Ein CD-Spieler (meist CD-Player genannt) ist ein Abspielgerat fur Audio-CDs . Viele modernere Gerate sind zusatzlich in der Lage, andere Formate wie MP3 , AAC und WMA wiederzugeben. DVD - und Blu-ray -Spieler sind in der Regel abwartskompatibel und lassen sich somit ebenfalls als CD-Spieler verwenden.

Grundsatzliche Funktion [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Die Informationen auf der CD sind auf einer spiralformig von innen nach außen verlaufenden Datenspur in Form von Pits und Lands (kleinen Vertiefungen/Erhohungen) einer im Inneren der transparenten CD befindlichen Metallschicht gespeichert. Die Pits auf der CD stellen nicht direkt die Datenbits dar, sondern sind mittels 8-14-Kodierung (engl. Eight-to-Fourteen-Modulation EFM) kodiert. Dabei bedeutet ein Wechsel (Land/Pit oder Pit/Land) eine logische 1, kein Wechsel stellt eine logische 0 dar (siehe Aufbau einer CD ). Die Datenspur wird beruhrungslos von einer infraroten Laserdiode mit einer Wellenlange von 780 nm ± 10 nm von der Ruckseite der CD abgetastet. Das von der CD reflektierte Licht wird von einem Array aus mehreren Fotodioden aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Laser und Fotodioden sind in der Abtasteinheit, dem sogenannten Tonabnehmer (auch Optical Pickup Unit, OPU genannt), zusammengefasst.

Bedienungselemente [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Die grundlegenden Bedienelemente sind bei nahezu allen CD-Spielern einheitlich:

• ?? Wiedergabe
• ?? Nachster Titel
• ?? Vorheriger Titel
• ?? Schneller Vorlauf mit Tonwiedergabe
• ?? Schneller Rucklauf mit Tonwiedergabe
• ?? Stopp: Abbrechen der Wiedergabe
• ?? Pause: Unterbrechen der Wiedergabe und Halten der aktuellen Position
• ? Eject- bzw. Auswurftaste zum Offnen der CD-Lade bzw. Auswerfen der CD

Je nach Ausstattung des CD-Spielers konnen weitere Bedienelemente vorkommen wie:

• 🔁 Repeat: Automatisches Wiederholen eines oder mehrerer Titel oder der kompletten CD
• A↔B: Automatische Wiederholung einer Titelsequenz
• 🔀 Shuffle: Wiedergabe der Titel einer CD in zufalliger Reihenfolge

Daneben gibt es weitere Tasten zur Programmierung oder zum Aufrufen von Sonderfunktionen der CD-Spieler.

Aufbau [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Bauformen [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

• 
  Komponente einer Stereoanlage
• 
  Integriert in Autoradio
• 
  Tragbar
• 
  CD-ROM-Laufwerk
• 
  CD-Wechsler fur 110 Audio-CDs

CD-Spieler gibt es in verschiedenen Ausfuhrungen:

• stationares Gerat zum Anschluss an eine Stereoanlage
• integriert in andere Gerate (HiFi-Anlagen oder Autoradios )
• tragbares Gerat, beispielsweise der CD- Walkman (eingetragene Marke von Sony )
• als Funktion eines Personal Computers mit eingebautem CD-ROM-Laufwerk (ist kein Audio-Ausgang direkt am Laufwerk vorhanden, dann nur zusammen mit einer Soundkarte und einem Mediaplayer ).
• CD-Wechsler , eine mechanische Vorrichtung, die das Abspielen mehrerer CDs hintereinander ermoglicht. Es gibt sie als stationare Gerate, integriert in andere Gerate (z. B. Autoradios), aber auch als reine CD-ROM-Wechsler

Laufwerk [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Das Laufwerk umfasst alle mechanischen und elektronischen Komponenten zum Laden und Abtasten der CD. Der Ladevorgang erfolgt bei stationaren Geraten meist uber eine motorgetriebene Schublade. Nach dem vollstandigen Einfahren der Schublade wird die CD auf den Antriebsteller abgesenkt bzw. der Antriebsteller mit Abtasteinheit wird unter die CD gehoben. Bei portablen Geraten wird die CD in der Regel direkt auf den Antriebsteller gelegt und durch das Schließen des Geratedeckels gesichert.

Der Antrieb der CD erfolgt durch einen Gleichstrommotor, bei hochwertigen Geraten auch durch einen verschleißarmen elektronisch kommutierten Motor. Die Drehzahl wird durch die zugehorige Servoelektronik geregelt.

Die Abtasteinheit (auch Pickup genannt) tastet die Datenspur der CD von der Unterseite her ab und wird radial von innen nach außen bewegt. Diese Tracking-Bewegung kann als Schwenkbewegung wie bei einem Plattenspieler-Tonarm oder linear erfolgen. Die Schwenkbewegung (siehe Bild) erfolgt durch eine Spule, die direkt am Schwenkarm montiert ist und in einem kreisringsegmentformigen Magnetfeld bewegt wird.

Bei heutigen CD-Spielern hat sich aufgrund der geringeren Erschutterungsanfalligkeit die gestaffelte Nachfuhrung mit linearem Antrieb und Galvanometerantrieb durchgesetzt. Die Abtasteinheit (Pickup) samt Galvanometerantrieb wird auf zwei Fuhrungsstangen uber einen Zahnstangen - oder Spindelantrieb mit einem Gleichstrommotor verschoben. Dieser wird Schlitten-(Sled-)motor genannt. Bei einigen teureren CD-Spielern wird der Schlitten von einem sogenannten Linearmotor angetrieben. Er allein kann jedoch die Fokussierlinse nicht schnell und genau genug positionieren. Die Feinpositionierung der Linse erfolgt uber einen Galvanometerantrieb, ahnlich den Tauchspulen eines Lautsprechers.

Fur die Fokussierung des Laserstrahls auf die Informationsschicht der CD wird ebenfalls ein Galvanometerantrieb eingesetzt. Er bewegt die Linse auf und ab und verandert so deren Abstand zur CD.

Die Galvanometerantriebe konnen aufgrund der geringen bewegten Masse (Kunststofflinse) in einem gewissen Maß auch Rundlauf- und Planizitatsfehler der CDs ausgleichen.

Laser-Abtastsystem [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Das Abtastsystem enthalt zur Nachfuhrung von Fokuslage und Tracking eine federnd in einem Galvanometerantrieb (Magnetspulen) aufgehangte Fokussierlinse (vergutete Kunststofflinse). Weiterhin besteht es aus einem kleinen, kontinuierlich arbeitenden Halbleiterlaser ( Diodenlaser , Wellenlange um 780 nm, Leistung einige Milliwatt), einem Strahlteiler (goldbedampftes Glas) und einem aus mehreren Fotodioden bestehenden Fotoempfanger.

Der Laserstrahl gelangt durch den Strahlteiler zur Fokussierlinse, die auch das von der Datenschicht der CD reflektierte Licht zuruck uber den Strahlteiler auf den Fotoempfanger bundelt. Dessen Fotodioden sind so angeordnet, dass nicht nur das digitale Datensignal, sondern auch die Steuersignale zur Fokus- und Trackingregelung gewonnen werden konnen.

Beispiel eines Laser-Abtastsystems [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Das Laserlicht wird beim Dreistrahlsystem durch ein optisches System in drei Strahlen aufgeteilt. Dabei dient ein Strahl zum Lesen der Daten von der CD und zur Fokussierung, die beiden anderen Strahlen zur Spurfuhrung (Tracking). Das Dreistrahlsystem ist das am haufigsten eingesetzte Abtastsystem:

Die Lasereinheit ist das empfindlichste Bauteil und verursacht somit den großten Teil der Defekte an CD-Spielern. Werden CDs nicht mehr richtig gelesen, wird in den Reparaturwerkstatten als erster Versuch meistens die Fokussierlinse gereinigt. Bringt dies keine Besserung, wird das komplette Pickup (wenn erhaltlich) ausgewechselt.

Spurabtastung beim Dreistrahlsystem:

Die Abbildung zeigt die Lage der Laserstrahlen auf der Spur einer CD. Die Hilfstrahlen LB1 und LB3 dienen zur Spurfuhrung. Diese Strahlen teilen der Elektronik des CD-Spielers mit, ob die Spurlage stimmt. Der Hauptstrahl LB2 zum Lesen der Daten von der CD und zur Fokussierung. Die Abtasteinheit wird radial zur Spur gefuhrt (rote Pfeile), damit der Winkel der Laserstrahlen zur Spur konstant bleibt.

Strahlfokussierung beim Dreistrahlsystem:

Die sechs im Dreistrahlsystem vorhandenen Fotodioden sind gemaß der Abbildung angeordnet. Der Hauptstrahl trifft auf die vier Dioden A?D, die zwei Hilfsstrahlen je auf eine der Dioden E und F. Bei gleichmaßiger Beleuchtung der vier Hauptstrahldioden ist der Linsenabstand richtig eingestellt (Abb. 3b). Bei falscher Fokussierung beleuchtet der Strahl jeweils zwei gegenuberliegende Dioden starker (Abb. 3a und 3c). Durch eine differentielle Betrachtung der Diodenstrome wird ein Korrektursignal fur den Linsenabstand gewonnen:

${\displaystyle error=(A+C)-(B+D)}$

Bei korrekter Fokussierung wie in Abb. 3b wird das Fehlersignal null. In Abb. 3a ware es positiv, in Abb. 3c ware es negativ.

Elektronik [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Stromversorgung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Die Stromversorgung stellt alle zum Betrieb des Gerates notigen Betriebsspannungen bereit. Bei netzbetriebenen Geraten kommen konventionelle Netztransformatoren oder Schaltnetzteile zum Einsatz. Ziel ist dabei unter anderem, die gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Elektronikbereiche minimal zu halten. Insbesondere der analoge Audiobereich und dessen Stromversorgung muss sorgfaltig ausgefuhrt sein, um Storeinflusse der steilflankigen Strome der digitalen Baugruppen und der Servosteuerung fernzuhalten.

Steuerelektronik [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

In der Steuerelektronik sind alle Funktionen zusammengefasst, die mit der Bedienung und Steuerung des CD-Spielers zu tun haben. Dazu zahlen die Abfrage der Tastatur, die Anzeige, ggf. der Empfang von Fernbedienungssignalen, die Steuerung des Displays (fruher oft eine LED-Ziffernanzeige, heute meist eine Flussigkristallanzeige oder eine Fluoreszenzanzeige ) und der Laufwerksfunktionen. Es werden ein oder mehrere Mikrocontroller eingesetzt.

Servosteuerung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

In einem CD-Spieler existieren drei Regelkreise, die unabhangig voneinander die Antriebsdrehzahl der CD, die Fokussierung des Lasers (Focus) und die Spurhaltung (Tracking) regeln.

Die CD wird von innen nach außen abgespielt. Je weiter sich die Lasereinheit zum außeren Rand der CD bewegt, desto langsamer dreht die CD, so dass die Umfangsgeschwindigkeit, mit der die Datenspur abgetastet wird, und damit die Datenmenge pro Zeitspanne konstant bleibt. Die Antriebsdrehzahl wird dabei so geregelt, dass der Datenstrom immer so groß ist, wie von der anschließenden Signalverarbeitung benotigt. Zum Ausgleich von Schwankungen werden die Daten in einem Puffer zwischengespeichert. Je nach Position der Abtasteinheit liegt die Drehzahl zwischen 200 und 500 Umdrehungen pro Minute (physikalisch: 200 min ^?1 und 500 min ^?1 ).

Der Fokus-Regelkreis bezieht seine Eingangssignale von den in der Abtasteinheit untergebrachten Fotodioden. Durch die astigmatische Optik in der Abtasteinheit lassen sich Fokussierungsfehler erkennen und fuhren zu einem entsprechenden Korrektursignal an den Fokussierungs-Tauchspulenantrieb.

Der Tracking-Regelkreis erhalt seine Eingangssignale ebenfalls von den in der Abtasteinheit untergebrachten Fotodioden. Kleine Spurhaltungsfehler werden zunachst mit dem Radial-Tauchspulenantrieb korrigiert. Die Abtastung der spiralformigen Datenspur auf der CD fuhrt zum stetigen Anwachsen des Tracking-Fehlers, bis eine Schwelle uberschritten wird, ab der eine radiale Nachfuhrung der Abtasteinheit mittels des Zahnstangenantriebs und des Schlitten-(Sled-)motors um einen bestimmten Betrag ausgefuhrt wird. Diese Schritte sind im Abstand von einigen Sekunden notig und werden mit vom Tracking-Regelkreis gesteuert. Im Falle des Schwenkantriebs fur die Trackingbewegung entfallt die Unterteilung in diese Grob- und Feinbewegung, hier wird die Nachfuhrung vom Direktantrieb-Radialmotor allein ausgefuhrt.

Signalverarbeitung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Die elektrischen Signale von den Fotodioden (HF-Augenmustersignal oder engl. Eye Pattern Signal) der Abtasteinheit werden zunachst verstarkt und hinsichtlich der Lageregelung ausgewertet. Der digitale Datenstrom wird in einem FIFO-Puffer zwischengespeichert, dessen Fullstand als Eingangssignal fur die Drehzahlregelung des CD-Antriebsmotors dient. Es folgen die Fehlerkorrektur nach dem Cross Interleaved Reed-Solomon-Code und die Extraktion der Audio- sowie der Subcodedaten.

Daran schließen sich das Uberabtastungsfilter , die Digital-Analog-Wandlung und das Tiefpassfilter an. Im Fall von CDs, die mit Hohenanhebung ( Emphasis ) produziert wurden, erfolgt eine spiegelbildliche Absenkung des Hochtonanteils ( Deemphasis ), um wieder einen linearen Frequenzgang herzustellen. Die Hohenabsenkung wird von einem Subcodebit auf der CD automatisch eingeschaltet, jedoch nur selten angewandt. Danach steht das Signal in analoger Form am Ausgang des CD-Spielers bereit.

Zusatzlich kann das digitale Audiosignal im S/PDIF -Format in elektrischer Form (durch 75-Ohm-Koaxialkabel mit Cinch - oder BNC-Steckverbinder ) oder in optischer Form (durch TOSLINK -Kabel) bereitgestellt werden. Dieses digitale Signal ermoglicht eine verlustfreie Ubertragung zu anderen digitalen Audiogeraten, insbesondere zu externen Digital-Analog-Wandlern und digitalen Aufzeichnungsgeraten (z. B. DAT -Recordern). Dabei wird das Serial Copy Management System (SCMS) eingesetzt, um sicherzustellen, dass nur eine Kopiengeneration von urheberrechtsgeschutzten CDs angefertigt werden kann.

Um das Abtasttheorem nicht zu verletzen, durfen keine Frequenzen codiert werden, die gleich oder großer der Halfte der Abtastfrequenz sind. Um den Audiofrequenzbereich bis zu einer oberen Grenzfrequenz von 20 kHz codieren und wiedergeben zu konnen, ist wiedergabeseitig ein extrem steilflankiges Filter erforderlich, das alle Frequenzen oberhalb von 20 kHz stark bedampft. Bei 22,05 kHz sind bereits Dampfungen von etwa 100 dB erforderlich.

Die Fouriertransformation des Frequenzverhaltens dieses Tiefpassfilters in den Zeitbereich ergibt, dass steilflankige Impulse nicht exakt wiedergegeben werden konnen. Die Analyse bzw. Messung der Sprungantwort ergibt Einschwingvorgange. Ein Nadelimpuls wird mit Ein- und Ausschwingvorgangen wiedergegeben, die im Originalsignal nicht vorhanden sind. Diese Ein- bzw. Ausschwingvorgange sind Resonanzen auf der Grenzfrequenz des Filters. Um diese unerwunschten Verfalschungen zu mindern, wurden CD-Spieler entwickelt, deren Impulsantwort zu Lasten eines weniger ebenmaßigen Frequenzganges optimiert wurde. Die prinzipiellen Probleme, die ein so steilflankiges Filter im Signalweg verursacht, konnen jedoch auch so nicht komplett beseitigt werden.

Besonderheiten [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Die Wiedergabegeschwindigkeit von CD-Spielern ist quarzgesteuert und daher sehr konstant. Es gibt jedoch auch CD-Spieler fur DJs , bei denen sich die Wiedergabegeschwindigkeit steuern (? pitchen “) lasst.

Neuere CDs konnen CD-Text enthalten. Diese Zusatzinformationen, beispielsweise uber den Kunstler und die Titel, konnen von einem entsprechend ausgerusteten CD-Spieler angezeigt werden.

Die meisten CD-Spieler konnen auch gemischte Daten- und Musik-CDs abspielen.

Einige CD-Spieler haben Probleme, kopiergeschutzte CDs korrekt abzuspielen, weil diese nicht dem CD- Red-Book -Standard entsprechen. Dies gilt insbesondere fur neuere CD-Spieler, die auf CD-ROM-Laufwerken , ahnlich wie in einem PC basieren.

Neuere Entwicklungen fuhrten zu MP3- und DVD-Spielern , diese erlauben neben der CD-Wiedergabe auch das Abspielen von MP3 - und anderen komprimierten Audio-Formaten.

Die zum Abspielen von DVDs entwickelten DVD-Spieler sind prinzipiell genauso aufgebaut wie CD-Spieler, unterscheiden sich aber in der Datendichte, den Aufzeichnungsmethoden und Formaten.

In spaten, fur die Wiedergabe von digital codiertem Ton ausgerusteten LaserDisc -Spielern war oft die Wiedergabefunktion fur CDs integriert (CD/CDV/LD-Kombispieler). Somit konnten die kleinen CDs und die großen LaserDiscs (LDs) mit nur einem Gerat abgespielt werden.

Electronic Skip Protection verhindert das kurzzeitige Aussetzen von CD-Playern bei Stoßen.

Discman [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Bei einem Discman handelt es sich um eine Marke von Sony fur ihre hauseigenen portablen CD-Spieler, ahnlich dem Walkman . Das Wort Discman ist (ebenso wie Walkman ) der englischen Sprache entlehnt.

Siehe auch [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

• Schallplattenspieler

Einzelnachweise [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

1. ↑ Sony Corporate info home audio. Abgerufen am 30. August 2014 (englisch).  

Weblinks [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Commons : CD players  ? Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: CD-Spieler  ? Bedeutungserklarungen, Wortherkunft, Synonyme, Ubersetzungen