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第116章 光盘为什么会播放出音乐?

还记得那些很容易被划坏或弄折的黑胶唱片吗?光盘是唱片的升级,但是更薄、更小、更结实。唱针滑过唱片的弧形刻槽,使其重新发出隐藏其中的声音。而光盘则使用无重量的聚焦光线,即激光,来读取光盘表面的细小隆起。

工作原理是什么呢?拿起一张光盘,将其翻转,使底面朝上。在清晰的塑料表层下,你能看到一层闪光的铝,像是铝箔。这层铝非常薄,当你迎光观察光盘时,能朦胧地看透它。这些铝有极小的隆起,呈弧形螺旋分布在光盘中。如果你近距离观察这些隆起,它们看起来就像是高速公路中间的虚线。

光盘的面积小得不可思议。科学家布卢姆菲尔德写了一本书,书名叫做《万物是怎样工作的:日常生活中的物理学》,书中揭示了光盘到底有多小。布卢姆菲尔德指出,每一个隆起的高度是110纳米,宽度是500纳米,长度是833~3560纳米(一纳米是一米的十亿分之一)。例如,在光盘中心附近,环形隆起非常小,而且紧靠在一起,40个这样的隆起和纸张的边缘一样厚。

播放光盘时,激光光束在迅速移动过程中,能够感知隆起和凹陷,就像盲人靠指尖感觉盲文中突起的点划线。激光从旋转的光盘的中心移动到边缘,与唱针的移动方向正好相反。

当激光到达一个隆起时,反射减弱。随着光盘的转动,反射回来的光线数量不断变化。光盘播放器利用这些变化来测量隆起和凹陷。播放器将测量结果解码为数字,最后转换为声音。

使用数字来代表声音是光盘与唱片的关键区别。这种方法叫做“数字记录”。数字实际上代表录音室中变化的气压,这个气压随着乐器和声音的声波进入麦克风而发生改变。

在录音室中,麦克风把声波或变化的气压转换为起伏的电流。然后,模-数转换器以每秒钟44100次的频率测量麦克风的电流,并将结果转化为一系列数字。每个数字有16位,是0和1的不同组合。光盘上不同大小的隆起依次代表这些数字,并被激光“读取”。

播放光盘时,激光光束在迅速移动过程中,能够感知隆起和凹陷。

当你播放光盘时,播放器使用数—模转换器把不断变化的数字转换为不断变化的电流。这个电流流入立体声放大器和扬声器,扬声器再将电流重新转化回声波,这样你就听见音乐了,听起来和音乐被制作的过程一模一样。

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