Mã phụ

Mã phụ

Các byte mã phụ cho phép ổ đĩa tìm các bài hát (để tránh nhầm lẫn thì cũng được gọi là các rãnh ghi) cùng với rãnh ghi xoắn ốc và cũng chứa hoặc chuyển tải thông tin thêm về đĩa nói chung. Byte mã phụ được lưu như một byte cho mỗi cấu trúc, do đó tạo ra 98 byte mã phụ cho mỗi sector. Hai trong số các byte này được sử dụng như đánh dấu khối bắt đầu và khối kết thúc, còn lại 96 byte thông tin mã phụ. Những byte này kế tiếp được chia làm thành tám khối mã phụ 12 byte, mỗi khối được gán một tên mẫu tự P-W. Mỗi kênh mã phụ có thể giữ khoảng 31.97MB dữ liệu từ bên này sang bên kia đĩa, khoảng 4% dung lượng của một đĩa âm thanh. Điều thú vị về mã phụ là dữ liệu được đan xen liên tục suốt đĩa; nói một cách khác dữ liệu mã phụ được chứa dựng từng phần một trong mỗi sector của đĩa.

Các khối mã phụ P và Q được sử dụng trên tất cả các loại đĩa và mã phụ R-W chỉ được sử dụng trên đĩa CD+G (Đồ họa) hoặc trên các đĩa CD dạng TEXT.

Mã phụ P được sử dụng để xác định sự khởi đầu của các rãnh ghi trên CD. Mã phụ Q chứa đựng vô số các thông tin, bao gồm:

+ Liệu dữ liệu sector là âm thanh hay dữ liệu. Điều này sẽ ngăn chặn phần lớn các đầu đĩa cố “vận hành” các đĩa dữ liệu CD, mà có thể sẽ làm hư hại hệ thống các loa do bởi tiếng động hình thành.

+ Liệu dữ liệu âm thanh là hai kênh hay bốn kênh. Bốn kênh khá hiếm khi được sử dụng.

+ Liệu sao chép kỹ thuật số có được phép hay không. Các ổ đĩa CD-R và RW trên PC bỏ qua điều này; nó được xây dựng để ngăn ngừa việc sao chép sang ổ đĩa DAT (digital audio tape) hoặc ổ đĩa quang âm thanh gia đình.

+ Liệu âm nhạc được ghi kèm sự chỉnh tăng. Đây là kỹ thuật giảm tiếng ồn hoặc tiếng rít.

+ Bố trí rãnh ghi trên đĩa (bài hát).

+ Số rãnh ghi (bài hát)

+ Số phút, giây và số cấu trúc từ khi bắt đầu rãnh ghi (bài hát)

+ Đếm lùi trogn một khoảng dừng nối rãnh (khoảng nối bài hát)

+ Số phút, giây và cấu trúc từ khi bắt đầu rãnh ghi đầu tiên (bài hát)

+ Mã vạch của đĩa CD

+ ISRC (International Standard Recording Code: mã thu tiêu chuẩn quốc tế). Đây là mã duy nhất đối với mỗi rãnh (bài hát) trên đĩa.

Các mã phụ R-W được sử dụng trên các đĩa CD+G(đồ họa) để lưu chứa đồ họa và văn bản. Điều này cho phép số lượng hình họa và văn bản giới hạn được hiển thị trong khi nhạc vẫn đang phát. Dùng phổ biến nhát cho đĩa CD+G là thiết bị karaoke “hát với nhau”. Những mã phụ tương tự này cũng được sử dụng trên các đĩa CD TEXT để lưu trữ các thông tin liên quan đến đĩa và rãnh ghi được thêm vào CD âm thanh tiêu chuẩn để phát lại trên các đầu phát âm thanh CD tương thích. Thông tin CD TEXT được lưu trữ dưới dạng các ký tự ASCII trên các kênh R-W ở vùng dẫn nhập và vùng chương trình của đĩa CD. Trên một đĩa CD TEXT, những mã phụ vùng dẫn nhập và vùng chương trình của đĩa CD. Trên một đĩa CD TEXT, những mã phụ vùng dẫn nhập chứa thông tin dạng văn bản về toàn bộ đĩa, như là album, nhãn rãnh (tựa bài hát) và tên các nghệ sĩ. Các mã phụ vùng chương trình, mặt khác chứa thông tin văn bản về rãnh hiện tại (bài hát), bao gồm nhãn rãnh, người sáng tác, người trình bày…Dữ liệu CD TEXT được lặp lại suốt mỗi rãnh để làm giảm thời gian trễ khi gọi là dữ liệu.

Các đầu đọc đĩa tương thích CD TEXT điển hình có một màn hình văn bản để hiển thị thông tin này, có phạm vi từ hiển thị một hay hai dòng, 20 kí tự như là trên các đầu đọc CD/Radio trên ô tô RBDS (radio broadcast data system) cho đến 21 dòng với 40 màu, các ký tự độ họa hay chữ số trên các đầu đọc gia đình hoặc trên máy tính. Cấu hình này cũng sẽ cho phép thêm các dữ liệu trong tương lai, như là các hình ảnh JPEP (Joint Photographics Expert Group). Các trình đơn tương tác cũng được sử dụng cho sự lựa chọn văn bản hiển thị.

Ghi chú:

Các phiên bản hiện hành của Windows Media Player (WMP) vốn không hỗ trợ CD TEXT cho phát lại hay trong suốt kỳ tạo ra đĩa CD nhạc. Tuy nhiên, một sự ghép dễ dàng được gọi là WMPCDText có thể thêm vào CD TEXT hỗ trợ cho WMP. Các đầu đọc đĩa khác như là Winamp (www.winamp.com) vốn dĩ hỗ trợ CD TEXT. Các chương trình ghi CD thông dụng hỗ trợ CD TEXT bao gồm Nero (www.nero.com), Roxio Creator (www.roxio.com) và chương trình ImgBurn miễn phí (www.imgburn.com).

Xử lý các lỗi dọc

Xử lý các lỗi khi đọc một đĩa là một phần quan trọng trong tiêu chuẩn CD Sách Đỏ (Red Book) nguyên bản. Các đĩa CD sử dụng kỹ thuật đan xen và chẵn lẻ được gọi là mã Reed – Solomon đan xen chéo (CIRC: cross-interleave Reed-Solomon code) để giảm đến mức tối thiểu các ảnh hưởng gây ra các lỗi trên đĩa. Công việc này được thực hiện tại mức cấu trúc. Khi lưu trữ, 24byte dữ liệu trên mỗi cấu trúc được chạy đầu tiên thông qua một bộ mã hóa Reed-Solomon để tạo ra một mã chẵn lẻ 4 byte gọi là mã chẵn lẻ “Q”, sau đó được gội vào với 24byte dữ liệu. Kết quả là 28byte sẽ được chạy qua một thiết bị mã hóa khác dùng một sắp xếp khác để tạo ra một giá trị chẵn lẻ 4 byte thêm gọi là mã chẵn lẻ “P”. Những giá trị này sẽ được gộp vào 28 byte từ phiên mã hóa trước đó, tạo thành 32 byte (24 byte từ dữ liệu ban đầu cộng thêm những byte chẵn lẻ Q và P). Một byte thêm của thông tin mã phụ (ghi rãnh) được cộng vào sau đó, thành tổng số 33 Byte cho mỗi cấu trúc. Chú ý là các Byte chẵn lẻ P va Q không liên quan đến mã phụ Q đã đề cập trước đó.

Để giảm đến mức tối thiểu ảnh hưởng của lỗi vật lý hoặc vết xước có thể làm hại các cấu trúc kề sát nhau, mỗi số bước xen kẽ được thêm vào trước khi các cấu trúc thực sự được ghi. Các phần của 109 cấu trúc được đan xen chéo (được lưu trữu trong các cấu trúc và các sector khác nhau) sử dụng các đường trễ. Việc xáo trộn này làm giảm khả năng một vết xước hoặc lỗi vật lý ảnh hưởng đến dữ liệu gần kề do dữ liệu được ghi thực tế không theo thứ tự.

Với các đĩa CD, cơ chế CIRC có thể sửa các lỗi lên đến độ dài 3.874 bit (là 2.6mm trong độ dài rãnh). Thêm nữa, đối với các đĩa CD âm thanh, chỉ có CIRC có thể giấu được (thông qua phép nội suy) các lỗi lên đến độ dài 13.282 bit (8.9mm độ dài của rãnh). Nội suy (Interpolation) là quá trình trong đó dữ liệu được ước tính hoặc tính trung bình để phục hồi lại phần bị mất. Điều này dĩ nhiên là không thể chấp nhân cho một đĩa dữ liệu CD, do vậy chỉ áp dụng cho các đĩa này dĩ nhiên là không thể chấp nhận cho một đĩa dữ liệu CD, do vậy chỉ áp dụng cho các đĩa âm thanh. Tiêu chuẩn CD Sách Đỏ đã ghi rõ tỷ lệ lỗi khối (BLER: block eror rate) như số cấu trúc (98 cho mỗi sector) cho mỗi giây có bất kỳ bit lỗi nào (trung bình là trên 10 giây) và yêu cầu số này phải ít hơn 220. Điều này cho phép tối đa lên đến khoảng 3% các cấu trúc có lỗi và đĩa vẫn còn có thể hoạt động.

Mỗi lớp hệ mạch phát hiện và chỉnh sửa lỗi thêm vào là một khác biệt chính giữa đầu đọc CD âm thanh và ổ đĩa CD dữ liệu. Các đĩa CD âm thanh biến đổi thôn tin tín hiệu số được lưu trữ trên đĩa sang tín hiệu tương tự cho bộ khuếch đại âm thanh nổi xử lý. Trong giai đoạn này, một số méo tín hiệu có thể chấp nhận được vì hầu như không thể nhận thấy được khi nghe nhạc. Tuy nhiên, đối với CD dữ liệu, không thể bỏ qua sự không đúng này. Mỗi bit dữ liệu phải được đọc một cách chính xác. Vì lý do này, đĩa CD dữ liệu có thêm vài trò quan trọng của thông tin ECC được ghi vào đĩa cùng với thông tin lưu trữ thực. ECC có thể phát hiện và sửa hầu hết những lỗi nhỏ, tăng cường độ tin cậy, độ chính xác đến mức độ có thể chấp nhận được dùng để lưu dữ liệu.

Trong trường hợp của CD âm thanh, dữ liệu mất có thể được nội suy – thông tin theo mẫu dự đoán cho phép ổ đĩa đoán các giá trị mất. Ví dụ: Nếu ba giá trị được lưu trên một đĩa âm thanh (là 10, 13 và 20 xuất hiện trong dãy này), giá trị giữa bị thiếu – do hỏng hoặc do bẩn trên mặt đĩa CD – bạn có thể nội suy được giá trị ở giữa là 15, tức là nằm giữa 10 và 20. Mặc dù việc này có thể không chính xác hoàn toàn, trong trường hợp thu âm thanh, có thể người nghe sẽ không chú ý. Nhưng nếu giá trị này xuất hiện trên một đĩa CD dữ liệu trong một chương trình có thể chạy được thì không thể thực hiện được do đòi hỏi các chỉ lệnh chương trình thực thi được hoặc dữ liệu phải thật chính xác; mặt khác, chương trình sẽ bị hỏng hoặc dữ liệu đọc không đúng theo yêu cầu tính toán. Sử dụng ví dụ ở trên đối với một đĩa CD dữ liệu đang chạy một chương trình có khả năng thực thi, việc suy đoán 15 không đơn thuần bỏ đi – sai hoàn toàn.

Trong một CD lưu trữ dữ liệu thay vì thông tin âm thanh, thông tin thêm được tính vào mỗi sector để phát hiện và chỉnh sửa các lỗi cũng như xác định vị trí của các sector dữ liệu chính âm thanh và được thay thế sử dụng cho đồng bộ (các bit đồng bộ), ID (các bit định dạng), ECC và thông tin EDC. Việc này để lại 2.048 byte cho dữ liệu người dùng thực sự trên mỗi sector. Khi đọc một đĩa âm thanh CD, trong một ổ đĩa CD 1x (tốc độ chuẩn), các sector được đọc với tốc độ 75 không đổi cho mỗi giây. Điều này dẫn đến một đĩa CD chuẩn tốc độ truyền dữ liệu 153.600 byte mỗi giây (2.048 x 75) được thể hiện dưới dạng 153.6KBps hay 150 KiBps.

Chú ý: Một số cơ chế bảo vệ chống sao chép trên CD âm thanh gây nhiễu với dữ liệu âm thanh và thông tin CIRC như là cách làm đĩa đang tỏ ra vận hành một cách chính xác, tuy nhiên việc sao chép các tệp tin âm thanh hay của toàn bộ đĩa sẽ được lọc tiếng ồn. Bảo vệ chống sao chép cho cả CD dữ liệu và âm thanh được thảo luận chi tiết sau trong chương này.

Theo “Nâng cấp và sửa chữa máy tính” Scott Mueller