4. CD格式数字音频的帧结构和误码纠错

( 1)帧概念

数字音响系统中，将记录信号分割成很小的字组，并设法判断出各字组之间的分界线，这样即使信号被打乱，也能在下一个字组到来时取得位同步，这样的字组称为帧。为了表示帧与帧之间的分界线并取得位同步，还要插入帧同步信号。

( 2) 检错和纠错

当数字记录和重放过程中出现误码，首先必须检出码位的位置，才能对误码进行纠错。

最重要的是检错，因为在二进制码中，只有“0”和“1”两个码。所谓出错就是“l”变成了“0”，或“0”变成了“1”，若知道某位码出错，出错时为“1”将它变成“0”，反之，将“0”变成“1”就实现纠错。

进行记录时，通过纠错编码加入检验位变成检错码，检错码又称为纠错码。简单有效的检错方法是奇偶检验。这种检错方法在表示数值的信息位之外，再加上一位额外的位“0”或“l”，并使包括该位在内的全体码中“1”的个数总是为奇数或为偶数，利用有误码时奇偶颠倒的性质来检出误码。

( 3) 几点说明

关于 CD 格式数字音频的帧结构和误码纠错主要说明下列几点。

①CD 格式数字音频的帧结构和误码纠错，是为了解决数字音频信息在记录或重放过程的丢失而采取的措施，前者可防止大范围的信息丢失，后者可对区域内的信息丢失进行校正。

②帧结构就是将一连串很长的数据分割成许多个独立的数据段，也就是所谓的帧。每一帧都是相对独立的，通过帧同步信号实现这种独立性。在每一帧中都是数据字、纠错检错字和帧同步字组成，其中只有数据字才是真正记录音频信息的，其他字都是为保证正确记录和重放数据字而服务的。

③在每一帧中要进行检错和纠错处理。

④由于需要检错和纠错，需要帧同步，这就需要增加除数据字之外的字，如检错和纠错字、帧同步字。这些辅助字与数据字相比越小越好，越小效率就越高，冗余度就低。

⑤所谓误码就是在音频数字记录和重放过程中出

现的数字信号出错，误码不可避免。误码有两种情况：一是只有一位出错或较短的出错，这叫做随机误码，随机误码的特点是短但频率高。

另外，当它造成伺服系统混乱时就会产生相当长的群误码；二是连续许多位出错，这叫做群误码或连续性误码。

⑥在 CD 格式中，采用 CIRC 纠错码，它是一种组合

码。对于随机误码由里德—所罗门码本身在很大程度上予以纠正。对于那些频繁产生但码长较短的群误码，由交叉交织来纠正；对于很长的群误码，则由另外的交织来解决。CIRC 码的纠错能力相当强。

⑦CIRC是英文Cross Interleave Reed-Solomon-Code的缩写。CD-DA 系统中使用交叉交织里德—所罗门码，这种编码由交织、交织交叉和里德—所罗门码(CIRC)多种编码组合而成。CD-DA 系统中，采用交叉交织与 4 阶(最小距离为 5)里德—所罗门码的组合。

5. EFM调制和 OD码流形成

EFM 是一种将 8 位码转换成 14 位码的调制，E 是8 的意思，F 是 14 的意思。模拟信号经过 PCM 处理后的PCM 信号还不能直接进行记录，这是因为音频数字信号数据的 16 位码很可能都是数字信号“0”，这会造成光盘上出现很长的无坑区间。

CD 码流的形成过程是：左声道(L)和右声道(R)信号先经各自的低通滤波器和 A/D 变换器，转换成为PCM 数字信号，然后再合成为一个数字信号，称为信息码。

两个声道各 6 个采样数据合编为一组，称为 1 帧。每一个采样数据用 16 比特进行量化，在传送时它们再分为高八位和低八位，称为符号或字节。因此，1 帧 =6(采样数)×2(符号数)×2(声道数)=24 个声音符号。为了实现误码纠错，在这 24 个声音符号上附加 4个 C2 纠错符号，使成片的误码变为分散的单个误码，这就是所谓的交叉交织处理。经“交叉交织处理”后，在此 28 个符号上附加 4 个 C1 纠错符号及一个表示曲目、时间和显示数据(C 和 D)的符号，这样 1 帧就包含了 33 个符号数据。

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