De MiniDisc

1. Inleiding

MiniDisc is een digitaal opnamesysteem van Sony dat bedoelt is als opvolger van de verouderde compact cassette. Gelijktijdig met de introductie van MiniDisc in 1992 kwam Philips met de digitale compact cassette (DCC) op de markt. Dit is een digitale vorm van de huidige compact cassette. Dit systeem is door onvoldoende belangstelling vrijwel van de markt verdwenen. De minidisc is een klein optisch schijfje met een maximale speelduur van 74 minuten. Door datareductie wordt de data gereduceerd zodat die op het schijfje past. Door een geheugen is de MD 10 seconden schokvrij. Op de MD kan ook zelf worden opgenomen door middel van het magneto-optische principe. Het bijzondere van de MD recorder is dat er ook mee gemonteerd kan worden.

2. De MiniDisc

De MD-recorder is dus een digitaal opname/weergavesysteem dat, typisch Sony-uitgangspunt, in de eerste plaats voor personal audio-gebruik is bedoeld.
Het apparaat diende dus klein te zijn, en de muziek nummers moesten direct toegankelijk kunnen zijn. Direct access, zoals dat heet. Dat is verwezenlijkt door een kleine magnetischoptische disc van 2,5 inch (64 mm) toe te passen. De disc is ondergebracht in een beschermende cartridge van 68 x 72 x 5 mm. Het ziet er uit als een computerdiskette. Het toegepaste laser-aftastmechanisme kan zowel de zelf opgenomen MO-discs (magneto optisch) als voorbespeelde MD's (in feite kleine compact discs) uitlezen.
De specificaties van de CD staan beschreven in het zogenaamde red book. Zo is er voor de CD-ROM het Yellow book, en voor de MO-disc het orange book. In het MD systeem zijn deze verenigd in het rainbow book.

3. Datareductie

1. ATRAC

Net zoals het DCC-systeem werkt de MD op basis van datareductie, dus vermindering van de op te nemen gegevens zonder dat dit aan de uiteindelijke geluidskwaliteit merkbaar is. Dit wordt ook hier bereikt door bij opname de geluiden die het oor niet hoort te maskeren. Het niet opnemen van al die geluiden die we niet horen leidt tot forse indamming van de informatiestroom. Bij de MD gebeurt dat door middel van ATRAC (Adaptive Transform Acoustic Coding), dat in grote trekken met het PASC systeem van Philips vergelijkbaar is en dat er kwalitatief niet of nauwelijks voor onderdoet. ATRAC zorgt er voor dat de op te nemen informatiestroom tot een vijfde deel wordt teruggebracht. Daardoor is het mogelijk geworden om op de kleine MiniDisc met zijn diameter van slechts 64 mm 74 minuten geluidsinformatie met hifi-kwaliteit vast te leggen. Net zoveel dus als op de veel grotere CD.
Met een bemonsteringsfrequentie van 44.1 kHz wordt het analoge signaal elke 20 ns (0,02 ms) bemonsterd. Elk monster wordt bij een oplossend vermogen van 16 bits in 65536 stapjes verdeeld (216). Hierbij wordt niet gekeken naar de amplitude van het signaal, of dat er überhaupt een signaal aanwezig is. Ook een afwezig signaal wordt bemonsterd. ATRAC verdeelt de gedigitaliseerde 16-bit data in segmenten met een lengte van 20 ms (ongeveer 1000 monsters). Met behulp van Fourier-transformatie-analyse worden telkens ongeveer 1000 amplitudeveranderingen geanalyseerd.
Tijdens deze analyse wordt bij elke frequentie de amplitude bepaald (het geluidsniveau). Er wordt gebruik gemaakt van een psycho-akoestisch model om in elk segment alleen die componenten op te sporen die ook daadwerkelijk door het menselijk oor worden waargenomen. Het resultaat is dat de data met een factor 5 wordt gereduceerd. Vervolgens wordt deze data 8/14 gemoduleerd en samen met foutcorrectie data opgeslagen.
ATRAC wordt steeds verbeterd. De opeenvolgende ATRAC processoren krijgen een versienummer. Dus hoe hoger het versienummer, hoe beter de processor is. De mz-1 uit 1992 had ATRAC versie 1. De huidige recorders hebben al versie 4.5.

2. Shockproof memory

Een wezenlijk onderdeel van het ATRAC-systeem is de shockproof memory, dat is een geheugen dat de bij weergave uitgelezen data wel 10 seconden vasthoudt. De MD-laserpickup leest namelijk met een veel grotere snelheid dat de ATRAC-decoder voor de geluidsweergave gebruikt. Dankzij dit snelheidsverschil heeft men een opslagbuffer met de genoemde capaciteit van circa 10 seconden tussen laserpickup en decoder kunnen plaatsen. Als de informatietoevoer tijdens het mobiele gebruik door schokken stagneert merkt men daar in het geheel niets van, zolang de onderbreking maar korter dan 10 seconden duurt. Als er geen onderbreking is en de buffer op zeker moment dus vol raakt, stopt de laserpickup met het opnemen van gegevens, net zolang tot er weer ruimte in de buffer is.

4. Het opname- en weergavesysteem

Het MD-systeem is een optisch systeem waarbij een microscopisch kleine laserstraal net zoals dat bij een CD gebeurt, de digitale disc aftast. Maar dat is ongeveer de enige overeenkomst met het CD-systeem, want vanwege de afwijkende maat, een ander toerental en de ATRACcodering zijn beide systemen niet door elkaar te gebruiken.

1. De opname

Ten opzichte van de CD heeft de MD de bijzondere mogelijkheid dat er mee kan worden opgenomen. Nee, dat is het bijzondere eigenlijk niet, want opneembare discs, zogenoemde magneto-optische (MO) discs, waarbij de optekening met behulp van magnetisme en licht geschiedt, waren er ten behoeve van professioneel gebruik al langer. Die vergen bij het opnemen echter zeer veel energie, zodat er aan mobiel gebruik niet te denken was. Maar Sony heeft hier een oplossing voor weten te vinden: de overwrite-technologie. Die wordt dan ook bij het MD-systeem toegepast.
Op basis van de overwrite technologie wordt de MO-disc bij opname met behulp van een laserstraal aan één kant plaatselijk tot circa 220 C verhit (de Curietemperatuur). Aan de andere kant van de disc bevindt zich de opnamekop, een gebruikelijke magneetkop, waar het op te nemen signaal doorheen loopt. Er ontstaat een wisselend magneetveld dat het verhitte gebiedje, als was het een normaal stukje magneetschijf, afhankelijk van de momentele sterkte en polariteit van het signaal magnetiseert. magnetische veldmodulatie heet dit. Doordat de disc draait, is het verhitte plekje op hetzelfde moment uit de invloedssfeer van de laserstraal, met als gevolg dat het zojuist gepolariseerde gebiedje zijn nieuwe polariteit blijft behouden.
Leg het schijfje maar rustig op een sterke magneet, de polariteit verandert niet meer! Daar is weer eenzelfde hittebron voor nodig.
De laser staat dus voordurend "aan" en het magnetisch veld varieert continu, waardoor opnames met een hoge datarate mogelijk zijn. De magneet kop is nieuw ontwikkeld voor het MD systeem. Hij heeft een extreem hoog rendement, waarbij de richting van het magnetische veld binnen 100 ns kan omklappen. Bij opname glijd de magneetkop als het ware over de disc. Op de disc is hiervoor een speciale gladde beschermlaag aangebracht.
Voor de magnetische laag van de MD wordt een nieuw materiaal gebruikt, namelijk Terbium Ferrite Cobalt. Dit materiaal heeft een coörcitiefkracht van 6400 A/m. Dit is slechts 1/3 van conventionele magneto-optische media. Hierdoor kan data betrouwbaar worden geregisreerd met behulp van een relatief zwak magnetisch veld.
Aan deze twee baanbrekende ontwikkelingen is het te danken dat de lichte, handige, batterijgevoede MD-recorder, de MD-walkman, mogelijk is geworden.

2. De weergave

Het afspelen van de zelf opgenomen MO-disc gebeurt niet zoals een CD wordt afgespeeld. Er zijn immers geen putjes en dammetjes zoals bij de normale CD, die het licht al of niet reflecteren. Nee, het laserlicht wordt nu gewoon continu gereflecteerd. Maar wat gebeurt er ondertussen? De magnetische informatie op de MO-disc, de polarisatie dus van punt tot punt, beïnvloedt de polarisatie van de gereflecteerde laserstraal. Deze komt op twee met elkaar verbonden dioden terecht en afhankelijk van de polarisatierichting wordt door het diodepaar wel of geen stroompuls (een 0 of een 1) afgegeven. Dit is het zogenaamde Kerr-effect. En zo komt de op de schijf vastgelegde informatie zonder aanwezigheid van putjes in de schijf toch weer als elektrische informatie beschikbaar.
Uit het bovenstaande blijkt dat de opneembare MD niet zomaar een klein CD-tje is. De techniek wijkt erg af van de normale CD. De kleine schijf is net zoals de bij de computer gebruikte diskette veilig opgeborgen in een kunststof behuizing. Er is net zoals bij de floppy disc een verend metalen klepje dat pas geopend wordt wanneer de disc in de MD-recorder of MD-speler wordt geschoven. Betreft het een MO-disc dan komt de disc bij het wegschuiven van het klepje aan beide zijden bloot. Hij wordt immers aan beide zijden bewerkt.

5. De voorbespeelde MD

Er zijn ook voorbespeelde MD's in de handel. Dat zijn in feite kleine CD-tjes die ook op precies dezelfde wijze door de laserpickup worden afgetast. Er zit dan ook maar aan één kant van de MD-behuizing een metalen schuifje. Aan de andere kant is ruimte voor een groot label.

6. Snelle toegankelijkheid

De korte toegangstijd van de verschillende nummers die men van de CD kent, treft men zowel bij de voorbespeelde als bij de onbespeelde MD aan. De onbespeelde MD heeft naast het algemene informatiespoor nog een cirkelvormig aanloopspoor. Dit wordt reeds bij het persen van de drager aangebracht. Het aanloopspoor levert de stuurreferentie voor de tracking-servo en de toerentalregeling tijdens opname en weergave.
Bij de fabricage van de blanco MD wordt met intervallen van 13,3 ms adresdata in het spoor van de disc geperst, dus voordat er voor het eerst een opname op de disc wordt gemaakt.
Dankzij deze adresdata zijn de verschillende opgenomen titels razendsnel toegankelijk.
Bij de MD kan de volgorde van de nummers binnen een paar seconden worden gewijzigd. Dit gebeurd via de User TOC area, waarin de volgorde van de nummers wordt opgeslagen. Dit syteem komt min of meer overeen met de FAT (file allocation table) van een computer diskette. Alle gegevens over begin en einde van een nummer dat op de MD is opgenomen, worden in deze UTOC opgeslagen.

7. De praktijk

1. Afspelen en opnemen

Het werken met de MD-recorder gaat heel gemakkelijk. Zodra een voorbespeelde MD in de gleuf wordt gestoken vertelt het display: Loading. TOC reading (TOC = Tabel of Contents, inhoudsopgave), en na het indrukken van de weergavetoets het aantal tracks, de speelduur, de disc-naam, en de tracktitel.
Het feit dat de MD eigenlijk een computerschijf is biedt het grote voordeel dat elk muziekstuk net zoals bij de CD onmiddellijk is op te roepen. Zaken als herhaalde weergave, weergave in willekeurige volgorde, geprogrammeerde weergave en dergelijke zijn natuurlijk ook allemaal mogelijk. Bij het opnemen op een MD-recorder hoeft men zich net zoals bij een computer nooit af te vragen waar de informatie gezet moet worden. Dat doet het systeem volautomatisch zelf. Dankzij dit computersysteem bestaat er nooit gevaar dat opnamen per ongeluk over elkaar heen worden gezet. Het systeem zoekt altijd vrije ruimten op en als die er niet meer zijn geeft het display de indicatie DISC FULL aan en weigert op te nemen. Een nieuwe opname krijgt vanzelf het volgende vrije nummer en wordt in zijn geheel of per fragment in vrije gedeelten van de schijf weggeschreven. Bij weergave worden al die fragmenten weer achter elkaar weergegeven. Dankzij het feit dat er een geheugen van 10 seconden in de MD-recorder zit sluiten de fragmenten onhoorbaar nauwkeurig op elkaar aan, waar ze op de schijf ook bijeen zijn geraapt.
Schuif een MO-disc in het apparaat, druk de opnametoets in en een volgnummer verschijnt.
Nummer 5 als men al 4 keer heeft opgenomen. En die vijfde opname komt gewoon ergens op de schijf waar daar plaats voor is. Er kan ook achteraf op alle mogelijke manieren worden geschoven en gehusseld. Nummers kunnen worden veranderd, muziekstukken kunnen worden tussengevoegd, verplaatst, weggehaald of samengevoegd, de hele schijf kan in één keer worden gewist, alles is met het computerschijfje mogelijk.

2. Monteren met de MD-recorder

Met de MiniDisc kunnen eenvoudige montages gemaakt worden, want niet alleen krijgt elke nieuwe opname automatisch een volgnummer, ook is het mogelijk op elk gewenst punt zelf een nummer in te voegen. Men hoeft niet te weten welk nummer, het systeem neemt gewoon het volgende. Wil men bijvoorbeeld ergens in muzieknummer 10 een nummer toevoegen, dan wordt dat automatisch nummer 11. Alle daaropvolgende nummers schuiven er gewoon één op. Nu is het mooie dat met zo'n nummer (in feite dus het muziekfragment tussen het punt waar nummer 11 begint en het punt waar nummer 12 begint), vrij kan worden geschoven. Dat fragment kan naar elk gewenst punt worden verplaatst en met andere fragmenten worden gecombineerd. Het kan ook worden gewist. Daardoor is er een mooie montagemogelijkheid ontstaan, want de plaats waar de nummers moeten komen is op ongeveer 0,06 seconde nauwkeurig vast te leggen.

>Minidisc - Frans Van Eeckhout - MiniDisc

In de praktijk gaat het monteren, na enige oefening, erg handig. Allereerst moet het te verplaatsen of te verwijderen fragment nauwkeurig worden aangegeven. Vergeleken met het monteren met schaar en plakband gaat het elektronisch monteren met de MD-recorder zeker wel tien keer zo snel. En in tegenstelling tot een bandmontage waar een verkeert uitgevallen montage vrijwel nooit meer te herstellen is, is bij de MD-recorder correcties achteraf altijd mogelijk.