DVD机的结构原理

   DVD机的原理与VCD机相似，也是由光学系统、机械系统、数字信号处理系统、伺服系统、解码系统和控制系统等组成，如图1.4. 28所示。

 

图1.4. 28   DVD机的组成原理图

   (1)光学系统。DVD机的光学系统较VCD机更为精密和先进，采用了双焦点两用激光头，其激光二极管的光源波长要求缩短，而物镜的数值孔径要求增大，以提高碟片的记录密度，同时也有利于各种碟片的兼容播放。

   1)双焦点激光头。DVD机为了能兼容播放CD和VCD碟片，采用各式的双焦点两用激光头组件来达到播放不同厚度光盘的目的。

    ①双聚焦式。松下和先锋等公司的双聚焦激光头是利用全息一体化球面成形技术，使激光头的物镜起到两个透镜的作用。在光轴上相距200μm处分别形成DVD和CD的两个聚焦点（DVD的光点在近点，CD的光点在远点），纠正由于碟片厚度不同引起的像差和循迹问题。这样既可播放0.6 mm厚的碟片，也可播放1.2 mm厚的碟片。

    ②双物镜式。东芝公司的激光头中采用两个折射率不同的物镜，以机械方式进行转换。其中一个物镜按DVD标准，其光学数值孔径为0.6，激光束透过其聚焦后形成SD的光点，而透过中心的一部分光因反射产生全息效果，支持一个0.6 mm厚的碟片，另一个物镜与前物镜合成使光学数值孔径为0.45，恰好支持1.2 mm厚的碟片。在滑轴式激光头内，物镜支架安装在滑轴的中心线上，根据碟片的厚度，物镜支架在中心轴线上旋转，以选择所需的物镜。

    ③液晶遮光式。三洋公司的激光头是利用液晶遮光器进行转换的。它把液晶遮光器设置在激光路上，读取DVD信号时，遮光器全部打开。读取各种CD信号时，则遮挡住周围部分，使激光仅从中心通过，对激光进行集束，故能分别读出DVD和CD信号。该激光头与双聚焦和双物镜等机械式激光头相比，体积(56 mm×38 mm×20mm)和质量(40g)均减少一半。从价格方面来看，它只有一个透镜，成本相对较低，有利于大量生产。

    ④双激光头式。索尼公司的激光头采用双头式来分别读取DVD及VCD，CD信号，不但能确保安全准确地拾取信号，而且可使激光器的整体寿命得到延长，成本也相对较低。

   2)短波长激光二极管。在一定容量下图像质量和图像传输率大小有关。传输率越大，画质越高。而图像压缩比又与传输率成反比，即压缩比—码率／传输率。当码率固定时，要提高压缩比，就要减小传输率，降低画质。传输率又与碟片的播放时间成反比，要提高图像质量，又受到压缩比的制约。要使碟片达到尺寸小、信息容量大、功能多、图像质量高、播放时间长及价格低的要求，其有效的方法是缩短激光束光电源波长，加大数值孔径(NA)。当激光波长缩短后，分辨率得以提高。光束直径越小，光束点的直径越小，则碟片录制密度就可提高。由于光点是通过物镜对激光束聚焦的结果，故透镜的数值孔径也至关重要。数值孔径越大，分辨率越高。当然，也不能忽视碟片的信息坑宽度、信息轨道间距等参数。表1.4.7所示为不同激光二极管的参数对比。

表1.4.7不同激光二极管的参数比较

 

   3)增大物镜的数值孔径。激光束的光点直径与激光束波长成正比，与物镜的数值孔径成反比。在相同波长情况下，可通过增大数值孔径来提高记录密度。但增加数值孔径的同时需把激光头光轴和垂直于碟片表面轴线之间的容许倾角降低，这是因为倾角是受碟片厚度和双折射偏差的影响的。

    稳定读出数据的方法是稍增加数值孔径，如使用0.52的数值孔径并通过其他方法增加记录容量或增加激光头的倾角，补偿伺服机构，而不使用数值孔径超过0. 52的物镜；或使用孔径数值约为0.6的物镜，同时减少激光束应穿过碟片基板的厚度。

   (2)机械系统。DVD机的机械系统不像VCD机可以使用已经很成熟的CD机芯，它是一种换代新产品。机械系统的功能是通过对激光头和碟片的驱动和控制，保证激光束能从碟片上正确读取各种数据信息。

   (3)数字信号处理系统。激光头拾取的电信号（三光束六通道混合信号）经数字信号处理系统进行I/F变换、RF放大和均衡处理后，检测出聚焦误差信号和CD三光束循迹跟踪误差信号，并送往伺服系统。检测出各通道信号的相位差，产生跟踪误差信号，用于伺服跟踪补偿。将RF信号进行处理，对同步信号进行数据采样保持、分离处理及8～16数据解调、ECC+EDC处理，并实现MPEG -2数据的同步传送。产生伺服基准频率信号，与伺服电路配合完成对主轴电机的CLV控制。

   (4)伺服系统。伺服系统利用数字信号处理系统送来的伺服控制信号对聚焦、循迹跟踪、进给、主轴等机构进行伺服控制，同时将CD信号从同步信号中分离、保持，进行FFM解调和纠错，再作1 bit D/A转换及数字滤波后输出。

   (5)解码系统。解码系统包括MPEG -2解码器、视频处理电路、NTSC编码电路、视频DAC、杜比AC -3 I／F变换电路、AC -3解码及音频输出电路等，具有系统解码、音视频解码、附加数据解码等功能。

    数字信号处理系统输出的MPEG-2数据经解码电路将系统数据中的主画面数据分离出并解码后，再与其余数据一起送入视频处理电路，将系统数据中的副画面及声音数据分离出来。对副画面数据进行解码并与主画面信号及其内部所产生的OSD信号混合，送人NTSC编码电路，混合并编码成图像，再经视频DAC电路变换成视频模拟信号，从VIDEO端输出。视频输出还有SVIDEO及Y，Cr，Cb分离输出两种方式。

    声音数据经杜比AC -3I/F变换、缓冲放大，从杜比AC -3比特流数据解调，并经音频输出接口电路在AC-3解码处理后，将杜比AC -3解码信号从数字输出端输出；对于声音数据中采用线性PCM编码的杜比定向逻辑立体声信息，则由音频输出接口电路中的D/A变换器变换成两路(L+R)，（L-R）模拟信号后输出。

   (6)控制系统。控制系统的核心电路是微处理器，它用于协调整机各部分的工作，并完成有关输入控制及显示。