光盘与光驱实用教案

1、1 光盘数据轨道则是一条由里向外，顺时针方向的螺旋线，其轨道的各个(gg)区域尺寸和密度都是一样的，我们称这条线为光盘轨道。我们可以用刻录机在光盘轨道上刻出一个个极小的凹点，这些不同的凹点与平面被激光照射时，产生不同的反射光，形成对应的数据“0”和“1”，如图5-1所示。 对光盘而言没有簇的概念，但有扇区的说法，如每扇区有2048字节。不同类型的光盘有不同的扇区数，存放数据的容量也就有所不同了。从目前光盘的 存 储 数 据 方 式 上 看 可 将 光 盘 分 为 C D （ C o m p a c t D i s c ） 光 盘 和 D V D（Digital Video Disc）光盘两大类

2、。 第1页/共30页第一页，共31页。2 5.5.2 CD光盘 1CD数字音乐光盘CD-DA CD-DA也就是我们经常说的CD音乐光盘，因此也称之为Audio CD，是其它光盘的始祖。 2CD只读式光盘CD-ROM CD-ROM称为只读式光盘，是使用最广泛的一种(y zhn)光盘。它具有容量大，价格十分低廉的优点。CD-ROM有两种不同形式的数据结构：Mode-1与Mode-2。每张Mode-1的CD-ROM可存放的数据容量650MB。每张Mode-2的CD-ROM可存放的数据容量742MB。 CD-ROM的印刷面不含数据，数据存放在银白色的一面。 第2页/共30页第二页，共31页。3 3CD

3、可记录式光盘CD-R CD-R称为可记录式光盘，它可以用光盘刻录机将数据一次写入CD-R光盘中，但是写入后的数据不能更改和删除，对数据的保存有较高的安全性。 CD-R的工作原理是利用大功率激光束的热效应使激光焦点照射记录层的有机染料产生不可逆的物理化学变化(binhu)，形成具有与CD-ROM光盘凹点相同的光学反射特性。 4CD重复擦写式光盘CD-RW CD-RW称为可重复擦写式光盘，光盘上的数据可自由更改或删除，目前使用寿命可达1000次左右，使用弹性比CD-R更大。但是CD-RW光盘的价格比CD-R高得多。第3页/共30页第三页，共31页。4 5.5.3 DVD 光盘 DVD光盘与CD光盘

4、相比具有很大的优势。 1DVD光盘特点 虽然DVD光盘与CD-ROM光盘的外观 很 相 似 ， 其 直 径 为 1 2 0 m m ， 厚 度 为1.2mm，光盘数据轨道也是一条由里向外，顺时针方向的螺旋线，扇区长度为2048字节。但DVD光盘的存储方式与CD-ROM光盘存储方式有很大区别(qbi)。DVD光盘实际上是由两层厚度分别为0.6mm盘片组成的，而且每个盘片的两个面都可以用来存放数据，如图5-6所示。这是DVD光盘的存储容量要比CD-ROM光盘存储容量大的原因之一，一张DVD-5的存储容量就是一张CD-ROM存储容量的7倍。 第4页/共30页第四页，共31页。5 CD光盘(un pn

5、)和DVD光盘(un pn)的轨道间距与坑点长度有很大差别，如图5-1、5-2所示，这使得DVD光盘(un pn)数据存储密度大大提高。 图5-1 CD轨道(gudo) 图5-2 DVD轨道(gudo)第5页/共30页第五页，共31页。6 DVD的速度(sd)也是CD无法比拟的，DVD的1倍速参数比CD大的多，即DVD的1X1.35MB/s，而CD的1X150KB/s，并且目前所有DVD驱动器都可以读取CD光盘，所以我们可以看到DVD终将会淘汰CD这一事实。 2DVD光盘分类 （1）DVD音乐光盘DVD Audio。DVD-Audio发布于2000年中期，类似于CD-Audio，但声音采样范围

6、更宽阔，包括在44.1到192 KHz的16、20和24位采样。与CD-Audio不同的是DVD-Audio支持视频、字幕、菜单、屏保等。 （2）DVD 视频光盘DVD Video。DVD-Video用途类似LD（激光视盘机）或Video CD。第6页/共30页第六页，共31页。7 这是最早的DVD产品，也是目前应用最广的一种DVD光盘，即人们(rn men)所说的DVD影碟。 （3）DVD只读光盘DVD-ROM。DVD-ROM 是用来存储计算机数据、文件的只读光盘，用途类似CD-ROM，是CD-ROM光盘的换代产品。任何的数据信息都可以存放在DVD-ROM光盘上。 （4）DVD可记录式光盘D

7、VD-R。DVD-R（或称 DVD-Write-Once）用途类似于CD-R。因数据写入后就不能再被修改，所以也称它为一次性写入式DVD光盘。 （5）可多次读写DVD光盘。可多次读写DVD 现在有三种：DVD-RAM 、DVD-RW、 DVD+RW。 DVD-RAM的最大优势是可以重写100000次以上缺点是兼容性较差，价格昂贵；DVD-RW的优势就是兼容性好；DVD+RW最大的特色就是它的速度快，缺点是价格高。 第7页/共30页第七页，共31页。8 3DVD光盘存储规格 由于DVD光盘有单面-单/双层和双面-单/双层的规格，所以可将DVD分成四种规格， DVD-5规格：单面单层，也就是在DV

8、D光盘的一个层的一个面上(min shn)存放数据，标准的数据记录量为4.7GB，目前市场中以这种规格的DVD光盘居多。 DVD-9规格：单面双层，是分别在DVD光盘的两个层的同一个方向的面上(min shn)存放数据。 图5-3 DVD-5规格(gug) 图5-4 DVD-9规格(gug) 第8页/共30页第八页，共31页。9 DVD-l0规格(gug)：双面单层，是在DVD光盘的两个层的不同方向的两个面上分别存放数据，也就是在DVD光盘的正反两个面上储存数据，所以标准的数据记录量为9.4GB。 图5-5 DVD-10规格(gug) 图5-6 DVD-18规格(gug) 第9页/共30页第九

9、页，共31页。10 5.5.4 光盘维护 使用劣质光盘是造成目前光驱使用寿命较短的一个重要原因(yunyn)，因此，注意选用优质光盘和光盘的正确维护是十分重要的。 1光盘的存放环境 2光盘的使用 3注意对光盘内道的保护 4对光盘上灰尘的处理 5对光盘变形的处理 6对光盘划痕的处理 第10页/共30页第十页，共31页。115.6 光盘光盘(un pn)驱动器驱动器 5.6.1 光驱的工作原理与内部结构 光驱是一个融合光学、机械及电子技术为一体的产品。激光光源来自于一个激光二极管，对于 CD光驱来说，它可以产生波长约0.65微米的激光束，并且能被精确地控制。在光驱读取光盘(un pn)上的数据时，

10、激光束是由光驱中的激光头发射出的。激光束由内到外，即从光盘(un pn)的导入区引导激光束进入数据区，并通过对TOC表（光盘(un pn)存储信息的目录表，Table of Content）访问将激光束定位在需要访问数据区内容所在的位置，再由光盘(un pn)反射回来，经过光检测器捕获信号。第11页/共30页第十一页，共31页。12 光盘上有两种状态，即凹点和平面点。当激光束在这些凹点与平面的区域上移动时，反射的光也会有强弱变化。当激光束照在凹点时，反射光散射；当照在平面区域时，反射光就会无改变的反射回来。它们的反射信号有明显差异，很容易被光检测器识别出来。如果将前一种反射光表示为二进制数据中

11、的0，后一种反射光表示为二进制数据中的1，光驱中光电转换部件对反射光进行转换和校验，这样就能得到实际的二进制数据。然后把这些数据传送到计算机系统中，由计算机处理。 激光头，它主要负责数据的读取工作。激光头实际上是一个整体，由激光管（又称激光二极管）、聚焦线圈、半反光棱镜、物镜(wjng)、透镜以及光电二极管等部件组成，外观上看起来像一个黑色的方形盒子。 第12页/共30页第十二页，共31页。13 在激光头读取数据的整个过程中，寻迹和聚焦是激光头工作时最重要的两个环节。 寻迹就是保持激束能够始终正确地对准记录数据的轨道上。当激光束正好与轨道重合时，寻迹误差信号就为0，否则寻迹误差信号就可能为正数

12、或者负数，激光头会根据寻迹误差信号对姿态进行适当的调整。 聚焦就是指激光头能够精确地将激光束打到盘片上并接收到最强的反射信号。当激光束从盘片上反射回来时会同时打到4个光电二极管上。它们将信号叠加并最终形成聚焦误差信号。只有当聚焦误差信号为0时，才能准确聚焦。如果聚焦不准确，显然是不能顺利(shnl)地读取光盘的。 第13页/共30页第十三页，共31页。14 光驱的物理结构通常由主体支架、光盘托架、激光头组件、电路控制板等组成。 光驱中一般有三个电机，它们分别是控制进出盒仓的进出盒电机、固定光盘并进行旋转的主轴电机和使激光头沿光盘的半径方向(fngxing)运动的进给电机。了解这三个电机的作用，

13、有助于对光驱工作过程的理解。 5.6.2 光驱外部结构 我们先来看看它的面板结构。 耳机插孔、音量控制、紧急退出孔 第14页/共30页第十四页，共31页。151.使用指示灯2.仓门3.播放/跳跃4.停止/退出5.接下来我们看一下光驱(un q)的后部接口。6.电源插口。7.40针的IDE接口。8.是设置光驱(un q)为主、从设备的跳线 9.CD音频接口 10.数字音频输出端 第15页/共30页第十五页，共31页。16 5.6.3 光盘驱动器性能 1光驱的传输速度 平常说的40速、50速光驱等就是指光驱读取光盘数据轨道最外圈数据的速度。在制定CD-ROM标准时，把读取速度为150KB/s的传输

14、率定为单倍速标准（或写成1X），。50倍速光驱动器理论上的传输率应该是：15050= 7500KB/s，但由于光驱的制造(zhzo)技术不足，在实际使用中是达不到这么高的速度。 需要注意的是单倍速的DVD光驱读DVD光盘的速度是1350KB/s，当用DVD光驱读CD光盘时，读CD盘的速度大约是读DVD光盘速度的三分之一，现在流行的16倍速的DVD光驱读CD光盘时的速度为7200KB/s，大致相当于48倍速CD-ROM光驱。 第16页/共30页第十六页，共31页。17 2平均寻道时间 平均寻道时间是指激光头定位并读取数据所需的平均时间。这段时间主要指激光头寻找并移动到指定的数据的位置，再发射光波

15、到反射光波经过折射输出到解码电路，最后将数据传送到光驱缓冲区的时间。 3光驱的缓存 由于光驱中的电机旋转速度不可能无限的提高，使激光头读取数据受到影响，可以在光驱中增加缓存来弥补速度上的不足。增加光驱缓存可以减少光驱对光盘数据的反复读取次数，提高光驱速度，这在读取小型文件和随机文件可以明显看出效果。现在(xinzi)的光驱一般都带有高速缓存。 第17页/共30页第十七页，共31页。18 4光驱的纠错能力 光驱的纠错能力是指光驱正确读取光盘数据的能力。 5噪音和震动 华硕采用了双油压动态减震系统，宏基采用悬挂减震系统，有的光驱还使用消音棉来减少噪音来降低了光驱的噪音和震动。 5.6.4 光盘驱动

16、器技术 1CLV技术 CLV技术是恒定线速度读取方式，通过改变主轴电机的速度，使激光头从盘的内圈移动到外圈时单位(dnwi)时间内读过的轨道弧长相同。 第18页/共30页第十八页，共31页。192CAV技术 CAV技术是恒定角速度读取方式，主轴电机的转速不变，即恒角速度旋转。3PCAV技术 PCAV技术是区域(qy)恒定角速度读取方式。它是吸收了CLV和CAV的优点，在读外圈数据时使用CLV技术，而在读内圈数据时使用CAV技术。4True X技术 TrueX技术实际就是一光多道激光技术。它将传统的三道激光增加到了七道，中间一道专门负责寻轨和对焦，其余六道则用来读取数据。这种读取数据的方式可使光

17、驱读取数据的信息量成倍提高。 第19页/共30页第十九页，共31页。20 5人工智能纠错技术 人工智能纠错技术（AIEC）有点类似于模糊控制技术，它由厂家事先在市场上收集光盘的质量信息，对有缺陷的光盘进行参数分析和计算，如记录下偏心、密度不均、划痕、发射层薄、沟槽不整等缺陷状况，并研究开发出相应的纠错方法存储到光驱的BIOS中，在遇到某些读盘不好的具体情况时，就用事先制定好的方案进行纠错工作(gngzu)。 6智能变功纠错技术 VIPC技术使光驱激光头在读正常光盘时保持低能耗的工作(gngzu)状态，当读到光盘的非正常区域而不能通过时，光驱内部的智能芯片通知光驱启动AIEC纠错技术进行纠 第2

18、0页/共30页第二十页，共31页。21错。如果纠错失败，此时的智能(zh nn)芯片就会通知相关控制电路，提高电路的电流，从而使激光头以中等功率发射超高能激光束使其通过读盘采用VIPC技术的光驱的纠错能力可以大幅度提高光盘正确读取数据的能力，同时也延长了光驱的使用寿命。7 ABS自动平衡系统 ABS自动平衡系统是在光驱托盘下安上一具钢铢轴承，光驱震动时，钢珠在离心力的作用下移到质量轻的部分，起到平衡作用，加大读盘能力。 第21页/共30页第二十一页，共31页。22 8双动态抗震悬吊系统(xtng) 双动态抗震悬吊系统(xtng)（DDSS）技术是为了有效地吸收主轴电机高速旋转时产生的震动，该技

19、术使用两个抗震动装置与动态阻尼器，并可根据光盘的优劣自动调整电机的旋转速度，保持光盘的平衡性和保护主轴电机，能有效地减小光驱在高速转动时产生的震动和噪音，从而提高光驱使用寿命。 9全钢机芯技术 “全钢机芯”的光驱在抗高速、抗高温方面表现良好，能保证光驱的读取速度稳定，减少光驱的机械老化。但是，钢质机芯的光驱在工作时产生的噪音要比塑料机芯的光驱大一些。 第22页/共30页第二十二页，共31页。235.7 DVD驱动器驱动器 5.7.1 DVD驱动器特点(tdin) 1DVD激光头工作原理与CD激光头工作原理基本相同。目前，DVD光驱普遍采用的是红色半导体激光器。蓝色半导体激光器是以后DVD激光源

20、的发展方向。 2DVD必须兼容播放CD和VCD光盘。不同的光盘因为结构不同，对激光的要求也有所不同，这就要求DVD激光头在读取不同盘片时要采用不同的光功率。 第23页/共30页第二十三页，共31页。24 3我们知道由于DVD盘片所存放信息的物理坑点能做的更小，排布得更加紧密，这样DVD驱动器所发出的激光波长要比CD-ROM发出的激光波长短。 4DVD采用的纠错方式也比较特殊，比以往的CD方式要强数十倍。即使DVD盘片质量较差时，也可以比较容易地读出数据。 5DVD是利用数字方式存储数据，在画面上，它采用MPEG II解压缩标准，DVD的画面已经彻底消除了马赛克、锯齿等现象，清晰度有很大的提高。

21、 6在所有的DVD影碟都提供了杜比数码(shm)环绕立体声效果，就是我们常说的Dolby AC-3，5.1声道效果（左、中、右、左环绕、右环绕和超重低音，简称为5.1声道）。第24页/共30页第二十四页，共31页。255.7.2 DVD的加密防复制技术1数码加密（CSS） 就是所有存入DVD影片内容的数据都要经过编码程序，而要播放这些影片数据时必须先经过相应的解码程序才能播放。所以我们在DVD影片里看的影像必须经过“解码授权”，也就是用合法的解码程序才能播放。2类比加密（APS） DVD影片的另一个加密保护的重点就是防止(fngzh)用录像机拷贝。如果用计算机播放DVD影片，而把它接到电视机上

22、欣赏时，假如你的显卡没有APS Macrovision认证的话，就无法在电视上享受DVD影片的优质画面。第25页/共30页第二十五页，共31页。265.7.3 DVD区码 美国电影协会要求各DVD驱动器生产厂加装“防拷贝系统”。同时在DVD盘片上编注不同(b tn)的区码，只有符合区码条件限制的地区才能播放相应的DVD盘。现在DVD影片分成了6个区，它们分别是：第一区：美国、加拿大、东太平洋岛屿； 第二区：日本、西欧、北欧、埃及、南非、中东； 第三区：台湾、香港、南韩、泰国、印尼等东南亚国家； 第四区（：澳洲、纽西兰、中南美洲、南太平洋岛屿； 第五区：俄罗斯、蒙古、中亚、东欧、北韩、北非等； 第六区（Region6）：中国大陆。第26页/共30页第二十六页，共31页。275.7.4 DVD驱动器读取技术 1单头双眼技术 它采用一个激光头两组聚焦镜的结构，通过转换不同的聚焦镜来分别读取DVD和CD光盘。它读取信号质量较高，但由于要转换聚焦镜，所以认盘速度较慢，容易发生(fshng)机械故障。2双头双眼技术 双头双眼技术就是采用2组完全独立的DVD、CD读取激光头，并拥有2套完全独立的聚焦镜。这种方案读取信号质量最高，兼容性最好。当然缺点也不少，如成本最高、认盘速度慢、激光头容易发生(fshng)机械故障、技术层次较低等。 第27页/共30页第二十七页，共31页。28