多媒体技术ppt好资源-第02讲多媒体硬件系统

1、第第 2 章章多媒体硬件多媒体硬件20世纪70年代初期，荷兰飞利浦(Philips)公司的研究人员开始研究利用激光来记录和重放信息，并于1972年9月向全世界展示了长时间播放电视节目的光盘系统，这就是1978年正式投放市场并命名为LV(Laser Vision)的光盘播放机。从此，利用激光来记录信息的革命便拉开了序幕。它的诞生对人类文明进步的影响，不亚于纸张的发明对人类的贡献。 目前市场上的CD产品 CD盘片的结构 CD盘上的铝反射层，看起来是银白色的，称为“银盘”。反射层是金，称为“金盘”、 CD-R(CD-Recordable)盘。 CD盘的外径为120 mm，重量为14克18克。激光唱盘

2、分3个区：导入区、导出区和数据记录区，CD盘的结构 恒定角速度(CAV)和恒定线速度(CLV)。存放数据的磁道是同心环，转动的角速度是恒定的，通常用CAV(constant angular velocity)表示，但在这一条磁道和另一条磁道上，磁头相对于磁道的速度(称为线速度)是不同的。采用同心环磁道的好处之一是控制简单，便于随机存取 ,但由于内外磁道的记录密度(比特/每英寸)不相同，外磁道的记录密度低，内磁道的记录密度高，外磁道的存储空间就没有得到充分利用，因而存储器没有达到应有的存储容量。 CD盘的光道不是同心环光道，而是螺旋型光道，CD唱盘的光道长度大约为5公里。CD盘转动的角速度在光盘

3、的内外区不同，线速度恒定，通常用CLV (constant linear velocity)表示。由于采用了恒定线速度，所以内外光道的记录密度(比特数/每英寸)可以做到一样，这样盘片就得到充分利用，可以达到它应有的数据存储容量，但随机存储特性变得较差，控制也比较复杂。 CD盘的光道是螺旋型光道 光学读出头的基本结构 光盘上压制了许多凹坑，激光束在凹坑部分反射的光的强度，要比从非凹坑部分反射的光的强度来得弱，光盘就是利用这个极其简单的原理来区分“1”和“0”的。凹坑的边缘代表“1”，凹坑和非凹坑的平坦部分代表“0”，凹坑的长度和非凹坑的长度都代表有多少个“0”。 CD盘的读出原理 CD存储器在工

4、作时光学读出头与盘之间是不接触的，因此您不必担心头和盘之间的磨损问题。 凹坑和非凹坑本身不代表和，而是凹坑端部的前沿和后沿代表，凹坑和非凹的长度代表的个数。 利用这种方法比直接用凹坑和非凹坑代表原始二进制制数据的“”和“”更有效。如个凹坑和非凹坑代表了个通道位，这就更充分地利用了光盘表面积，存储容量提高。也容易提取同步脉冲信号。 通道编码 EFM（8-14调制）数据的通道编码 声音转换成用“1”和“0”表示的数字信号之后，并不是直接把它们记录到盘上。物理盘上记录的数据和真正的数据之间需要做变换处理，这种处理统称为通道编码。 例如，有连续多个字节的全”0”信号或者全“1”信号要记录到盘上，很难区

5、分有多少个“0”或者多少个“1”信号。而对于没有规律的数字信号，读出时的信号幅度和频率的变化范围都很大，很难把“0”和“1”区分开，读出的信息不可靠。EFM调制 激光唱盘使用的通道编码叫做8到14比特调制编码(eight to fourteen modulation，EFM)。这种编码的含义就是把一个8个比特(即1个字节)的数据用14比特来表示。这里有两个问题要回答，一是为什么要做通道编码，二是为什么把8比特转换成14比特 把8位数转换成14位数 理论分析和实验证明，把“0”的游程长度最短限制在2个，而最长限制在10，光盘上的信号就能够被可靠读出。即2个“1”之间至少要有2个“0”，最多不超过

6、10个“0”。 8位数据有256种代码，14位通道位有16 384种代码。通过计算机的计算，在这16 384种代码中有267种代码能够满足“0”游程长度的要求。在这267种代码中，其中有10种代码在合并通道代码时限制游程长度仍有困难，再去掉一个代码，这样就得到了与8位数据相对应的256种通道码。 当通道码合并时，为了满足游程长度的要求，在通道码之间再增加了3位来确保读出信号的可靠性，8位的数据就转换成了17位的通道代码。在DVD光盘技术中，把3位合并位改成2位，并把它们直接插入到重新设计的码表中，这样一个字节的数据就转换成16位的通道位，提高了DVD的存储容量。 激光唱盘上声音数据编码的过程

7、DVD（Digital Video Disc），意思是“数字电视光盘(系统)”，同样可以用来存储其他类型的数据。把Digital Video Disc更改为更改为Digital Versatile Disc， Versatile （多才多艺）。（多才多艺）。DVDDVD和和CDCD系列系列DVD(Digital Versatile Disc)CD(Compact Disc)Book A: DVD-ROMCD-ROMBook B: DVD-Video Video CDBook C: DVD-Audio CD-AudioBook D: DVD-RecordableCD-RBook E: DVD-R

8、AMCD-MODVDDVD的存储容量的存储容量DVD盘的类型存储容量(GB)播放时间(分钟)单面单层(只读)4.7133单面双层(只读)8.5240单层双面(只读)9.4266双层,双面(只读)17单层双面(DVD-R)6.6215单层双面(DVD-RAM)5.2147DVD的存储容量提高方法 DVDCD容量增益盘片直径120 mm120 mm盘片厚度0.6 mm /面1.2 mm /面减小激光波长635/650 nm780 nm4.486 =加大N.A.(数值孔径)0.60.45(1.6*0.83)/减小光道间距0.74 m1.6 m(0.74*0.40)减小最小凹凸坑长度0.4 m0.83

9、 m减小纠错码的长度RSPCCIRC修改信号调制方式8-168-14 加 3 1.0625 = 17/16加大盘片表面的利用率86.6平方厘米86 平方厘米1.019 = 86.6/86减小每个扇区字节数2048/2060字节/扇区2048/2352字节/扇区1.142 = 2352/2060 DVD盘光道之间的间距由原来的1.6 m缩小到0.74 m，而记录信息的最小凹凸坑长度由原来的0.83 m缩小到0.4 m，这是DVD盘的存储容量可提高到4.7 GB的主要原因，它的容量是CD的7倍 DVD盘和CD盘之间的差别 使用波长为635/650 nm的激光源来代替在CD驱动器中使用的780 nm

10、红外光激光源。光学读出头的数值孔NA(Numerical Aperture)也比较大，这样可以产生直径比较小的聚焦激光束。 提高光学读出头的分辨率。在DVD中把NA将由现在的0.45加大到0.6。使用短波长的激光源和数值孔径比较大的光学元件之后，最小凹凸的长度可以从0.83 m减小到0.4 m，而光道间距从1.6 m 减小到0.74 m，总的容量可以提高到4.486倍。加大盘的数据记录区域。DVD盘的记录区域从CD盘的86 cm2提高到86.6 cm2，如图14-12所示，这样记录容量也就提高了1.9%。双面多层记录数据。 增加盘的数据记录面积 单面单层光盘的结构 单面双层光盘的结构 单面双层

11、盘的表层称为第0层，最里层称为第1层。第0层采用了一种新的半透明(semi-transmissive)薄膜涂层，可让激光束透过表层到达第1层。开始工作时，激光束首先在第1层上聚焦和光道定位。当从第0层上读出信息过渡到从第1层上读出信息时，激光读出头的激光束立即重新聚焦，电子线路中的缓冲存储器可确保从第0层到第1层的平稳过渡，而不会使信息中断。单面双层DVD盘的容量可达到8.5 GB，而双面双层DVD盘的容量可达到17 GB。 DVD信号的调制方式和错误校正方法采用新方法。CD存储器采用8-14(EFM)加3位合并位的调制方式，而DVD则采用效率比较高的8-16(EFM PLUS)的方式，这是为

12、了能够和现在的CD盘兼容，也为了和将来的可重写的光盘兼容而采用的方式；CD存储器采用的错误校正系统是里德-索洛蒙码(Cross-Interleaved Read-Solomon Code，CIRC)，而DVD采用里德-索洛蒙乘积码(Reed Solomon Productlike Code，RSPC)系统，它比CIRC更可靠。 减少DVD盘上的冗余位，从而为用户提供更多的存储空间。CD用17比特来表示一个8比特的数据，DVD用16比特来表示一个8比特的数据。 CRT阴极射线管阴极射线管 (显像管显像管)点距点距 0.24mm0.14mm ? Thin Film Transistor (薄膜场效应晶体管) The Swedish Confederation of Professional Employees”，中文即“瑞典专业职员联盟”，简称瑞典劳工联盟 5.1声道已广泛运用于各类传统影院和家庭影院中，一些比较知名的声音录制压缩格式，譬如杜比AC-3（Dolby Digital）、DTS (Digital