| 激光唱片新技術(shù)及發(fā)展趨勢 |
| 華南理工大學(xué)機械工程學(xué)院 張林華 來克嫻 |
| 摘要：介紹了激光唱片(CD)的基本結(jié)構(gòu)、基本原理及特點,還介紹了激光唱片的制造工藝和清潔、保存技術(shù),最后對激光唱片的發(fā)展趨勢進行了簡單的總結(jié)。 |
| ---1引言 激光唱片于1982年首次投放市場。但是,自1970年以來,人們便一直對激光唱片進行著大量的研制,它的發(fā)展成果是與世界上許多數(shù)字音響唱片制造廣家的不懈努力分不開的。特別是在早期的發(fā)展階段,激光唱片主要是由荷蘭的飛利浦（PHILIPS）公司與日本的索尼（SONY）公司共同合作進行的。在這期間,飛利浦公司提供了光盤技術(shù),而索尼公司則貢獻出他們在糾錯技術(shù)方面的經(jīng)驗。 激光唱片的英文名字為Compact Disc ,簡稱CD ,即袖珍唱片。港臺等地稱為鐳射數(shù)碼唱片,又稱“碟仔”。激光唱片的國際統(tǒng)一標(biāo)志為“Compact Disc Digital Audio”即“數(shù)字聲音袖珍唱片”的意思。
先比較在顯微鏡下觀察的傳統(tǒng)的密紋唱片（圖1）和激光唱片（圖2）的結(jié)構(gòu)：
圖1密紋唱片的構(gòu)造（放大）----------圖2激光唱片的構(gòu)造（放大） 傳統(tǒng)的密紋唱片又稱為LP（Long Playing）唱片,它記錄信號的方式是模擬方式。它的基本工作原理是利用圖1中所示的溝槽即音槽來記錄聲音信號。其具體方法是利用切割唱片表面而形成連續(xù)的音槽,而音槽的深度或振幅直接代表了聲音信號的起伏變化。在讀取信號時,則利用唱針沿著音槽轉(zhuǎn)動,經(jīng)過唱頭,將振動波轉(zhuǎn)變?yōu)閺娙跸峦碾娏餍盘?經(jīng)過放大處理后而恢復(fù)成原先記錄的聲音． 觀察圖2所示的激光唱片,可以發(fā)現(xiàn)它是由許多圈的凹坑組成,這些長橢圓形的凹坑就是所記錄的數(shù)字聲音信號。凹坑的深度為 0.lμm,寬度為 0.5μm,每一個凹坑的長短包含著信號的成分,其最短為0.87μm,最長為3.18μm。當(dāng)激光照在這些凹坑上時,凹坑與凹坑之間的平坦部分將入射光完全反射,即反射光等于入射光;而有凹坑的地方入射光則產(chǎn)生繞射,這樣反射光變?nèi)?這些反射光照到光敏元件后就變成了一組強弱不同的電信號。激光唱機正是利用反射光的強弱變化,使光敏二極管上產(chǎn)生電信號變化,經(jīng)過預(yù)處理即得到了從唱片上讀取的數(shù)字聲音信號,這些信號再經(jīng)過EFM解調(diào)、錯誤糾正、數(shù)模轉(zhuǎn)換等電路的處理,就可再現(xiàn)最初所記錄的模擬的聲音。 激光唱片是以凹坑的形式記錄信號的。為了方便操作,并考慮到人們的聽覺習(xí)慣只做成一面,由凹坑組成的許多同心圓軌跡間的間隔只有1.6μm。所以,雖然唱片的直徑只有12cm,仍能記錄60分鐘的聲音信號,而直徑為30cm的傳統(tǒng)密紋唱片,兩面加起來記錄聲音的時間僅為50分鐘。目前,激光唱片有兩種規(guī)格：直徑12cm和直徑8cm。圖3表明了直徑為12cm的激光唱片的基本參數(shù)。 下面從激光唱片的結(jié)構(gòu)上說明其特點。圖4為激光唱片的具體結(jié)構(gòu),它是由四個部分組成的,即透明基板、信號面、反射信息層和保護層。 第一部分是唱片的基板,是用透明的PC樹脂（通常被稱為多元碳酸鹽樹脂或聚碳酸樹脂）作材料構(gòu)成的,英文為 Polycarhonate Plastic Material。這種材料在較大的溫度范圍內(nèi)具有良好的耐熱性、耐濕性、成型性及良好的光學(xué)穩(wěn)定性。通常要選用高質(zhì)量的PC樹脂,如日本三菱化工公司的NOVAREX PC樹脂,美國通用電氣塑料公司的LEXAMLDS－1890 PC樹脂。第二部分是透明的PC基板的凹坑面。也就是所記錄的信號的音谷面。第三部分是反射信息面（Reflective Information Layer）。其材料是一層金屬膜,它的厚度（即音谷的深度）極薄,只有0.1μm。由于它是用來反射激光的,其反射光將進入光學(xué)頭中進行信號讀取轉(zhuǎn)換,因此金屬膜必須具有極高的反射率,通常選取金屬鋁為反射層,利用蒸煮的工藝進行加工。第四部分是保護層。它的作用是保護唱片上所記錄的信號不會被輕易地?fù)p壞和丟失。此材料通常選用具有保護作用的瓷漆膜,其厚度為30μm。另外在保護層上還將印刷唱片的曲目名稱、生產(chǎn)廠家及編號等說明。 激光讀取信號是從透明基板方向進行的,光束聚焦成一點落在金屬層的凹坑上,這樣即使透明基板的表面有輕微的刮傷或灰塵也不會影響激光束的讀取。而對于密紋唱片來講,當(dāng)其表面上有傷痕或灰塵時,就會影響唱針拾取信號,產(chǎn)生“僻噗”的雜音,影響聲音的重現(xiàn)。 圖3激光唱片的基本參數(shù)------------------------------圖4激光唱片的具體結(jié)構(gòu) 3激光唱片的性能特點 激光唱片有很多的優(yōu)點： 1）存儲容量大,記錄密度高。目前市場上的一張直徑為12cm的激光唱片可以記錄70～80min的音樂。 2）尋索方便,抗電磁干擾,攜帶方便。用激光束照射唱片,可以跳躍地尋索,不必像磁帶那樣必須順序?qū)に�。倒片也方�?是瞬間的事,可以直接跳躍到你所要的位置,任意重復(fù)播放或按記錄指令規(guī)定的程序播放。 3）壽命長。因為采用的是光信號,唱片表面用一種特殊的透明的樹脂覆蓋,于是信號被保護起來,不容易被劃傷,也不易受灰塵影響。因此,理論上激光唱片不會磨損,可以無限次使用。 4）成本低。唱片材料價格不高,而且目前制造商已掌握了激光唱片的大規(guī)模復(fù)制技術(shù),可以大量進行唱片的生產(chǎn)。目前激光唱片的價格已經(jīng)逐步下降,但仍然較高,主要是其生產(chǎn)技術(shù)要求較高,一次性投入較大,現(xiàn)在的技術(shù)還難以把過去保存在機械唱片上或磁盤、磁帶上的資料全部轉(zhuǎn)入激光唱片�？梢哉f,一段時間以后機械唱片將會成為歷史遺物。 4激光唱片的制作工藝 激光唱片的制作過程,基本上與傳統(tǒng)的密紋唱片一樣,首先制做出原始的母盤,然后再由壓型母盤拷貝出許多壓制子盤,然后再進行大量的壓制。圖5為其生產(chǎn)工藝流程,一般可分為制作母帶、刻錄母盤、制作子模和壓制唱片等幾個過程。 |
