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本帖最后由 david-ease 于 2014-2-23 23:21 编辑
翻译一篇经典的MD技术类文章----可录式MD系统（The Rewritable MiniDisc System）
首先简单介绍一下这篇MD的技术文章：
这篇文章，我最早是在去年10月份的时候，第一次在国外著名的MD网站（minidisc.org）无意中翻到的。这是一篇经典的MD技术论文，由当年SONY高级研发实验室总经理所写，发表在国际权威性学术杂志上。从当年的发表时间和作者的背景看，它应该是第一篇全面且系统性的介绍MD技术的文章。所以文章的权威性和经典性是无需置疑的。 去年我第一次仔细读完这篇技术论文的时候，虽然当时有很多内容细节还没有完全看懂，但当时已萌生了要将这篇MD的经典文章翻译成中文的想法。因为在国内，能查阅到的中文MD技术资料几乎一遍空白，这点还是深有体会的。当年的MD核心技术也集中在SONY等几家日本电子巨头手里，国内没有生产MD的能力，当年的网络也才起步，信息不像现在这样铺天盖地，当年国内连MD产品信息都很难了解到，更别说是MD技术资料了。所以，无论是在网上，还是在图书馆里，几乎都查不到MD的中文技术资料（起码是我没有查到）。基于此，我也希望在我还有兴趣玩MD的时候，给后面的人留下点真正有价值的MD中文资料， 让后来的人少走写弯路。所以在春节放假这几天，抽空翻译了这篇MD技术文章。 MD，自始自终都是都是一个小众产品，相信现在很多人都已经很陌生了。这种早已过时的随身听，现在还有多少人在玩？这种晦涩难懂的技术文章翻译后会有人看吗？现在再来翻译20年前的MD技术论文，是否过年吃得太饱撑着了？[s:41]
这些问题，我并不关心。我相信现在真正会完整的读完这篇技术文章的人，肯定是寥寥无几。不过一些有历史意义的经典文章，就像烧友心中的经典歌曲、或经典的机器、或经典的耳机耳塞，是不容易跟随时间的流逝褪色的。况且对我来说，玩MD到了一定程度，便会自然的想更深入的了解背后技术层面的东西。也只有这样玩，才更有意义，学到的东西才会越来越多。我在翻译这篇文章时，在把MD基本技术原理搞清楚的同时，基本上把CD基本原理也顺带学习了一遍；把光和透镜的一些主要特性、感知心理声学原理等等相关知识也学习了一遍；甚至还重新复习了一遍大学高等数学中的傅立叶变换；也觉得当年刻苦学习英语打下的基础，还是有用的。所以，对于我来说，这些都是实实在在的收获。
至于你看完这篇MD技术文章后是否有收获，那就是你自己的事情了：）[s:68]
下面正式进入正题：
1、首先，上面已提到，这篇MD技术论文来源于国外的minidisc.org网站。地址如下：
http://www.minidisc.org/ieee_paper.html
从英文原文的介绍得知，该文章是当年时任SONY高级研发实验室的总经理：Tadao Yoshida，于1994年10月在国际权威性学术杂志Proceedings of the IEEE上发表的一篇特约论文。（Proceedings of the IEEE据网上介绍应该是很牛B的学术期刊，不过我不是学电子的，不是很了解。）关于这篇文章的原作者，原文的最后面也有英文介绍，我将作者介绍先放在前面。
关于作者：
Tadao Yoshida 1973年在日本东京早稻田大学获得了电子通讯学士学位。他目前是东京SONY高级研发实验室的总经理。在SONY，他帮助研发了CD系统，磁-光小型碟片系统（CD-MO），全球定位系统（GPS）和汽车应用导航系统。
2、这篇论文分了8个章节，简明扼要的介绍了MD系统的关键技术。
一、 概述（Introduction）
二、 系统结构（System Configuration）
三、 磁场调制覆写（Magnetic-Field Modulation Overwriting）
四、 数据结构（Data Structure）
五、 ATRAC 音频数据压缩（ATRAC Audio Data Compression） 六、 防振内存（Shock-Resistant Memory）
七、 MD-数据 的格式（MD-Data Format）
八、 总结（Conclusion）
3、为了让还不太了解MD的朋友有兴趣读完整篇文章。我先对这篇文章8大部分分别写了一个显浅易懂的译注或叫导读。
译注部分，是我用自己的语言写的，我写的东西不用担心看不懂:) [s:68]
但后面正文译文的内容，特别是涉及到技术原理的部分，可能就不是那么容易读懂了，要看个人的知识面，所以要有心里准备。
好了，here we go ~~~~
《可录式MD系统》译注
一、概述（Introduction）
第1章概述，作者简单描述了开发MD系统的背景，有点讲故事的味道，真正介绍技术的文字很少，所以还是很好看的。不过在IEEE这样的国际性学术期刊上发表署名文章，作者当然不会只讲故事：）
需要说明一下的是文中的第2张图片，图2显示了当时整个“光盘系统”的发展过程概要，即从最初的CD系统发展到当年（1994年）最新的MD-DATA系统。每个光盘系统都有各自的技术规范，当时记录这些技术规范的书的封面颜色各不相同，如音频CD是红色。所以CD的技术规范又被称为“红皮书”（Red Book）,而音频MD是“彩虹书”（Rainbow Book）。
这个章节的最后一段，作者提到了“磁-光”碟片记录技术（Magneto-optical disc recording technology）。可录MD碟也就是“磁-光”光碟。说MD是“光、电、磁”技术的结合，这里的“磁”，实际是指MD采用的“磁-光”记录技术。关于MD中的这一关键技术，作者后面还会有介绍。
二、系统结构（System Configuration）
第2章描述了MD的系统结构。作者首先介绍了MD碟相对CD碟最大的一个物理特征------MD尺寸小巧并且拥有一个保护外壳。接着介绍了MD碟片的类型。
一般来说，MD碟片分2种类型。一种是“预录MD” (Pre-mastered MD)，即唱片公司预先录制好的，用来发布音乐的MD碟，就是我们通常说的“原版MD”。原版MD跟原版CD一样，是不能擦除的；另一种MD碟片是“可录MD”(Recordable MD)，就是供用户自行刻录的MD碟片，我们通常又称它为“刻录MD”。刻录MD可由用户自由的删除、新增或编辑碟片上的歌曲。
这一章节作者提到了第3种类型的碟片，即“混合MD”(Hybrid MD)。这种MD在碟面上，部分区域是不能擦除的，部分区域可供用户擦除，故称为混合式MD。这种碟片很少见，我本人也没有见过。这种混合式碟片有什么用？在学外语的时候就有用了。例如，外语教学或培训机构就可以发行这种混合MD。预先录制好一句标准的外语发音，然后让学员跟读，录下学员的发音。学员的发音可以被清除，标准的外语发音则删除不了。这样不断重复学习。这是我能想到的这种混合MD的用途。
预录MD (Pre-mastered MD)和可录MD(Recordable MD)，它们的记录层和记录原理，都是截然不同的。这点作者在本文中已简明扼要的提及到了。预录MD使用的是跟CD一样的“凹坑”（pit）方式记录数据，激光照射到碟片表面，没有“凹坑”的地方，反射的激光强，有“凹坑”的地方，反射的激光弱，以此来读出信号0或1。而可录MD，录制信号和读取信号的原理不同，这也是MD的关键技术之一。后面作者还会做介绍，但要真正看明白，需要了解的知识还有很多。如果熟悉CD使用的一些基本技术，则理解起来应该不会有难度。
三、磁场调制覆写（Magnetic-Field Modulation Overwriting）
这个章节，作者详细介绍了MD使用的“磁场调制覆写技术”，并与另一种“激光调制技术”相比，从几个方面指出了“磁场调制覆写”技术的先进性。另外注意的是，这个“覆写”可不是那个“复写”，这两个词的意义有着很大的区别。
要理解“磁场调制覆写”基本的技术原理，图8这张图是一定要看明白的。这张图我认为很经典。 图9这张图，是磁场调制和激光调制这两种调制方式的比较。可以看出磁场调制，记录点非常均匀，受照射的激光功率的影响非常小。
图10和图11这两张图，用实验数据说明在磁场调制模式下，即使在读碟的过程中碟片出现一定程度的倾斜，读取数据时出现的块错误率也很低。
四、数据结构（Data Structure） 第4个章节主要介绍MD的数据结构，提到了“扇区”、“ 簇”等等概念，这些概念，学过计算机的相信不会陌生。其中还提到了TOC和U-TOC这两个概念，也介绍了TOC和U-TOC包含了哪些信息。像U-TOC的代码实现逻辑，对一般玩MD的无需深入了解，作者在这篇文章里也没有深入介绍。但TOC和U-TOC这些基本概括，是需要了解的。
五、 ATRAC 音频数据压缩（ATRAC Audio Data Compression） 第5章节，介绍了MD使用的ATRAC声音压缩技术。ATRAC和MP3一样，都是一种声音压缩技术，只是ATRAC是SONY独有，主要用于MD上。相信到现在，一些对MD存在一定程度偏见的人，一提到MD，脑子里还停留在MD声音是被“阉割过的”这种人云亦云的认识上。
ATRAC做为一种基于“感知心理声学原理”的有损声音格式，作者在这里从技术层面上简要的介绍了ATRAC的编码和解码过程。关于什么是“感知心理学原理”，不了解的请自行扩展阅读。不过这些比较枯燥的技术原理，估计真正感兴趣的人不多。需要提一下的是，作者当年写这篇文章是在MD诞生不久的1994年，后来，ATRAC技术也在不断的完善发展，先后产生了ATRAC3和ATRAC3plus等标准，但其基本的技术原理并没有改变。ATRAC这种技术，SONY在其英文官方网站上还有专栏做介绍。有兴趣的不妨将其下载保存下来，估计在不久的将来，这些页面也会被SONY撤销掉的。
六、防振内存（Shock-Resistant Memory） 第6章节，介绍了当时MD “防振”的技术原理。对于“防振”一词，相信现在玩MP3、玩无损播放器的朋友已完全没有这样的概念了。但当年的“防振技术”，是MD领先于CD的又一关键性技术。这之前的CD，是没有“防振内存”概念的，当年内存价格昂贵，4M内存的价格估计是现在40G固态硬盘的价格，也唯有MD相对CD较少的数据读取量，才用得起当时价格高昂的“防振内存”。后来随着技术的发展和内存价格的下降，CD才逐渐使用防振内存。
七、 MD-数据的格式（MD-Data Format）
第7章节，介绍了在现在看来“昙花一现”的一种数据存储技术：MD-Data。MD数据(MD-Data),是从MD音频(MD-Audio)的基础上发展而来的，我们通常说的MD，指的其实是MD音频(MD-Audio)。可以简单的理解为：MD是用来听歌的，MD-data是用来存储数据文件的。MD和MD-Data的区别，就像CD和CD-ROM的区别。
MD-data没有流行开来，从今天看来。既有遗憾，也很庆幸。遗憾的是，MD碟这种相对CD-R、CD-ROM更为可靠、技术更先进的存储介质，由于种种说不清道不明的原因没有得到广泛的应用，确实有些遗憾。庆幸的是，如果MD-data这种存储介质当时真正统治了移动存储市场，可能后来的半导体内存芯片技术就不会有如此之迅猛的发展速度。如果MD系统（包括了后来高容量的Hi-MD碟和无损格式）真的统治了音频市场和数据存储的市场，说不定我们今天能享受到的以半导体内存芯片为存储介质的电子科技产品就要推迟3—5年了~~~~~
八、总结（Conclusion）
最后一节是总结。作者预见在不久的将来，MD会取代磁带。现在来看，磁带是被取代了，但并不完全是MD的功劳。作者当时还肯定的说“MD播放器会比当前的磁带播放器要小很多”，最后确实是这样。最后，作者还预测说“MD数据格式会得到广泛的应用”，这一点，作者猜错了。
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下面才是真正的译文。译文可能还会修改，如果发现有翻译不够准确的地方请跟帖提出，译者将不胜感激！
译文中我认为是技术术语的词已加粗。
最后面的英文参考文献我认为就没有翻译的必要了。
有英语基础的建议直接看英文原文，这篇论文大部分语言都比较容易理解，语法也简单。
译文尽我最大能力忠于原文。
翻译这篇论文，纯粹是为了学习交流使用。 著作权归原文作者所有，译者保留译文译作权，未经译者同意，译文请勿转载。
The Rewritable MiniDisc System
可录式迷你光盘系统
英文作者：Tadao Yoshida 1994年10月 中文翻译： David-ease 2014年01月
设计迷你光盘系统的目的显然是为了取代传统的盒式磁带记录系统。迷你光盘系统定义了两种光盘格式，一种是供用户刻录使用的磁-光光盘，另一种是用于音乐发布的传统只读光盘。声音数据压缩技术使得在64毫米的光盘上达到了74分钟的播放时间。依靠被称之为防振内存的内置式缓存，迷你光盘可应用于便携系统，方便在户外随身使用。此外，迷你光盘已发展到MD数据系统，拥有140M的数据容量和非常小巧的尺寸。MD数据系统有望成为移动存储系统的一个标准。
I. 概述 1992年，迷你光碟系统作为一种新型的录、放系统进入消费音频市场（图1）。发布时间正好是在CD发布以后的第10年。众所周知，在音频碟片市场，CD有效的取代了乙烯基LP。 CD技术是基于16-bit量化和44.1 kHz采样频率的数字音频记录，和任何类似的消费级录音设备相比，CD的音质得到了极大的提高。
在CD产业形成之前，很多工程师致力于独立研发CD技术以提高它的音质,但当CD播放器投放市场之后，我们发现消费者开始注意到快速随机访问这一光盘系统的特征。除此之外，和LP盘相比，光盘12厘米的尺寸易于使用。更长的介质寿命和播放器寿命使得CD格式被迅速接纳，下一步的目标显然是要开发一种可录的CD。SONY和Philips联合开发了这一系统并在1989年在技术上取得了实现。两种不同的可录式CD系统被建立起来了，一种是只写一次光盘，称为CD-R，另一种是可擦写光盘，称为CD-MO. 从1989年起，盒式磁带的销量就一直在下滑，SONY觉得磁带系统已接近了其格式寿命。即使可录CD能被消费者接受，但它却很难打开随身听市场。现阶段，便携的盒式磁带占据优势是由于其出色的防振能力和它小巧的体积。清晰的目标表面，需要建立一套全新的光碟系统来克服这些不足。SONY提出了一种称为迷你光盘（MD）的系统实现了这一目标。 磁-光碟记录技术在计算机数据存储系统方面的应有已经好几年了。基于这一技术，我们开发出一种和CD记录密度相似的直接覆写技术。除此之外，为了便携的需要我们使用了防振内存控制技术，并且使用了称之为ATRAC(自适应转换听觉编码)的数字音频压缩技术 。近来半导体技术的发展使这些技术得以实现。跟已实现的CD-ROM系统相似，MD数据系统是在音频MD的基础上发展而来的。MD数据系统有不少于140M的数据容量，使用专用的文件结构， MD数据系统可能在多个不同的计算机系统上实现，MD数据系统也可能会成为未来的存储设备。(图2)
II.系统结构 为了方便操作，并便于碟片的保护，使用了小型的保护外壳，外壳的物理尺寸是72mm（长）*68mm（宽）*5mm（厚）。MD格式定义了两种不同的记录层和三种不同的碟片类型。一种是传统的碟片，跟CD类似，拥有信号凹坑结构和铝反射层。 第二种碟片是可刻录的碟片，在宽凹槽里喷镀有磁-光记录层。第三种碟片既有记录凹坑也有磁-光记录层的凹槽。宽凹槽由22.05kHz带有地址信息的载波调制形成摆动。这种预设凹槽调制方式有助于驱动系统控制循迹伺服，并支持恒定线速度(CLV)和录音时的寻址控制。图3显示了MD碟片的类型。（图4，5）。
MD系统必须能够播放这三种碟片，这意味着录/放MD装有一个多功能的光头能读取凹坑格式和磁光格式的碟片。 MD光碟的基片是使用模压方法制作的，因此，使碟片的夹盘区域保持最佳形状，便于正确装载，这一点就相对容易。图6显示了装在外壳里面的光碟基片的横切面。 当碟片装载到驱动单元的时候，必须被置于中心位置。和CD一样，使用聚碳酸酯基片内圈的边缘作为参考面确定中心位置。 MD还使用了一片普通的钢铁夹片，夹片放置在夹盘区域的上面，确保碟片被正确夹稳并位于中心位置，这个简单的方法也可以减少对聚碳酸酯碟片中心位置的机械压力，这个方法同样有助于避免聚碳酸酯基片的双折射。 碟片保护外壳上有一个滑动片，在预录制MD中，滑动片只遮盖底部，在可录MD碟中，滑动片遮盖了两面（图7） 。这种简单的外壳和碟片结构有助于降低生产成本。如果这种介质被用来发布音乐和软件，我们认为这一点非常重要。 预制凹坑和可录MD上记录的信号和CD非常相似。使用了8-14调制（EFM）和互交织门-德罗编码（CIRC） ， MD碟的光学读取参数，例如激光波长、轨道间距、光头的数值孔径（NA）等等，都和CD基本一致。（表1）
III. 磁场调制覆写 录/放MD使用了磁场调制的磁-光记录来记录数字信息，这种技术来源于可擦写CD(CD-MO)技术。光头和接触磁头被相对放置在一起，把碟片夹在中间。（图8）。 在磁场调制系统中，半导体激光二极管连续发出大约4.5毫瓦的激光，当激光点照射到碟片时，记录层的表面温度上升到居里温度（大约180°C）。激光点一旦离开，记录层的表面温度便降下来。这个过程不断重复。当N和S磁场被放置在激光点照射的区域， 以居里温度等温线作为分界的地方，“1”或“0”就被记录下来了(图 9)。与此同时， “1”和“0”记录区域的形状和长度就确定下来了.如果磁场的翻转速度足够快，在波长为780纳米，镜头NA(数值孔径)=0.45的光束的配合下，就能在大约0.3微米间距的坑点上记录数据。另外，“1”和“0”的区域呈均匀性发布，这是磁场调制系统的一个特性。 另一种不同的系统是激光调制系统，它是通过改变半导体激光的功率来记录信号。所加磁场只有一个方向， 激光照射到的地方是“1”，没有记录的地方是“0”。这种记录模式是非对称的，另外，激光调制系统还有另一个问题，它容易受记录功率的波动影响， 当记录功率波动时，记录开始和结束的边缘位置容易受到干扰，记录点的长度会出现波动。 磁场调制系统的好处远不止这一点，换句话说，它可以有效的抵御碟片的倾斜。当碟片倾斜时，光点会受到干扰，在激光调整系统下，记录点的形状是由光点决定的，这种变形会相当明显。然而，在磁场调制系统下，使用激光的目的是升高磁-光记录层的温度，它不决定记录点的形状。因此，在记录时碟片倾斜，光点受到干扰的影响程度就少得多。 图10是实验的结果。图中显示了当碟片倾斜播放时块错误率的波动情况，即使碟片相对轨道平面倾斜+/- 1.5度，读取时产生的块错误率跟碟片不倾斜时几乎是一样的。图11显示当碟片沿着半径的方向倾斜时的数据，结果和碟片相对轨道平面倾斜时几乎是一样的。如前所述，磁场调制系统有诸多优点，这些优点保证了在MD系统批量生产阶段，在记录和回放过程中的高可靠性。
然而，看起来很难实现这样的磁头，我们需要说明如何解决这一问题。使用接触式覆写磁头是解决这一问题的简单方法。幸好，MD碟片的背面需要覆盖一层薄保护层，用来保护记录层免受外部环境的影响。另外，保护层需要减少摩擦力的产生，低于保护层所能达到的摩擦极限。这样，如果覆写磁头接触到保护层，它会产生恰当力度的磁场，可以获得经久耐用的擦写次数，比如，超过100万次。还有重要的一点需要说明，磁头的驱动功率可以小到由电池来提供能量。因此，使用磁场调制覆写系统，可以获得下面的特性： 直接覆写的能力。 高记录密度（0.6微米/比特） 适合凹坑-边缘调制（EFM） 录制功率变化幅度宽 碟片和光头之间可倾斜范围宽
IV.数据结构 MD系统采用跟CD一样的调制方式和错误校正编码。使用了8-14调制（EFM）和互交织门-德罗编码（CIRC）纠错编码。众所周知，EFM和CIRC结合，具有高纠错能力和高记录密度 。CD“裸碟”已具有长期稳定的数据可靠性，如果碟片被放入保护盒里，我们认为能增加其可靠性，因此促使我们使用（和CD）一样的系统。 跟音频CD不同，我们稍微改进了交积的顺序以适合在每一个音频采样序列和连续的数据序列中插值。我们称之为ACRIC(高级交积插入里德所罗门编码)。假如从MD碟读取数据的过程中出现了不可纠正的错误，这种改进有助于将CD-ROM 同步数据头的缺失减到最少。如前所述，MD使用了经过压缩的声音数据，通过把数据分成块来记录。块的格式跟CD-ROM的模式2标准非常相似。在CD-ROM里，使用了基于CD子码地址的块地址，因此我们使用基于播放时间的物理地址信息。CD和CD-ROM使用分、秒、帧，对MD，我们把基于时间的地址单位换成基于帧（块）的二进制编码。我们把这个单位（帧，块）称为一个“扇区”。由于是长交积ACRIC错误纠正编码，需要使用三个扇区作为“链接扇区” 。如果用户改变了数据或者新增了数据到MD碟上，需要2个或3个扇区记录每个新数据的开始位置和结束位置。 写入时变化的数据长度会导致地址管理方面的困难，因此，我们引入了簇这样的单位，簇构成了写或覆写数据到碟片的最小单位。一个簇由36个扇区组成，簇中的32个扇区用来记录主数据，4个扇区用来做数据链接或记录增加的子数据（图12）。 上面提到，可录区域的预设凹槽是由22.05kHz带有地址信息的载波调制形成摆动。地址就是扇区号和簇号，驱动装置能从摆动的凹槽中找到读和写的正确地址。在信息凹槽的内层，用预设坑点来记录TOC（内容表） 。一些扇区用来记录碟片信息和跟碟片类型相关的额外信息。在可录MD中，TOC信息包含了录音过程中使用的一下参数。如最优录音功率，用户录音的开始和结束地址，等等。在预录MD中，TOC信息包含了歌曲位置表，歌曲名字表，录音日期表，等等。歌曲位置表包含了地址表，指明程序区域中歌曲的开始和结束地址。歌曲名字表是可用可不用的。U-TOC(用户内容表)是在录音或编辑完成后写入可录MD。U-TOC的歌曲位置表以同样的方式管理着程序区域。歌曲位置表最多定义了255首歌曲。另外，歌曲位置表支持把一些独立的数据碎片连接成连续的音轨。配合防振内存，MD系统能自动连接独立的碎片，因此MD系统提供了简单、可靠的操作方式。
V. ATRAC 音频数据压缩 在一张直径64毫米、比CD小的MD碟上只能容纳1/5的数据，因此，我们需要5：1的数据压缩比例以提供74分钟的播放时间。MD使用了一种高保真的声音压缩技术，称为ATRAC. ATRAC编码过程从16比特量化44.1kHz采样频率的立体声输入信号开始。ATRAC高性能的关键在于它独特的分析方法。ATRAC根据心理声学原理，在频率和时间轴上使用了非均匀分配算法。 编码过程分成3个步骤（图13）。第一步是积分镜像过滤(QMF's)，第二步是改进的离散余弦变换(MDCT)，第三步是比特分配。首先，信号被两级QMF过滤器分成3个子频带，每个子频带分别包含0-5.5 kHz, 5.5-11 kHz, 11-22 kHz.然后，每个子频带都被MDCT转换到频率域。 转换块的尺寸是自动选择的。有两种模式，长模式（所有频带都使用11.6ms）和短模式（高频带使用1.45ms，中、低频带使用2.9ms）。通常，选择长模式能提供最优的频率精度。然而，在信号的瞬态部分可能会出现问题，特别在整个MDCT变换期间，都会出现量化噪声。在声音突变之前，可能会听到一些噪音。因此，ATRAC自动切换成短模式来避免这种噪音。 MDCT频谱系数被按组分成“块”。使用两个参数来量化频谱系数的值。一个是字长，另一个是比例因子。比例因子定义了量化的范围，字长定义了比例的精度。由于每组频谱使用的心理声学模型类似，故每一个“块浮动单元”（BFU）有相同的字长和比例因子。比例因子从一个固定的列表中选取，反映出每一个BFU中频谱系数的值。字长由比特分配算法来决定。对每个声音帧（512个采样数据），下面的信息会记录到碟片上面： MDCT块尺寸模式（长或短） 每一个BFU字长数据 每一个BFU比例因子编码 量化的频谱系数
每一个声音帧的数据长度被固定在212字节。在碟片上，11个立体声声音帧被记录到2个扇区里。如果是单声道录音，碟片上会记录2次总时间。 比特分配算法把不同BFU间的有效数据比特分开。ATRAC不会指定固定的比特分配算法。每一个BFU的字长和量化的频谱系数一起存储在MD碟上，因此解码器是独立于分配算法的。这允许对解码器进行后续改进而不必改变MD的格式。解码的过程分成两步，解码器首先使用字长和比例因子从量化的数据中重建MDCT频谱系数。使用指定的长模式或短模式作为参数进行MDCT逆变换，把频谱系数转换回时域信号。最后，3个时-域信号被QMF合成滤波器合成为输出信号。
VI. 防振内存 传统的光盘系统在受到碰撞或倾斜时容易出现读盘“跳轨”，因此，很长时间以来磁带介质被认为是户外使用的最佳解决方案。然而，车载CD播放器通过机械悬浮设计能减少外部震动。 对于手持设备，比如随身听，则很难使用机械悬浮设计，因为它需要太多的空间。因此，我们需要另一种方法来解决这个问题。
从使用经验上我们知道，碰撞和震动都不会是持续性的。因此，MD播放器在光头和ATRAC解码器之间放置了一个半导体内存芯片作为数据缓冲器。如果我们使用4M的内存，大约能在内存中存储12秒的压缩声音。当光头从碟片中读取数据时，只需要几秒钟就能充满内存，因为光头读出速度和ATRAC解码之间相差了5倍的比特速率。因此在正常的回放过程中，其实光头是间歇性读取数据来充满内存。如果光头受到机械碰撞偏离了读取位置，数据还会持续从内存中流出来，使播放时间持续12秒。一旦光头恢复了原来的位置，又会将数据读出写入到内存。由于地址信息以13.3毫秒的间隔记录在整张碟片上，光头通常在1秒之内就能找到地址并自行定位。最近，CD播放器制造商也开始使用几乎一样的方法。因此，光碟播放系统在户外使用和应用方面，有着很大的潜力。
VII. MD-数据 的格式 基于最初的MD音频格式，MD数据系统在1993年7月发展起来了， MD数据碟片和关键设备（光头和LSI芯片）跟MD音频系统几乎是一样的。因此，MD数据使用了跟MD音频一样的制造设备。实际上，它跟CD-ROM的制造方式类似。MD数据碟片拥有大约140M的数据容量（图15）。多种碟片类型（预录碟/只读碟，刻录碟，混合碟）和小巧的尺寸，这些特性使MD数据系统有望成为数据存储和媒体发布的新的格式标准。 即使MD数据和MD音频的规格非常相似，但MD音频的物理规格必须要提高。另外，我们认为很重要的一点，是要避免音乐消费者在MD数据和MD音频之间搞混，因此，MD数据的保护壳形状稍有不同，图15显示了这些差异。特别地，MD数据系统需要提高数据质量和提供更高的数据传输速率。因此，部分规格格式做出了改变来达成这些目标。另外，我们给MD数据系统引入了专用的文件结构以支持多平台应用。 开发MD数据卷和文件结构是为了应对 MD的物理局限性， TOC和U-TOC定义了数据轨（类似与音频MD的音轨），第1个簇被用来做为引导簇，接下来的16个簇被用作卷管理区域（VMA）,所有的文件和目录管理信息都聚集于此。因为VMA在物理上集中并且通常缓存在半导体内存中，可以减少访问和重写操作的次数。除此之外，考虑到物理簇实际上表示了最小的重写单位，MD数据文件系统可以管理2KB到64KB大小的逻辑块。选择的块的大小唯一依赖于用户的应用程序。文件系统同样支持分层目录结构、长和短文件名、附加信息，等等。 MD数据系统允许在不同主机系统之间进行简易互联，同样允许在不同系统之间进行介质交换（表2）。
VIII.总结 考虑到光盘介质的诸多优点，我们能预见在不久的将来，MD会取代磁带。当这一天到来的时候，我们能很肯定MD播放器会比当前的磁带播放器要小很多，这得益于MD碟的小尺寸。为了实现这一点，关键是要把相关的大体积的电子元件做成硅芯片。现在的关键问题是门电路和LSI芯片的数量很多，随着大规模集成电路设计规则的进步，这些问题都会得到解决。到那个时候，我们也能预见MD数据格式会得到广泛的应用。
参考文献 K. Tutui, H. Suzuki, O. Shimoyoshi, M. Sonohara, K. Akagiri, and R. M. Heddie, "ATRAC: Adaptive transform acoustic coding for MiniDisc," presented at the Audio Engineering Society 93rd Conv., Oct. 1992.
K. Tsurushima, T. Yoshida, K. Fujiie, K. Akagiri, and D. H. Kawakami, "MiniDisc: A disc-based digital recording format for portable audio applications," presented at the Audio Engineering Society 93rd Conv., Oct. 1992.
R. Ando, K. Fujiie, T. Yoshida, K. Watanabe, and T. Nagai, "High density magneto-optical disk capable of overwriting by magnetic field modulation," IEEE Translation of J. Magn. in Japan, vol. 3, no. 8, Aug. 1988.
T. Yoshida, "Optical recording system in MiniDisc," in Proc, ODS '93. pp. 33-35.
Std. ISO-10149, "Compact Disc Read Only System Description," Int. Standardization Org., Geneva, Switzerland.
关于作者： Tadao Yoshida 1973年在日本东京早稻田大学获得了电子通讯学士学位。他目前是东京SONY高级研发实验室的总经理。在SONY，他帮助研发了CD系统，磁-光小型碟片系统（CD-MO），全球定位系统（GPS）和汽车应用导航系统。
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狗仔卡
发表于 2014-2-12 15:14
变色卡
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