CD 、 VCD 机的电路

1. CD、VCD机的电路 • CD机电路的基本组成 • 数字信号处理电路 • 解码电路 • 系统控制电路 • 伺服电路

2. CD机电路的基本组成 • 电路的基本组成 （1）电路组成 CD机电路主要由信号处理系统、机芯伺服系统、控制显示系统和电源电路等部分组成。 ①信号处理系统 有RF射频信号处理器、数字信号处理器、数字滤波器与音频数/模变换器以及低通滤波器等。其中数字信号处理（DSP）电路是信号处理系统的核心部分，一般由专用的超大规模集成电路来担任。 ②机芯的伺服系统 有聚焦伺服电路、循迹伺服电路、进给伺服电路和主轴伺服电路4种。各种伺服电路又包含伺服信号的处理（SSP）电路和伺服信号的驱动输出电路。当采用数字伺服时，伺服信号的处理电路往往与数字信号的处理电路集成在一块电路中。 ③控制显示系统 有机芯工作状态的控制、电路工作状态的控制、键盘操作与遥控接收、以及显示驱动等电路。其核心是一块专用的微处理器（CPU）。 49

3. L 低通 滤波器 低通 滤波器 R 电源电路 DRAM 光盘 激光 头 数字信号 处理(DSP) 伺服信号 处理(SSP) 数字滤波器 音频DAC AUDIO OUT RF 信号 处理 进给 电机 主轴 电机 进给驱动 主轴驱动 循迹驱动 聚焦驱动 CPU控制系统 和操作显示系统 前面板 显示 加载电 机控制 遥控接收 及面板键控 CD机电路的基本组成 CD机电路组成方框图 50

4. CD机电路的基本组成 • 各部分电路的主要作用 （1）RF信号处理电路 RF信号处理电路包括射频处理放大器（RF放大），聚焦误差处理放大器、循迹误差处理放大器等电路。RF处理放大电路将光敏二极管产生的数字高频（RF）音频信号进行放大处理，而聚焦误差处理放大器和循迹误差处理放大器，则为相应的伺服电路提供控制误差信号。 （2）伺服电路 伺服系统是指以机械参数作为被控量的一种自动控制系统。这些机械参数量包括位移，速度，加速度，力，和力矩。 伺服电路包括聚焦伺服电路、循迹伺服电路、进给伺服电路和主轴伺服电路。不论何种电路，其基本作用都是保证激光头与光盘上的信息轨迹的对应关系。通过来自光盘反射光的信息中检测的各种取样信号和基准信号的比较，得到误差信号去控制各个电机及有关线圈的驱动电路，保证激光束能准确地拾取信号。伺服方式有模拟伺服和数字伺服两种，现在多用数字伺服方式。 51

5. CD机电路的基本组成 ① 聚焦伺服电路 通过聚焦误差信号，去控制聚焦线圈的动作来控制激光头物镜的上下聚焦移动动作，保证激光束能够准确地聚焦在光盘的信息轨迹面上。 ② 循迹伺服电路 通过循迹误差信号，去控制循迹线圈的动作，从而控制激光头物镜的水平移动动作，保证激光束的焦点能够始终跟踪光盘的信息轨迹移动。 ③ 进给伺服电路 通过进给误差信号，去控制进给电机驱动电路，从而驱动进给电机带动激光头在光盘半径方向上移动，使激光头能够顺着信息轨迹从光盘的最内圈均匀移至最外圈；或按操作指令，使激光头跳跃式移动，或静止不动，取得特殊播放效果。 ④ 主轴伺服电路 通过主轴伺服误差信号，去控制主轴的驱动电路，再去控制主轴电机的旋转速度，使激光头读取光盘上的信号时，在激光束从最内圈移到最外圈的过程中，主轴电机的转速可以从最内圈的每分钟500转到最外圈的每分钟约200转之间匀速变化。保证主轴电机线速度的匀速性，使激光头始终都以1.3m/s的恒速读出光盘上的信号。 52

6. CD机电路的基本组成 （3）系统控制电路 系统控制电路包括前面板上的键控操作电路、显示电路及遥控电路，而其核心部分是微处理器CPU单元，它接受各种操作指令和各种检测数据，并对各种输入信息进行判断和处理，产生相应的指令，控制机械和电路的工作，使CD机进入各种工作方式，并正确显示；同时检测机器的工作状态，如出现不正常的情况，则发出保护停机指令。 （4）音频电路 音频电路包括音频数字滤波电路和音频数／模变换电路，以及模拟低通滤波器（LPF）。其主要作用是将数字信号处理电路输出的数字音频信号还原成模拟音频信号。此外，根据需要在有的机型中加有卡拉OK电路。 （5）电源电路 电源电路用于向整机提供各种不同的工作电压。如直流稳压电源、非稳压电源、交流电源等。 53

7. 《现代视听技术》 CD机电路的基本组成 （6）数字信号处理电路（DSP） 射频放大器输出的来自激光头的RF放大信号，需再经过数字信号处理，才能得到所需的原数字音频信号（音频PCM脉码调制信号）。其最主要的信号处理电路是EFM解调和CIRC纠错处理电路这二个部分。 ① EFM 是Eight to Fourteen Modulation 的缩写，即为8-14调制，它是一项8位数字信号与特定的14位数字信号之间的转换技术，用于解决数字信号在光盘记录与重放过程中出现的一系列问题。 • ② CIRC是 Cross Interleaved Reed–Solomon Code的缩写，即交叉交织里德索所门码，是一项用于数字信号的纠错处理的技术，可以使光盘在记录和重放过程中连续出现6千多位以内的误码得到有效的纠正。 （RF信号经过EFM解调和CIRC纠错处理后所得到的数据就是原音频PCM脉码调制信号，这个数据就可以送往音频数／模变换电路转变为模拟音频信号）。 54

8. CD机电路的基本组成 ③其它电路 数字信号处理电路还有位时钟再生电路、帧同步检测电路、子码分离电路等。 位时钟信号是DSP电路中识读数据码位的基准信号，没有位时钟，所有的数据都无法正确识别； 帧同步信号的检测是用来确立数据的码头（每帧的起始点），帧同步信号是DSP电路中分离各类数据的依据。没有帧同步也就无法分离出音频数据、纠错码、控制显示码等，同时左声道数据与右声道数据也将无法确定。 ④数字信号处理电路的输出信号有3种： (a)声音数据的数字信号（DATA）； (b)位时钟信号（BCLK：bit clock），用于识读数据的码位； (c)左右声道时钟信号（LRCK：left/right clock），用于分离左右声道的音频数据。 55

9. 数字信号处理 • VCD光盘在记录前对数字信号进行了8位到14位的变换，或称为8到14位调制，即EFM调制，由激光头读出的信号即为EFM调制信号。数字信号处理（DSP）的主要作用是将从光盘上读取的14位EFM调制信号的数字信号解调还原为8位的数字信号。 • 1． 数字信号处理器的组成和各部分的作用 • 数字信号处理DSP电路主要包括EFM解调电路、CIRC纠错电路、恒线速度CLV伺服电路等。 • 数字信号处理电路的工作原理

10. 数字信号处理 数字信号处理器的组成

11. 数字信号处理 • EFM解调电路是由非对称平衡校正器、数字锁相环电路和解调器组成。非对称平衡校正器的作用是对信号的波形进行校正，使其上、下对称，以便进行EFM解调；数字锁相环电路的作用是提取位时钟脉冲信号，便于实现EFM解调和准确跟踪伺服；解调器的作用是将14位数字信号还原成8位数字信号；CIRC纠错电路的作用是利用交叉交错里德--所罗门码对重放中产生的随机误码进行纠错处理，成为正确的重放数字信号；CLV伺服电路的作用是产生主轴伺服信号，控制主轴电机的旋转速度，保证激光头从光盘信号轨迹上拾取信号的线速度恒定。 • EFM解调经子码处理器输出子码信号。其中Q码含有曲目号、曲目的开始和结束、节目间的间歇长度、每个节目的时间等许多信息，送入子码处理器，通过接口电路送给系统控制电路和伺服控制电路，对激光头的读盘进行控制，同进将各种时间信息送到显示屏，使用户了解和控制播放时间。

12. 数字信号处理 • 接口电路用于控制数字信号并行还是串行输出的方。一般用串行方式输出数据信号、位时钟信号和左右时钟信号。解码电路只有在输入这3信号后才能进行解码。 • 时钟发生器的作用是产生基准的时钟信号，供数字锁相环电路、CLV伺服电路使用。一般外接4.3218MHZ晶体或16.9344MHZ晶体，也可从其他电路直接输入；CPU接口电路与机芯CPU和系统控制CPU相连，用于接收控制指令和传送相关的数据信息。

13. 数字信号处理电路原理框图

14. 数字信号处理 • 2． 电路工作原理分析 • RF信号经电容C137耦合到D109数字信号处理和伺服处理电路CXD2545Q的第36脚内部的多路器，再分别关到EFM解调电路、数字PLL锁相环电路、同步保护电路和缓冲器，经缓冲后从第39脚输出，再经R145、C140，R144、C139两级积分滤波得到直流电压输入第38脚，控制非对称性校正电路，使RF信号具有良好的对称性。EFM解调电路在数字PLL锁相环电路的控制下，将14位的数字信号解调成调制前的8位数字信号。16.9344MHZ时钟信号从外部电路输入到62脚内部的时钟发生电路，用于产生4.3218MHZ的时钟信号，作为数字PLL锁相环电路的基准时钟信号进行锁相控制，实现EFM解调。

15. 数字信号处理 • EFM解调电路输出的8位数字信号分为两路，分别送到寄存器、数据处理电路和子码Q处理器。送寄存器的信号再经数据总线的传递，误码纠错处理，进入D/A数据信号处理和串/并行处理器，从45脚输出串行数据信号DATA。47、45脚分别输出的串行位时钟信号BCK和左右声道选择时钟信号LRCK送往解码电路。另一路送到子码Q处理器，在78脚输入的子码时钟信号SQCK控制下产生8位子码Q信号从77脚输出到CPU以控制机芯，并用子码Q信号来显示光盘播放的曲目信息。

16. 解码电路 • 帧图像编码原理 1． 图像分割 • 活动的电视图像是由一幅一幅的静止画面组成的，相邻两幅画面在内容上有很多相同的部分，当它们快速、连续变化时，就变成活动的图像了。电视图像根据制式不同，其变换的频率不同。NTSC制电视信号每秒传输30幅画面（帧），PAL制和SECAM制都是每秒传输25幅画面。 • 为了对图像进行数字化处理，必须对每帧图像进行分割。在数字激光视盘系统中，具体分割步骤如下。

17. 解码电路 PAL制图像分割处理

18. 解码电路 • (1) 将一帧图像横向切成若干条（PAL制式：18条；NTSC制式：15条），每一条称为一片。 • (2) 每一片再纵向切成22块（PAL制式和NTSC制式），称之为宏块，也称之为大块。 • (3) 将每个宏块分为3层，一层为亮度Y信号，另两层分别为红色色差信号CR和蓝色色差信号CB。 • (4) 人的视觉要求亮度清晰度比色度清晰度更高，所以将宏块的亮度部分又细分成4个像块。 • (5) 最后再将每个像块细分为64个（8*8）像素小块。

19. 解码电路 • 2． 帧间压缩原理 • 帧间压缩技术是将不同时间的各帧图像加以比较，对其中的信息冗余进行舍弃，从而使图像数据得到压缩。这种帧间数据压缩是针对不同时间的信息冗余，又称时域冗余压缩。 • 在彩色电视中，为了保证图像的连续感，避免跳动和闪烁现象，每秒传输25~30帧图像，相邻帧间的变化是很小的，背景和主体只有少许差异，背景差异更小，整帧图像换新的相邻帧是几乎没有的。MPEG-1标准把要传输的帧图像划分为3种不同类型，即帧内图像（I帧）、前向预测图像（P帧）、双向预测图像（B帧）。 • （1）I帧图像 它为独立的，是场景更换后的第一帧画面，是产生后续其它画面的基础，不需要其它的图像作参考进行编码，采用全帧编码，用静止图像压缩的方法进行处理。I帧图像的数据压缩率比较小，编码信息量最大。

20. 解码电路 • （2）P帧图像 采用预测编码和运动补偿技术，以它前面的 I帧图像作为参考画面，对其中如背景等重复的信息不予传输，只传输与它前面I帧图像的差值图像信息，该差值信息可以看成是图像的变化（运动）部分。P帧是在I帧的基础上获得的，P帧的前面如果不是I帧而是P帧，也可以由前面的P帧获得预测误差。同时，当前的P帧又可作为后续P帧或下面将要介绍的B帧的参考帧，因此P帧的错误具有扩散性。一旦出现错误，则其错误要传递到下一个I帧为止。 • 运动矢量——包含帧图像中的同一元素的运动方向和运动距离大小。如图（c）中的帧图像元素（卡车），从A点运动到B点，运动的方向是水平向右，运动的距离为D。可以用运动矢量表示帧图像元素的运动情况。 • 运动补偿——指以帧图像中某元素为基准，根据运动矢量就可以得出一帧运动补偿图像。如图（d），已知A点卡车图像，根据运动矢量D可预测运动卡车在B点位置的图像。

21. 解码电路 运动图像

22. 解码电路 • 预测差值图像——指包含运动矢量和当前帧与前一帧图像的不同信息的图像。差值图像为运动矢量D和不同图像元素（太阳）。 • （3）B帧图像 也采用预测编码和运动补偿技术，根据它前、后的I帧或P帧图像来获得预测误差。图像编码信息量最小，不能作为其它帧的参考帧，当然也不会引起解码错误的扩散。 • MPEG-1将一串连续相关的图像分为三种类型后，由于P、B图像几乎不传输反映实物的像素，使传输的信息量大大的减少。MPEG-1标准允许编码器自行选择I帧的使用频率和在视频中的位置，选择的原则是基于随时存取的应用需要和视频序列中场景切换的位置，并推荐在最大2秒的距离内编入一帧I图像。编码器同样在一对参考图像（I帧、P帧）之间自行选择B帧的数目。通常在I帧图像之后相隔2帧设置一个P图像，在I、P之间都为B图像。主体变化大时，两个I图像之间的帧数较少，变化小时，I图像的间隔可适当大些。

23. 解码电路 差值图像

24. 解码电路 • 3． 帧内压缩编码原理 • 从信息的角度观察一帧图像，同一画面也存在相当多的信息冗余，通常一帧画面其背景处于次要地位，线条比较粗糙，人物或主体处于主要部位，线条较背景清晰。对于处于主要部位的人物画面，各个部位的描述其清晰度也是不同的，人们关注的眼、唇部位，线条描述比较细致，面部侧面描述就比较平淡。由此可见，细致部位用较多的数据量传送，粗糙平淡部位用较少的信息量传送，使图像数据得以压缩。这种方法是在同一帧图像中的不同空间部位进行的压缩。称为空域冗余压缩。

25. 解码电路 • 帧内压缩的方法是以88像素块为处理单位，进行数据采样和编码变换。 • （1）离散余弦变换 • 离散余弦变换（Discrete Cosine Transform）简称为DCT。离散余弦变换是利用数学处理方法把原来的图像采样值变换成一种更利于进行统计编码的新序列，即将空域内的88像素转换成频率域。其目的是减少代表图像亮度或色度层次的数据信息，以压缩信息量。DCT处理方法不仅可以用来将图像编码，而且在编码的过程中能够发现图像的细节所在，以删除或略去对视觉不敏感的部分，突出视觉敏感的部分，可有效地组织重要数据以便传输和重视。

26. 解码电路 • 一图像的区块，分为8*8像素的64格阵列，经过逐点取样，编码成64个8比特数字信号，为了表示方便，8比特数字信号用10进制数表示，将各点的亮度值列于图（a）中。对这些数据值采用Z字形扫描，就得到了按扫描顺序排列的数字系列，这样就将二维平面的数据变为一维数据串，从而便于编码传送。 • 对于一个周期性非正弦波来讲，都可以通过傅立叶变换，用一系列不同幅度的正弦波来表示，为傅立叶级数。此级数的第一项系数为波形的平均值；第二项为与原波形频率相同的正弦波（基波），该项的系数为波幅；第三项是频率为原波形频率2倍的正弦波，即二次谐波，该项的系数为二次谐波的波幅值；第四项为三次谐波……这些不同谐波的正弦波合成为原信号。

27. 解码电路 • 将Z字形扫描得到的一维数据串的值以坐标来表示，那么亮度值成为扫描路程S的函数，即 。DCT采用类似谐波分析方法，将值的变化波形用许多不同频率的余弦波之和来代表，第一项为平均直流成分，相当于值波形的平均值，第二项系数为频率最低的余弦波幅值，第三项为频率较第二项高的余弦波幅值，其余类推。并按照Z字形扫描顺序将各次波幅值列于各扫描点处，重新形成一组不同频率的余弦波幅值的64点阵列，称为64个DCT系数，如图 (b)所示。这样就将64个点的值采样数据组成阵列。变为由一个直流值和63种不同频率的余弦波幅值组成的64点阵列，即DCT系数矩阵。从频率角度来看，区块通过DCT变换后，分解成64个频率分量的信号。观察图(b)，第一项是直流成分，图中为负值的点表示该种频率的余弦波相位与幅值为正的余弦相差180度。由图可见，只有频率较低的余弦波幅值较大，而频率高的幅值均很小，接近于零。这表明该区块的亮度变化不大，其主要数据量集中在低频和直流成分处，高频处很少。

28. 解码电路 • 综上所述，88像素构成的区块，经Z字形扫描、DCT变换处理，将空间二维图像变为一串由直流成分和各次余弦波幅值所组成的一维串行数码，其数据代表了该区块的图像清晰度情况。 • DCT变换的意义在于：一是从第一项的直流成分数值即可知道该区块的平均亮度或色度；二是从1到63各系数的分布和大小，则可知道该区块亮度或色度起伏变化的剧烈程度。若各次高频成分幅值较大，则说明该区块亮度起伏较大；若各次高频成分幅值较小，则表明该区块内亮度基本一致，变化平缓。细节多处，数据总和值大，细节少自然该区块总数据量少，从数据量和分布情况便于进行数据对比运算。

29. 解码电路 离散余弦变换及量化

30. 解码电路 • （2）DCT数据的量化处理 • 88像素构成的区块，其亮度或色度经DCT变换处理，分解成64个频率分量的信号，即反映为64个频率不同的基本波形。 • 实验证明，人眼对不同频率的波纹视觉感觉不同，对不同频率成分的分辨力或感知度可以用视觉阈值来度量，直流和低频视觉阈值低，视觉较敏感；而频率越高则阈值越高，视觉越不敏感。 • 利用这一视觉特性，对每一种频率设立一定的折算值将DCT数据进行折算，以突出对视觉效果影响大的成分，而略去影响小的成分，可以进一步压缩数据，这种方法称为量化处理。相对应于DCT系数64种频率有64个不同的折算值，构成量化表，如图(c)所示。图中的折算值又称量化值或量化器步长。量化处理就是使用量化器电路将区块的DCT系数除以量化表中对应位置的量化值，再进行四舍五入取整数，得到经量化处理后的64个新数值。显然，量化值越大，商数值越小，压缩比越大。图(b)的数值经量化处理后如图(c)所示。

31. 解码电路 • 图中量化处理后的DCT系数，只有左上角一部分数据还存在，而右下角部分因除以较大的量化值后，其商数均小于1，取整数后则都变为0值。这就大大地减少了传输的数据量，使图像信息得到压缩，同时又保留了区块的主要视觉信息。 • （3）可变长度编码 • 可变长度编码简称VLC，它采用两种措施来进一步压缩数据量。首先VLC根据数据出现的概率，分配不同长度的码字来代表：对出现频繁的数据，分配较短的码字：而对不经常出现的数据则分配较长的码字。这样就减少了传输时的总码率。其次DCT系数经量化后，Z字形扫描使DCT系数串尾部出现许多0值，虽然减少了传输数据总量，但仍占用码位，VLC编码可以在传输完主要数据后不再逐位传输零值，而只传送代表零的个数的码。重放时再据此恢复零位，填满64位矩阵，比如000000编码为60，解码时再恢复为000000。

32. 解码电路 • 总结帧内冗余压缩技术，可以归纳为离散余弦变换、DCT量化处理、可变长度编码三个步骤。先将图像分为88像素构成的区块，用Z字形扫描方式，进行DCT变换，得到64个DCT系数。再根据视觉心理特性量化表，对DCT系数进行量化，使低频系数值减小，部分高频系数值为0值。再进行可变长度编码处理，以短码代表常用码，以零的个数代替所有的零位，使图像数据大为压缩。 • 采用帧间压缩技术和帧内压缩技术，时域压缩和空域压缩的作用，使图像各帧之间的信息冗余和帧内的信息冗余大大减少，图像码率进一步压缩，图像压缩比最大可接近200倍。　　

33. 解码电路 • 4． 视频压缩编码器 • 为了使图像数据得到大量的压缩，MPEG的视频编码方式不是采用每帧图像依次完全传送的方法，而是采用一种专门设计的图像交互编码方法。 • 为了能对图像进行及时编辑，MPEG标准规定每6帧或5帧图像为一组，称之为帧组GOP。 • 显然，在一个帧组中数据量最多的I帧只有一个，其余均为数据量少的P帧和B帧 ，大大减少了数据传输的信息量，达到视频信号压缩的目的。 • MPEG-1视频编码器就是要按照MPEG-1视频编码标准将输入的帧组转换为串行输出的码流，在经过其他处理之后刻录到光盘上。MPEG-1视频编码器主要由帧重排、I帧编码、P帧编码、B帧编码和图像复用编码器组成。

34. 解码电路 • （1）帧重排 • 帧重排是指在编码前应将上述帧组中的5个或6个帧的顺序重新排列，便于解码器对P帧和B帧的处理。以帧组的排列次序是IBPBP为例，若不进行帧重排，则先读出的是I帧，后读出的是B帧，再其次才是P帧，…。由于在获得B帧时，尚未得到P帧，故此时的B帧是不能解码的，因为B帧的解码必须借助于其前后两帧信息。帧重排后的顺序应是IPBPB。 • 同理，NTSC制式帧重排前的顺序是IBBPBP，重排后的顺序应为IPBBPB。

35. 解码电路 帧组的排列图

36. 解码电路 • （2）I帧图像编码 • 当I帧图像输入时，编码开关S1置于I的位置，S2和S3都置于I，P的位置。首先对帧图像块进行DCT变换，将空域中的每块8×8像素值变换成频率值，送量化器量化成频率系数矩阵，然后从量化器分两路输出到Z形扫描器：Z形扫描器扫描读出，一路经VLC编码后，送到缓冲器存储，形成视频压缩码流输出：另一路经S3送入反量化器和反离散余弦逆变换器（反DCT变换）还原成变换前的I帧图像的数据并存入I帧存储器，作为后面P帧和B帧图像比较用。

37. 解码电路 MPEG-1视频编码器的结构框图

38. 解码电路 • （3）P帧图像编码 • 当P帧图像输入时，编码开关S1置于P，B的位置，S2和S3都置于I的位置。P帧图像块输入运动估值器，同时参考帧存储器将I帧图像编码时存入的I帧图像数据输入运动估值器。运动估值器根据P帧图像在I帧图像中找到与之最接近的图像部分，逐个进行比较，产生运动矢量，从运动估值器输出的运动矢量分为两路传送：一路送到VLC编码器控制编码器编码；另一路送到运动补偿预测器，同时I帧存储器将I帧图像编码时存人的I帧图像数据也输入运动补偿预测器。运动补偿预测器对运动矢量和I帧图像进行处理后，输出运动补偿帧图像分两路输出：一路直接送到减法器，与输入的P帧图像相减，获得预测误差，该预测误差经S1，DCT和量化器输出量化频率系数，经Z形扫描器扫描输出，送至VLC编码器；另一路经开关S2与反量化和反离散余弦变换后还原得到的预测误差数据在加法器相加，形成P帧图像数据，存入P帧存储器供B帧图像编码用。

39. 解码电路 • （4）B帧图像编码 • 当B帧图像输入时，编码开关S1置于P，B的位置，S2和S3都置于B的位置。B帧图像输入运动估值器, 存储器的I帧图像和P图像也输入运动估值器, 运动估值器对B帧图像和P帧图像进行处理后，产生的运动矢量分两路输出：一路送到VLC编码器控制编码器编码；另一路送到运动补偿预测器，同时I帧图像存储器和P帧图像存储器将各自的图像信号输入运动补偿预测器，经处理后输出的运动补偿帧图像（I或P帧图像），只送到减法器与B帧图像相减，获得预测误差，经DTC、量化、Z形扫描仪扫描后送到VLC编码器形成B帧图像码流。

40. 解码电路 • 音频数据压缩编码原理 • 1． 音频压缩原理 • 音频压缩的基本原理是基于人耳对音频信号有不同的听觉灵敏度这一客观规律，即人耳对不同频段或不同声压级的伴音有特殊的敏感性。在音频数据压缩过程中，MPEG音频标准主要利用了人耳听觉的阈值特性和掩蔽效应。 • （1）阈值特性 • 人耳刚刚感觉不到的声压称为最小可闻阈，它与声音的频率有关。例如，人耳对频率为4 kHz 的声音最为敏感，对频率达20 kHz 的声音却听不到。在音频压缩编码过程中，对不同频段的声音数据进行分级量化处理，即对人耳不敏感的声音频段采用粗量化，尽量减少次要信息，使数据得到压缩；而在人耳比较敏感的声音频段采用细量化，保留主要信息，确保光盘重放时的声音效果。

41. 解码电路 • （2）掩蔽效应 • 掩蔽效应指一个声音的听觉感受受到另一个声音影响的现象，分为时间掩蔽和频率掩蔽。例如，当一个较强的声音停止后，要过一会儿才能听到另一个较强的声音，这就是时间掩蔽效应。 频率掩蔽是指一个声音对与其同时存在的临近频率的声音产生的影响。 • 根据人耳的掩蔽效应，若将大响度音频信号附近的小音频信号舍弃，则可进一步压缩伴音数据的总量。 • 2． 音频压缩编码器 • 音频信号的压缩，在对听觉最低阈值的声音、被强音掩蔽的弱音不进行编码时，至少可进行4：1压缩。 • 在MPEG-1中，对音频压缩规定了3种模式，即层Ⅰ、层Ⅱ（即MUSICAM，又称MP2）、层Ⅲ（又称MP3），VCD中使用的音频压缩方案是MPEG-1层Ⅱ。

42. 解码电路 音频压缩编码器的方框图

43. 解码电路 • 音频信号用数字滤波器分成32个子带信号，同时用快速傅立叶变换将数字音频信号变换到频率域。根据心理声学模型计算各个子带信号的掩蔽阈值，对各个子带进行比特分配和量化，最后将量化阶等信息以及哈夫曼码打包成比特流输出。

44. 解码电路 • 解码电路的主要作用是对音、视频信号进行解码处理，产生电视机要求的模拟音频、视频信号。来自数字信号处理的音、视频数据通过信号分离器分离出视频数据、音频数据和同步数据，视频数据通过MPEG-1图像解码电路进行解码最后形成复合视频信号（VIDEO）和S视频信号（Y，C）输出；音频数据通过音频解码器解码最后输出L、R声道的模拟音频信号（AUDIO）。

45. 解码电路 MPEG-1解码电路的基本组成

46. 解码电路 • 图像解码原理 • MPEG-1图像解码过程就是图像解压缩的过程，是图像编码的逆过程，由解压缩芯片完成。1． I帧解码 • 当I帧图像压缩数据输入时，经缓冲器、VLC解码器后取出量化步长、量化表来控制反量化得到频率系数，再经离散余弦变换器处理后恢复为空间域数据，分为两路输出：一路经I帧重排恢复成为编码前的帧排列顺序输出，另一路送入I帧存储器，作为后续P帧或B帧解码时的基准。

47. 解码电路 I、B、P帧图像解码器

48. 解码电路 I帧解码

49. 解码电路 • 2． P帧解码 • 当P帧图像压缩数据输入时，经缓冲器、VLC解码器后取出量化步长、量化表来控制反量化，同时VLC解码器输出运动矢量送入I帧存储器，以便得到与I帧相关的数据；P帧误差数据从VLC解码器输出经反量化、离散余弦变换后得到预测误差数据，该预测误差数据在加法器和与I帧相关的数据相加，得到P帧图像，经P帧重排恢复成为编码前的P帧排列顺序输出，另一路送入P帧存储器，作为后续B帧解码时的基准。 • 3． B帧解码器 • 如所示，当B帧图像压缩数据输入时，经缓冲器、VLC解码器后取出量化步长、量化表来控制反量化，同时VLC解码器输出两个运动矢量分别送入I帧存储器和P帧存储器，以便得到与I帧、P帧相关的数据；B帧误差信息从VLC解码器输出经反量化、离散余弦变换后得到预测误差数据，该预测误差数据在加法器和与I帧、P帧相关的宏块数据相加，得到B帧图像，经B帧重排恢复成为编码前的B帧排列顺序输出。

50. 解码电路 P帧解码