CD当中的数据是如何实现自动纠错的?

如题所述

CD 光盘当中的数据,能够实现自动纠错的核心方法就是 CIRC 编码,它的主要特色分为两部分,一部分叫做里德所罗门码,听上去有些恐怖,但实际上相当于是利用奇偶校验方法基本原理的一种变形,能够有效对付随机误码;另一部分叫做交织法,是通过打乱原有数据排序,使得光盘上最常出现的问题——划伤所导致的连续误码,变成随机误码,从而保证里德所罗门码能够有效工作。

但是需要指出的是,以上从严格意义上讲并不是一个「正确」的答案,因为真正的 CIRC 编码比上面所介绍的两个特色还要复杂,还有更多的细节被刻意忽略。但我个人认为如果一味追求正确地回答这个问题,只会导致知友看到一个不知所云的答案(例如参考来源[4],但我对此问题最初的了解正是从该资料中得到的,所以强烈建议对此问题感兴趣的知友能够通读一遍这篇材料)。所以我仅在此抛砖引玉,希望能够令知友对此问题有一个大概的印象,明白纠错的大致含义即可。另:关于CD光盘的编码除了 CIRC 编码以外,还有 EFM 调制编码,但该编码与数据纠错无关,故不再介绍。

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第1个回答  2017-12-29

长久以来,人们并不了解 CD 光盘真正的革命之处在哪里,以为激光和超大容量才是 CD 光盘真正的特征,其实这些都不是——CD 光盘开创了受市场广泛接受的可交换存储介质数字校验的先河,如果没有这一机制的参与,网络,多媒体乃至于如今的信息时代都无从谈起——因为一个非常可笑的原因,那就是你无法保证复制的文件再粘贴到另一个位置,二者还是一模一样。这个问题看似无聊,但却是模拟时代的介质所无法逾越的障碍——例如胶片唱盘和磁带都会磨损,AV 影碟和卫星电视信号中怎么也无法消除的雪花点。但是现如今的数字时代则不会存在这种问题,windows 系统的安装光盘不会出现因为复制错误而导致的系统安装崩溃,你从网上下载文档时也不会担心文档中出现莫名其妙的乱码甚至无法打开,这些都与数据纠错机制有着直接的联系。

接下来说说,CD 当中的数据是如何纠错的。但是在说数据纠错之前,不得不先提到数据校验。

数据校验简单来说就是在正常的数据之外,附加一小段数据,用这段数据来检测之前的数据是否有错误。数据校验与数据纠错的区别就是,数据校验所用的校验码体积可以很小,很多时候甚至只需要一个 1 或者 0 的数字就能发挥很大的作用。

举例:中国居民的身份证号是18位数字,但实际上真正记录你个人身份的数据应该只有17位,最后一个数字就是校验码。如果有人在电脑上输错了前面17位数字中的任意一位数字,则通过校验算法计算得到的校验码数字必然不等于身份证上的第18位数字(也就是真实的校验码),这时计算机就能够提醒:

「未能通过校验,请确认你的身份证号输入是否有误。」

具体算法可以参考链接[2]。

为了帮助大家理解该过程,这里可以使用一个更加简单的模型,即最常见的奇偶校验方法:

对于任意8个位的数据,例如 10010011 ,我们可以假设:

为了得到一个校验码,我们采用数数字的办法,即观察这 8 个数字中有多少个数字是 1 而不是 0 ?如果存在奇数个 1(1、3、5 或者 7 个),我们就将校验码记做 1 ,反之,如果出现了偶数个 1 (0、2、4、6、8 个),我们就将校验码记做 0 。

我保证这9个位(8个位的数据+1个位的校验码)的数据,绝对没有错误!即使有错,也只有1个错误,不可能出现2个以上。

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第2个回答  2017-12-25

为什么当初对CD光盘没有设置C3校验而给日后天价转盘的机械被动稳定系统留下了可乘之机?
为什么不直接存储连续数据而要脱裤子放屁搞交织编码?

其实很简单,众答主的目光都聚焦在了标准和原理上,而没有顾及当时的历史现实。当时的主流电脑只有几十KB内存!在第一台CD机发布后的几年,顶级家用电脑也只有半兆内存。请注意几个关键语句:八十年代初 ,几十千字节内存。
面对家庭用户生产的CD机为了省下内存钱,才不得已采用被动的机械稳定系统加不完整的校验机制。

非实时播放时候,在CD的校验机制之下,光驱加EAC已经可以做到最好了,机械稳定系统这个它不能解决的痛点也因为非实时而可以忽略了。但在应用实时播放时候,几十公斤重的高度稳定、精密的天价转盘优势就出来了。实时播放是在两者都是“数据有错也能过”的前提下,天价转盘可以让错少点儿。

没错儿,花十几万或几十万上转盘的人就是为了优秀的机械稳定系统能够提升那么一点儿。有这一点儿就足够了,这就是追求极致的理念,这就叫发烧友:为一分的提升花十万。

可能有人又要说了,既然非实时播放时候几乎没影响,那我全抓轨来播放或者直接下载无损不就得了?这又犯了发烧入门的毛病了。发烧是为什么?为乐趣!不同品牌型号的转盘,其读取机制和稳定形式不同,声底也会不同,这跟不同的光驱其偏移值不同而抓轨的MD5值不同是相似的道理。把玩这些不同声底的机器和不同的CD版本,本身就是发烧友的一种乐趣;而一手拿着CD导聆册翻看,一手泡壶滇红,一边听耳朵里传来的美妙音乐,这种对音乐生活的乐趣享受又岂是给数播机上插一张SD卡能比的?

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