信息的记录和读取流程如图1-18所示。

光盘信息记录时，将表示信息的脉冲信号变成光盘上的坑槽（或等效坑槽），而播放的过程则是读取光盘信息的过程。不同的光盘（CD、VCD、DVD）在记录前的信号处理方法是不同的，因而不同的光盘在读取后的还原处理也是不同的。不论是何种光盘，都是利用激光头来拾取光盘信息的，首先进行伺服预放处理，放大激光头输出的信息，同时将聚焦误差和循迹误差信号检出。然后在数字信号处理电路中进行EFM解调、去交叉交织、纠错等处理，然后在A/V解码电路中进行解压缩处理。最后视频信号经解码和D/A转换后变成模拟信号输出，音频信号经D/A转换和卡拉OK电路处理后也变成模拟信号输出。

1.3.2 数字信号的提取和处理流程

下面以东鹏VCD—970A型为例，介绍一下VCD机的工作信号流程。图1-19所示为该机的电路方框图。

东鹏VCD—970A型的激光头组件采用的是飞利浦全息光学方式，其中设有5个光敏二极管D1～D5。当播放VCD光盘时，5个光敏二极管的输出分别送到伺服预放电路U18中。5个光敏二极管的信号在U18中分别进行放大，并取中心的3个光敏二极管D2、D3、D4输出信号之和为RF信号，由U18的⑨脚输出RF信号，然后送到数字信号处理电路U16（SAA7345）中进行数字处理。由U18的⑩脚输出的RF信号送到RF包络检测电路中，该电路的输出信号送到U15中。RF信号在DSP中进行EFM解调、去交叉交织处理和纠错处理，然后由（19）、（20）、（21）脚输出数据、左右时钟和位时钟信号，送往音频、视频解压缩电路。

1.3.3 伺服信号的处理流程

记录到光盘上的信息是由光盘上从内圆到外圆螺旋形排列的一系列坑槽表示的。光盘旋转时，激光头发出的光束必须准确地投射到光盘的信息纹上，而且激光束的聚焦点必须在光盘的信息面上，这样激光头才能正确地读出光盘上所记录的信息。

伺服电路的主要作用是通过检测聚焦误差和循迹误差来自动控制激光头中的聚焦线圈和循迹线圈，使激光束不偏离光盘上的信息纹。因此，只有伺服系统正常工作，才能保证激光头正确地读取光盘上的信息。

在光盘旋转时，由于机械误差和光盘定位间隙的存在，会使光盘不可避免地出现较大幅度的偏摆现象，因此，在伺服电路中会设有聚焦误差和循迹误差的检测和处理电路。

伺服电路通过对误差的检测和处理，形成聚焦线圈和循迹线圈的控制信号，此信号送到驱动电路中，由驱动电路转换成驱动线圈的电流。当机器工作时，光盘与激光头之间不断地出现误差，伺服电路就会不断地将误差转换成驱动电流去驱动线圈。聚焦线圈和循迹线圈是与激光头组件的物镜制作在一起的，如图1-20所示。线圈在磁场中移动就可以纠正光盘与激光头之间出现的误差。误差不断地产生，伺服电路不断地产生控制信号，这样就构成了一个动态的自动控制环路，误差被控制在允许的范围之内，伺服系统就处于同步锁定的状态。

光盘是由主轴电动机的驱动而旋转的，激光头组件在读取光盘上的信息时，要求光盘信息纹与激光头组件之间的相对运动有一个恒定的线速度。这样，就要求在输出光盘上的信息时，光盘的角速度必须是变化的。在输出光盘上信息的过程中，激光头组件在进给电动机的驱动下由内圆向外圆移动。激光头组件的移动与主轴电动机的驱动有一定的关系，即光盘每旋转一周，进给机构就使激光头组件向外移动一个信息纹的间隔（约1.6µm）。为了实现上述运动，伺服系统中还设有主轴电动机伺服电路和进给电动机伺服电路。

主轴电动机伺服电路的功能是通过对光盘输出信息中同步信号的检测来获得误差信号，再将同步信号的误差转换成驱动控制信号，改变主轴电动机的转矩，从而实现旋转误差的纠正。

进给电动机的驱动是由伺服电路根据系统控制电路的指令进行控制的。进给电动机驱使激光头的移动是与主轴电动机协调一致的。

东鹏VCD—970A型的伺服处理电路是U19（TDA1301），激光头中光敏二极管D1～D5的信号经U18（TDA1302）放大后分别送到U19（TDA1301）中，在U19（TDA1301）中取D2～D3之差值作为聚焦误差信号。经数字伺服处理后转换成聚焦线圈的控制信号，由(23)脚输出聚焦线圈控制信号，再经U21（TDA7073）放大后去驱动聚焦线圈。

在U19（TDA1301）中取D1～D5之差值作为循迹误差信号，经数字处理后分别形成循迹线圈控制信号和进给电动机控制信号由(22)脚输出循迹控制信号，再经U21放大后，去驱动循迹线圈，由(24)脚输出进给电动机控制信号，再经U20放大后去驱动进给电动机。

主轴电动机伺服是在数字信号处理电路U16（SAA7345）之中，在CD DSP电路中通过对同步信号的检测得到主轴电动机的转动误差，经主轴伺服处理后转换成主轴电动机的驱动信号由U16(22)、(23)脚输出，经伺服驱动电路U20（TDA7073）放大后去驱动主轴电动机。

在U18（TDA1302）中还设有激光二极管供电电路（APC），由U19②脚的信号加到U18的⑦脚，(16)脚输出电压控制信号，为激光二极管供电。设在激光头中的激光功率检测二极管的检测信号反馈到U18（TDA1302）的(17)脚，(14)脚设有反馈微调电位器，可微调给激光二极管的供电电流。

1.3.4 音频/视频信号的解码处理流程

音频/视频解压电路是将VCD机的数字信号处理电路（DSP）输出的数字音频、视频信号，进行解压缩处理，最后还原出模拟的音频、视频信号。

东鹏VCD—970A型的解码芯片采用OTI207（U8），解压缩处理和视频编码电路如图1-21所示。来自CD机芯DSP电路的数字信号分别为数据（SDATA）、位时钟（BCK）和LR时钟（LRCK），此外还有误差标志信号C2PO和预加重标志信号。经解压缩处理后视频数字信号送到视频编码器BT866，视频数字信号是一种数字分量信号，分量信号是由亮度分量（Y）和色差分量（U/V）组成的，即P1XD〔15：0〕，此外还有行、场同步信号和时钟信号。

数字视频信号在BT866（U10）中进行编码，然后再经D/A转换器输出视频模拟信号，即复合视频信号和亮度、色度信号。

U11为屏上显示电路，它在系统控制微处理器（U1）的控制下产生字符信号，然后送到视频编码电路中，并可以叠加到视频信号中去。

MPEG解压缩处理电路对音频信号解码后，由⑨、⑩、(12)脚输出数字音频信号。

经解压处理后的音频数字信号经音频接口电路送到卡拉OK数字处理电路U22（YSS216B），音频数字信号在U22（YSS216B）中进行音频D/A转换，将数字音频信号还原成原来的模拟音频信号，还原后的模拟音频信号便送到输出电路板进行输出。在输出电路板上设有滤波电路和混合电路，它将MIC（话筒）信号放大后送到YSS216B中形成回音信号，与D/A转换器输出的光盘伴音混合形成具有卡拉OK效果的音频信号，混合后的音频信号经U5输出，音频信号处理电路如图1-22所示。

VCD的数字信号是按照帧编码的格式来编制的。所谓帧编码就是将图像的数据和伴音数据分成许多小段，在每一段数据段的前面加上同步信号，在每一段数据段的后面加上代表播放时间的分秒信号（称为Q子码）和用于纠错的编码，这样就构成了一个完整的数据帧。许多这样的数据帧就组成一个数据包，由于图像数据量比伴音数据量大，故将十多个图像包搭配一个声音数据包。为了区别数据包的性质，在数据包的前面还加有识别用的编码，此编码被称之为标头或头码。VCD的数据就是这样一段一段地记录在光盘上的。

数字信号处理电路的作用是把数据串帧编码中不同内容的数据取出来，例如：把同步头提取出来送到主轴伺服电路中；把代表时间的子码信息提取出来送给CPU，为CPU提供播放信息（同时也送到面板上的显示板上进行曲目和分秒显示）；将代表声音和图像的数据分离出来送到MPEG解码电路。由于数据是按帧编码一段一段地传送的，所以需要使用存储器（SRAM）把数据积累起来再连续读出，成为连贯的数据。

当播放CD光盘时，帧编码中只有音频数字信号，此信号经数据开关直接送到音频D/A转换器中，将数字信号变为模拟信号，经音频放大后送到喇叭中变为声波。当播放VCD光盘时，DSP输出的是MPEG数据包，送到MPEG解码器后，首先进行系统解码，即解码器先对数据包的标头码进行识别，判明是图像数据还是声音数据，再按类分别送到解码器中的图像解码器或声音解码器中。

图像解码器按照MPEG编码的规则，先从数据包中寻找信息量最大的画面称为全帧图像或帧内画面（I画面），它代表场景的背景和人物主体。I画面解码是将编码时进行了帧内冗余压缩的内容重新恢复到压缩前的情况，成为完整的画面，并存入存储器中备用。再将相隔几幅的另一个I画面找出来并解码，然后再对这两个I画面之间的数个相邻画面（差图像）进行解码。这些画面是可以根据I图像进行预测的，其中有单向预测图像，被称为P画面；还有双向预测的图像，被称为B画面。这些可预测的图像中主体和背景图像数据都被压缩，只保留图像主体的运动矢量和位置参数。解码器中的运算器可以根据前后两个I画面的完整数据和B、P画面的移动参数，重新计算出B、P画面的全部数据，从而得出完整的B、P画面，也存入存储器中。由上可见，MPEG编码和传送图像的前后顺序与真实播放顺序不同，是按1，4，2，3，7，5，6，10，8，9……的顺序。那么如何保证播放时能有正确的顺序呢？在编码时，在每帧图像数据的头码中就编有代表播放时序的演示时标（PTS），不仅图像有，与该图像同时的声音数据也有相同的PTS。在播放时，控制微处理器就会按照PTS的时间顺序在缓冲存储器中将相同PTS的图像和声音读出，并同时播放，这样既保证了播出的顺序正确，不会因编码时次序颠倒而产生混乱，并且保证了声音和图像之间的同步。

1.3.5 VCD/DVD机的系统控制电路

VCD机是在控制电路的指挥下进行工作的，而控制电路是以微处理器为核心的自动控制电路，它在工作时接收人工操作键的指令（包括遥控指令），然后对VCD机的机芯和电路进行控制。微处理器控制电路方框图如图1-23所示。

例如，VCD机进行工作时，先要装入光盘。按下装卸光盘键（OPEN/CLOSE），键控信息就送入微处理器，微处理器识别键控信息后，输出驱动信号到加载电动机驱动电路中，使加载电动机旋转，将光盘托架送出机仓。装上光盘后，再按OPEN/CLOSE键，微处理器便会使加载电动机反转，将光盘托架送入仓内，并处于工作等待状态。

操作播放键（PLAY），微处理器收到并识别这个键控指令后，根据微处理器内部的工作程序分别输出各种控制信号，使VCD机进入播放状态。在光盘装入之后，微处理器驱动进给电动机，使激光头组件向光盘的内圆初始位置移动；微处理器同时会发出激光二极管供电指令，使伺服电路中的激光二极管自动功率控制电路启动，为激光二极管供电。接着，微处理器输出聚焦搜索指令，使聚焦伺服电路输出三角波电流，驱动聚焦镜头上下移动，搜索光盘。搜索到光盘后，激光头组件开始读取光盘信息。在光盘信息纹的起始处读取到光盘的目录信号（TOC），并将目录信号送回微处理器。微处理器输出字符信号（V-CD）并显示在多功能显示屏上，同时将字符信号送到视频信号中，显示在电视机的屏幕上，或将光盘的规格内容显示出来（菜单）。这时VCD机便进入播放状态，用户可选择节目序号，或从头开始播放，主导轴电动机正常旋转，VCD机立即进入播放状态。在这个过程中有很多电路和机构进行协同动作，任何一个环节出现故障均会使VCD机自动停机，不能进入工作状态。当出现不能工作的故障时，仔细观察VCD机的初始阶段的工作过程，可以大体判断故障的范围。

VCD机机芯中设有一些开关和传感器，用于为微处理器提供各种工作状态的信息，这些信息都是微处理器进一步下达指令的依据。例如，在激光头组件的运行轨道上设有位置检测开关，如图1-24所示。当激光头到达光盘内圆目录信号位置时开关动作，此开关信号送回控制电路中，进给动作立刻停止并进行光盘搜索。开始播放时，便向反方向运动。

加载机构上有类似录像机的机械状态检测开关，用以表示机芯的工作状态（如加载到位、出盘状态和进入播放状态），这些信息均送给控制微处理器。这些开关信号不正常会引起光盘装卸不正常，整机也不会正常工作，甚至还会损坏某些零部件。

整个东鹏VCD—970A型VCD机有一个系统控制微处理器80C32（U1），它可以接收来自操作电路的人工指令和遥控信息，然后根据内部存储器的程序对整个VCD机进行控制，加载机构、伺服系统、数字信号处理电路、解压缩电路及卡拉OK电路都受系统控制微处理器统一指挥。

VCD机的控制过程可以分为伺服控制和功能操作控制。前者是播放过程中为保证正常播放的自动控制，而后者是为了实现某种操作功能的控制。

伺服控制包括激光头的聚焦，循迹和主轴的恒线速（CLV）控制，它们由数字信号处理电路SAA7345和伺服信号处理电路TDA1301自动配合完成，以保证VCD盘片正常播放。例如聚焦控制电路始终保证激光头组件与盘片的距离恒定不变，当盘片旋转略有翘曲时，激光头组件能自动上下浮动，始终保证聚焦最佳；随着播放时间的变化，激光的照射点应随着坑点轨迹半径增大，慢慢地从盘片内圆移向外圆。循迹电路会不断地检查激光照射点的位置是否始终与盘片坑点信息纹对准，并输出驱动电压使进给电动机不断旋转，保证激光头能跟踪坑点轨迹从内圆移向外圆。主轴恒线速电路能够不断地将数字信号处理电路取出的帧编码同步头与基准信号相比较，检查盘片转动线速度是否恒定，当盘片旋转速度不符要求时，同步头的频率就会与标准频率发生差异，比较电路就会产生误差电压去改变主轴驱动电动机的转速，使之合乎要求。这样保证激光头从内圆移向外圆时，主轴转速不断变慢，从而使激光照射点处的线速度恒定不变。

播放功能的控制与伺服的控制截然不同，播放功能的控制是为了某种观看需要而使用遥控器或面板按键所进行的控制。当控制指令发出后，机器会根据设计好的预定程序进行一定步骤的控制，满足观察者的需要。另外，盘片本身也带有某些控制信息，可以指挥机器按照盘片要求运作，满足播放内容的需要，例如高清晰度静止画面的播放。以上播放功能的控制则随机种设计而异，不同的设计有不同的播放功能，代表不同的使用方便性，给观察者以不同程度的功能需求满足。

例如，当按下“播放”键后，激光头组件即从内圆循迹移向外圆，激光头不断识读盘片坑点所记录的信息，经DSP处理及解码后，分别输出图像和伴音信号送到电视机上，供观看欣赏。机器本身只进行伺服控制，保证正常播放，DSP输出的子码信息不断地让荧光显示屏显示出逐秒增加的分秒计时，直至节目播放完毕。这是最基本的必备的功能。

当需要跳过目前的内容去观看以后的内容时，则可按下“快进”键。此时微处理器发出控制指令，输出一个跳变脉冲给进给电动机，使之加速旋转，激光头则从目前位置跳变到十多条或更多条声迹之外，然后开始正常速度移动，继续读数据。此时会发生声音和图像的突跳现象，但突跳后仍然保持播放状态，显示器上的秒计数也会突然增加5～8s。若再按下快进键则重复以上操作。一次跳变的具体秒数因机型而异（“快退”与此基本相同，仅方向不同而已）。这是一种小范围的节目内容查寻操作，但不能用来寻找某一需要的场景，因为速度太慢，而且连续地跳轨，很容易使跟踪丢失而造成停机。

当按下“暂停”键，激光头组件立即停止不动，当然也不再读取数据，此时前一帧读取的数据仍然进行解码处理，屏幕上显示一帧固定的图像，声音由于没有数据输入而停止播放。