DVD 影碟机的基本组成

1. DVD影碟机 • DVD影碟机的基本组成 • DVD影碟机激光头的结构 • DVD解码器的基本结构 • DVD机中常用的几种音频系统 • DVD整机电路分析

2. DVD

3. DVD影碟机的基本组成 4个部分 机械部分 激光头和伺服系统 系统控制 信号处理

4. DVD影碟机组成框图

5. 引入MPEG---2解码器解码器视频方面具有如下功能引入MPEG---2解码器解码器视频方面具有如下功能 • 定义：MPEG（Moving Picture Experts Group）,即运动图像专家组，是国际标准化组织（ISO）于1988年成立的专责制定有关运动压缩编码标准的工作组，所制定的标准是国际通用标准，叫MPEG标准。 • 功能： • 1.对MPEG—2视频位流进行解码，恢复为Y.Cb.Cr.或R,G.B像素的数据。 • 2.显示格式转换。能利用信箱式或拉移式方法实现16：9——4：3视频转换。 • 3.子画面（Sub Picture)解码.对辅助数据流解码形成菜单、字幕、卡拉OK歌词及一些简单动画的视频数据。 • 4.混合。将子画面像素数据覆盖到MPEG—2视频数据上。

6. DVD使用MPEG—2标准与VCD机相比在格式上的不同 • 1.DVD与VCD的图像参数不同，采用MPEG2压缩标准，其图像清晰度达450线以上，平均传输率是VCD的4倍。 • 2.DVD机除了采用MPEG—2视频解码之外，还引入了多声道环绕声技术，使音响效果达到家庭影院的等级。 • 3.DVD机与VCD机信号的JPEG压缩编码方式不同，DVD步骤可以是逐行进行的精度，推出了场预测方式，一帧画面被分成两场来预测。 • 4.DVD机与VCD机信号的MPEG压缩编码方式不同，DVD机中，为了改进MPEG预测的精度，推出了场预测方式，一帧画面被分成两场来预测。 • 5.DVD机信号的调试方式和误码校正方法也做了改进， • 6.提高图像分辨率，DVD按MPEG—2格式采用了可变速率VBR解码技术。

8. 各种功能可以 录入DVD盘内 语音选择DVD机 最大有8种语音系统 多角度功能 最多可录制9个角度的功能 字幕选择DVD机 最多使用32个频道副图像 字幕录制最多可达32种文字 父母锁定功能 锁定等级最高到9级 多情节功能 根据情节，可自由改变 故事的发展

9. 常用的几种DVD激光头

10. DVD机是在CD机、VCD机的基础上，通过改进光盘物理结构和读取机构来提高记录密度、存储容量和传输速度的。由于DVD光盘与VCD，CD光盘外观和尺寸一致，为了实现高密度记录，必然要缩短坑槽长度和轨迹间距。与VCD，CD光盘相比，DVD光盘的轨道间距为0.74(m（VCD为1.6(m），坑槽长度为0.4(m～2(m（VCD最短为0.83(m）。为了准确读取DVD光盘信息，DVD机激光头采用635nm～650nm（CD为680nm）的较短波长，物镜数值孔径加大到0.6（CD为0.45），使其对激光束会聚后的焦点尺寸更小，更易准确找到信号轨迹。DVD机是在CD机、VCD机的基础上，通过改进光盘物理结构和读取机构来提高记录密度、存储容量和传输速度的。由于DVD光盘与VCD，CD光盘外观和尺寸一致，为了实现高密度记录，必然要缩短坑槽长度和轨迹间距。与VCD，CD光盘相比，DVD光盘的轨道间距为0.74(m（VCD为1.6(m），坑槽长度为0.4(m～2(m（VCD最短为0.83(m）。为了准确读取DVD光盘信息，DVD机激光头采用635nm～650nm（CD为680nm）的较短波长，物镜数值孔径加大到0.6（CD为0.45），使其对激光束会聚后的焦点尺寸更小，更易准确找到信号轨迹。

11. DVD激光头与VCD激光头在构成上相似，都由激光发射系统、激光传播系统（光路）、激光接收系统组成。DVD激光头与VCD激光头在构成上相似，都由激光发射系统、激光传播系统（光路）、激光接收系统组成。 • 激光发射系统由激光二极管和衍射光栅组成。和VCD激光管一样，DVD激光管的内部也有一个激光发射二极管LD和一个光敏检测管PD，有M型、P型和N型三种封装形式，如图4.7所示。激光头加电后，LD发射出单一波长、相位一致的激光，波长为650nm（780nm），激光功率为5mW左右。PD用来检测LD发射激光的强弱，实现激光自动功率（APC）控制。衍射光栅将LD发出的单束激光分成三束激光（一条主光束和两条辅助光束）。 • DVD激光头的组成

12. DVD激光头组成示意图

13. DVD激光管封装形式

14. 激光光路传播系统主要由分光棱镜、准直透镜、1/4波长片、物镜和柱面透镜组成，其中分光棱镜、准直透镜、1/4波长片和物镜组成入射光传播系统；物镜、1/4波长片、准直透镜、分光棱镜和柱面（圆柱）透镜组成反射光传播系统。激光接收系统主要由光敏接收二极管组件组成，它能将光盘的反射光信号转变为电信号，并送到RF射频电路进行处理。激光光路传播系统主要由分光棱镜、准直透镜、1/4波长片、物镜和柱面透镜组成，其中分光棱镜、准直透镜、1/4波长片和物镜组成入射光传播系统；物镜、1/4波长片、准直透镜、分光棱镜和柱面（圆柱）透镜组成反射光传播系统。激光接收系统主要由光敏接收二极管组件组成，它能将光盘的反射光信号转变为电信号，并送到RF射频电路进行处理。

15. 为了使DVD机兼容CD，VCD，SVCD光盘，开发了双镜头式激光头、双焦点式激光头和液晶快门式激光头。1. 双镜头式激光头 • 双镜头式激光头组件中的物镜有两个：一个焦距较短，用来读取DVD光盘；一个焦距较长，用来播放VCD，CD光盘。两个物镜安装在一个可旋转的圆盘上。当播放VCD或DVD光盘时，通过控制电路带动固定物镜的圆盘旋转，分别切换到相应的镜头来读取信号。 • DVD激光头的分类

16. 双镜头式激光头结构示意图

17. 双镜头式激光头读盘原理图

18. 双焦点式激光头是采用全息照相方式的物镜，使激光束有两个焦点。全息镜头从镜头中心向外制成一圈圈同心圆沟槽，其间距为数十微米到数百微米。全息镜头的表面为一平面镜。播放VCD或CD光盘时，利用平面镜的1次回折光读取信息；播放DVD光盘时，激光管发射的激光直接通过物镜的0次光读取信息。这种光头读取VCD光盘时，光利用率较低，可采用宽范围集光的方法来抑制光通量的下降。双焦点式激光头是采用全息照相方式的物镜，使激光束有两个焦点。全息镜头从镜头中心向外制成一圈圈同心圆沟槽，其间距为数十微米到数百微米。全息镜头的表面为一平面镜。播放VCD或CD光盘时，利用平面镜的1次回折光读取信息；播放DVD光盘时，激光管发射的激光直接通过物镜的0次光读取信息。这种光头读取VCD光盘时，光利用率较低，可采用宽范围集光的方法来抑制光通量的下降。 2. 双焦点式激光头

19. 双焦点激光头原理图

20. 这种激光头在物镜的前面安装了一个液晶光圈，光圈大小随光圈外加电压的大小而变化，使激光经可变光圈物镜聚焦后的焦点发生变化。播放DVD光盘时，环形液晶板透光，物镜有效数值孔径增大到0.6（NA=0.6），激光束聚焦后的焦点落在DVD光盘信息面上；播放VCD光盘时，控制电压使液晶阀门关闭，物镜的有效数值孔径减小到0.45（NA=0.45），激光束会聚后的焦点落在VCD光盘信息面上。这种激光头在物镜的前面安装了一个液晶光圈，光圈大小随光圈外加电压的大小而变化，使激光经可变光圈物镜聚焦后的焦点发生变化。播放DVD光盘时，环形液晶板透光，物镜有效数值孔径增大到0.6（NA=0.6），激光束聚焦后的焦点落在DVD光盘信息面上；播放VCD光盘时，控制电压使液晶阀门关闭，物镜的有效数值孔径减小到0.45（NA=0.45），激光束会聚后的焦点落在VCD光盘信息面上。 3. 液晶快门（光圈）式激光头

21. 液晶快门式激光头原理图

22. 液晶快门式激光头原理图

23. DVD激光头信息读取原理 • 由光盘的微观结构知，DVD光盘是以椭圆形的坑槽和镜平面来记录信号的，信号的轨迹按螺旋形状由内圈向外圈排列。DVD的坑长0.6(m～1.6(m，轨迹间距0.74(m，坑槽的表面镀有高反射的铝膜，用来反射激光束。当激光束照射到光盘上时，在没有坑槽的地方，反射面为一平面，垂直照射到光盘的激光束产生100%的反射，反射光经物镜、1/4波长片到分光棱镜与入射光分开，经柱面透镜后照射到光敏检测器，此时检测到的激光束很强（对应于数字信号“1”）；当激光照射到坑槽上时，激光束照射其背面小凸起的地方，反射光与入射光光程相差(/2，根据光的干涉原理，入射光与反射光将相互抵消，反射光只有30%按原路返回到光敏检测器，此时光敏检测器检测到的激光很弱（对应于数字信号“0”）。光敏接收器根据光信号的强弱判断光盘上记录的信号是“1”还是“0”。 25

24. 常见DVD激光头参数 常见DVD激光头及其参数

25. 常见的几种解码电路及其功能 • 1. L64021DVD解码电路L64021是美国LSI Logic公司开发的MPEG2单片AV解码电路。它采用LSI的MPEG2和AC—3解码内核，内置MPEG2视频解码、AC—3解码、CSS解密（版权保护电路）、子图像解码和线性PCM解码，完全兼容MPEG1系统层的解码。还可将AC—3解码后输出的信号混合成两声道输出。可提供PCM直通通路。

26. L64021组成框图

27. L64021采用低功耗CMOS 0.25(m工艺制造，160脚PQFP封装，3.3V供电，只需外接16Mbit的SDRAM即可进行解码。

28. 2. ZiVA D6 DVD解码电路 ZiVAD6是美国C-CUBE（斯高柏）公司生产的DVD专用单片解码电路。　它继承了CL48X系列解码器的结构和特点，使其对VCD有很好的兼容性。ZiVAD6解码芯片内置MPEG1-2视频解　码、AC-3音频解码、子图像解码、线性PCM解码、OSD屏幕显示。图　像4:3/16:9幅度转换，可直接输出5.1声道的音频信号（不需多路音频　A/D转换器）或混合输出两路立体声信号。

29. ZiVAD6采用208脚PQFP封装，3.3V电源供电，外挂4只256×16Kbit的DRAM完成解码。ZiVAD6采用208脚PQFP封装，3.3V电源供电，外挂4只256×16Kbit的DRAM完成解码。 ZiVAD6内部组成框图

30. ZiVAD6内部组成框图

31. 3. ZR36700DVD解码集成电路 • ZR36700是美国ZORAN（卓然）公司生产的一种单片MPEG2解码集成电路。其主要功能有MPEG1/MPEG2音视频解码、AC-3音频解码和PCM线性解码，子图像解码、屏幕OSD显示、图像幅形转换（4:3/16:9）、CSS解密功能。ZR36700支持DVD，VCD，CD等多种格式解码，具有多种特技放像功能。在音频处理方面，ZR36700支持AC-3音频解码，可直接输出5.1声道音频或混成两声道输出。它支持MPEG2音频7.1声道解码，支持16bit，18bit，20bit，24bit两声道PCM音频输出，支持采样频率32kHz，44.1kHz，48kHz，96KHZ，可对话筒输入的信号作卡拉OK混响或3D声专场处理。ZR36700采用160脚LQFP封装，3.3V电源供电，TTL I/O电平，支持5V输入电平，外部时钟为27MHz。它需外接一片16Mbit的DRAM作为系统解码的缓冲存储器。

32. ZR36700内部组成框图

33. ZR36700采用160脚LQFP封装，3.3V电源供电，TTL I/O电平，支持5V输入电平，外部时钟为27MHz。它需外接一片16Mbit的DRAM作为系统解码的缓冲存储器。

34. 音频系统 MPEG2和杜比AC-3数字音频压缩标准 • MPEG音频有MPEG1音频和MPEG2两个标准。MPEG1是1993年推出的音频国际化标准，它将输入信号分割成32个子带，根据人类听觉特性适当分配比特流，将立体声音频信号编码并压缩到原信号的1/6。MPEG2音频是为高清晰度电视（HDTV）和高质量数字音频广播推出的一种音频压缩编码方式，它增加了5.1声道功能和8通道多语音功能，可以重放5通道全频域的音频，即L（左），R（右），C（中置），LS（左环绕），LR（右环绕）。此外，它还增加了8通道语音功能和DOLBY向后兼容性。MPEG2音频还增加了24kHz、22.05kHz、16kHz的低采样频率，可提高低比特率时的压缩率。AC-3是杜比数字环绕声的简称，它支持5.1通道（L、R、C、LS、LR及SW），量化精度为20bit，每通道的采样频率分别为32kHz、44.1kHz、48kHz。杜比数字环绕声（AC-3）也是利用人的听觉特性压缩声音的。

35. 三种音频规格参数标准对照表

36. DVD影碟机整机电路分析 • DVD机的电路由机芯电路（RF射频放大、数字信号处理、机芯微处理器、数字伺服、驱动电路）、MPEG2/MPEG1音频解码电路（DRAM动态随机存储器 、ROM内存储器 ）、系统控制电路、操作/显示控制电路、视频编码电路、AC-3解码电路等组成。与VCD机电路不同的是，DVD机采用MPGE2解码和AC-3解码器。根据1995年DVD标准，MPEG2在定义上包含MPEG1，因而所有符合MPEG1标准的VCD光盘均能在DVD机上播放。

37. DVD影碟机的工作原理 激光头读取光盘信息，经过RF前置放大、补偿、整形后输出二进制码流。输出的数字信号在DVD-DSP（数字信号处理）电路进行EFM+（8(16）解调，还原为8位二进制信号，再经过RS-PC纠错处理，以提高读盘能力。纠错处理后输出的信号送到MPEG2解码器进行图像信号的解压处理和AC-3音频解码及子画面图像信号处理，输出的子画面图像信号与MPEG2解压后的视频信号一起送入PAL/NTSC视频编码器，经编码输出视频信号（复合视频信号、S视频信号或色差分量视频）。经AC-3解码后输出的6声道数字音频经6路DAC转换后输出5声道全频域的音频信号和1路120Hz以下的超重低音信号。与此同时，RF前置放大和DSP输出的信号送至数字伺服电路，经伺服处理后产生的误差信号再经驱动放大后控制伺服机构，以保证激光头精确读盘。为了使DVD机各单元电路正常工作，还需要系统微处理器与机芯微处理器参与控制，以保证整机正常工作，实现完善的人机界面与控制。

38. 伺服电路工作原理 DVD机的伺服电路和VCD机一样，都由聚焦伺服电路、循迹伺服电路、进给伺服电路和主轴伺服电路组成。其聚焦伺服、循迹伺服、进给伺服、主轴伺服原理与VCD基本一样，只是DVD的伺服电路要求更高，主轴转速更稳定，以实现准确读盘。

39. DVD机视频信号处理电路

40. ①在视频电路上采用了美国AD公司生产的解码芯片ADV7175A，该芯片具有10bit精度来处理DVD光盘上的8位视频信号的信号处理能力，是第二代DVD机型中视频质量较高、视频噪音最低的机型。视频的输出接口除RCA端子、S端子外，还备有较先进的视频分量端子。①在视频电路上采用了美国AD公司生产的解码芯片ADV7175A，该芯片具有10bit精度来处理DVD光盘上的8位视频信号的信号处理能力，是第二代DVD机型中视频质量较高、视频噪音最低的机型。视频的输出接口除RCA端子、S端子外，还备有较先进的视频分量端子。 • ②在声音方面，机内的DAC电路采用了朝日精机的AK4321，这是20bit/96kHz的数模转换芯片。其音频表现不低于同价位的高档CD唱机。该机设置了三维立体声声场，能借助一对音响营造出3D环绕音响效果，音频接口设有一路模拟立体声输出和数码同轴电缆输出端子。另外，该机的卡拉OK具有二路话筒输入、多段式数码混响效果和数码变调等功能。

41. ③增加了类似录像机上的“穿梭画面”环，正反向的搜画有2倍、8倍及30倍多种速度供选择，不但反应极快，而且没有杂波。③增加了类似录像机上的“穿梭画面”环，正反向的搜画有2倍、8倍及30倍多种速度供选择，不但反应极快，而且没有杂波。 • ④该机采用东芝独创的单管双透镜方式的三光束式激光头组件。 • ⑤价格是第二代DVD机中最便宜的。 • ⑥该机型电路结构比较复杂，共有7块电路板。其中AV解码部分与本书前节例举的单片AV解码芯片有一定差距。 • ⑦整机的主要性能指标如下：清晰度：大于500线；视频信噪比：75dB；音频信噪比：108dB；动态范围：96dB；频响：4Hz~22Hz；谐波失真：0.004% 。

42. MPEG2解码电路是视频处理电路的核心，一般都由集成电路完成。DVD机常用的解码电路有L64020，L64021，MN67740，ZiVAD6，ZR36700等。视频信号处理电路的工作过程为：由DSP输出的数字信号首先经CSS解密电路，然后进行数据分离处理，分别送入MPEG2图像解码、子图像解码，输出信号混合后经D/A转换、PAL/NTSC制编码，输出复合视频信号或S-视频、色差分量。MPEG2解码电路是视频处理电路的核心，一般都由集成电路完成。DVD机常用的解码电路有L64020，L64021，MN67740，ZiVAD6，ZR36700等。视频信号处理电路的工作过程为：由DSP输出的数字信号首先经CSS解密电路，然后进行数据分离处理，分别送入MPEG2图像解码、子图像解码，输出信号混合后经D/A转换、PAL/NTSC制编码，输出复合视频信号或S-视频、色差分量。

43. tTE信号 放大 DRAM IC201 数据处理 主轴电机 PUS激光 头放大 RF信号 放大F IC503侍 候处理 IC207 解密电路 进给电机 侍候驱动 霍尔元件 速度 检测 IC304 MPEG_2 解码 进给驱动 IC301 视频处理 聚焦驱动 F\T开关 循迹驱动 加载驱动 音频系统