多媒体技术第三章

第三章多媒体光盘存储系统本章内容光盘存储系统介绍；光盘的标准；光存储介质的结构与工作原理；光盘的应用与保养;第一节光盘存储器当媒体信息量越来越大，数字化后的信息占用的存储空间越来越大的时候，光存储技术就出现了．光记录是20世纪70年代的重大发明，是80年代世界上的重大技术开发项目，自从1981年激光唱盘上市以来，开发了一系列CD产品，而且一直到现在还在不断地开发新的产品

光盘存储技术是采用磁存储以来最重要的新型数据存储技术，它以其标准化、容量大、寿命长、工作稳定可靠、体积小、单位价格低及应用多样化等特点成为数字媒体信息的重要载体。同时它也正朝着高密度、大容量、小体积、多品种、快速存取的方向发展。光盘是通过光学方式来记录二进制信息的．２０世纪７０年代初，人们发现激光经聚焦后可以获得直径小于１微米的光束。利用这一特性，人们开始了激光记录和重放信息的研究。到八十年代初，成功开发了数字光盘音响系统，从此光盘工业迅速地发展起来。光盘CD（CompactDisc）1、记录密度高信道间距1.6μm->0.74μm->0.54μm（单位）

CDDVDHDDVD（高清）2、保存期长（４０至百年不等）3、成本低：兆字节（MB）成本点几分至几毛钱４、数字化：便于传输，处理，存储５、携带传递方便可脱机光盘的主要特点：６、存储容量大；７、采用非接触方式读写信息；８、不同的平台上可以互换；９、取代传统媒体存储介质；光盘的主要特点：不同载体的性能价格比容量 价格 记录成本发行成本纸 0.002MB0.02元10.015.0元/MB软盘 1.4MB2.8元2.0010.0元/MBCD-R 680MB3.0元0.0040.04元/MBCD 680MB2.0元0.0030.04元/MBDVD 4700MB6.0元0.001 0.005元/MB胶片 66MB 0.086元0.001光盘的分类：市场上常见的种类有ＣＤ－ＤＡ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ、ＶＣＤ、ＤＶＤ、BＤＶＤ等按照光盘的读写性质可以分为三种类型：只读型光盘存储器、多次可写光盘存储器、可重写光盘存储器。一、只读型光盘存储器

只读光盘中的数据是用压模方法压制而成的，只能读取而不能写入或者修改其中的数据。适用于大量的、通常不需要改变的数据信息存储。如各类电子出版物，大型软件的载体等。常见的光盘有ＣＤ－ＤＡ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＶＣＤ、ＤＶＤ等二、多次可写光盘存储器

允许我们一次或者多次写入数据，并可以随时追加数据直到满为止。信息写入后则变成只读状态，不能再做修改。适用于主要数据的长期保存，以及文字、图形、图象、声音、电影等。常见的有ＣＤ－Ｒ；三、可重写光盘存储器

能够在可擦除数据的地方重新写入数据。允许我们进行存储、移动、修改光盘上的数据。相当于硬移动盘常见的有ＣＤ－ＲＷ、ＤＶＤ－ＲＷ；第二节、光盘的标准由于光盘的存储数据类型不同，如音频视频数据以及计算机程序等，而这些数据的组织方式又各不相同，因此制定了一些国际标准．（类似于现在的音乐格式）这些标准对各类光盘的物理尺寸、编码方式、数据记录方式以及数据文件的组织方式都有详细的规定。目前主要的光盘标准和产品有：ＣＤ－ＤＡ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＶＣＤ、ＤＶＤ、蓝光ＤＶＤ等

1、CD-DA数字激光唱盘数字式激光唱盘或ＣＤ唱盘。数字存储，CD光盘家族开山鼻祖CompactDISC-DigitalAudioф120×ф15×1.2（ISO标准）存74min/63min音乐，

1982年推向市场，形成了规模化的光盘产业第1台CD-DA播放机（player）取名为：

CDP-101荷兰philips/日本sony发明2、CD-ROM计算机用CD只读光盘CD-ReadOnlyMemory，驱动器（drive）ф120×ф15×1.2，650MB，1984年推向市场，形成了多媒体计算机概念philips/Sony发明它使计算机具有了简单的多媒体的功能３、Video-CD(V-CD)数字激光视盘俗称：小影碟采用ＭＰＥＧ－１压缩标准。1993年推向市场，形成了中国的规模化光盘产业。可以在一张ＶＣＤ上录制７０分钟全屏幕、全动态的视频与音频数据以及相关的处理程序。体积小、价格便宜、兼容性好。目前市场上常见的只读CD产品它们之间的主要差别：CD-DA存放数字化的音乐节目CD-G存放静止图像和音乐节目CD-V存放模拟的电视图像和数字化的声音CD-ROM存放数字化的文、图、声、象等CD-I存放数字化的文、图、声、象(静止的)、动画等CD-IFMV存放数字化的电影、电视等节目卡拉OKCD存放数字化的卡拉OK节目VideoCD存放数字化的电影、电视等节目Photo-CD存放的主要是照片、艺术品４、CD-R可刻录CD光盘（一次写多次读）CD-Recordable1990年推向市场，利用染料（Dye）做记录介质philips/sony发明市场巨大，极好的商业机会５、CD-RW可擦写CD光盘CD-REWRITABLE，利用相变材料（phase-change）作介质，1K次擦写1996年推向市场，PHILIPS/SONY发明代替软磁盘

DVD为新一代的数码储存媒介，它的外观、大小与一般所常使用的光盘片无异。DVD的全名为DigitalVideoDisc(数字视盘)，于1995年时所制定的。

从VCD到DVD

VCD：一般称为小影碟（VideoCD），它是一种采用CD-ROM来记录数字视频数据的特殊光盘。VCD上的数据文件具有MPEG－1的格式。６、DVD光盘存储器DVD：随着数据压缩算法的提高，随后又推出了具有广播级电视质量标准的MPEG-2压缩算法。由于广播级数字电视（MPEG-2）的数据量要比MPEG-1的数据量大得多，而CD-ROM的容量尽管有近600多兆字节，但也满足不了存放MPEG-2视频节目的要求。为了解决MPEG-2视频节目的存储问题，就促成了DVD的问世。

DVD光盘种类共分为四种：DVD-5、单面单层(4.7GB)、DVD-9单面双层(8.5GB)、DVD-10双面单层(9.4GB)、DVD-18双面双层(17GB)。当我们谈到DVD时，通常是指DigitalVideoDisc。

只读DVD(DigitalVersatileDisc) 单面单层 4.7GB 俗称 DVD5

单面双层 8.5GB DVD9

双面单层 9.4GB DVD10

双面双层 17GB DVD18

ＤＶＤ采用压缩处理技术是ＭＰＥＧ－２标准和ＨＤＴＶ的新一代音频、视频处理技术。它与计算机相结合，可提供新的海量存储介质。正如ＣＤ技术带来了音频记录的革命一样，ＤＶＤ技术带来了视频记录和多媒体技术的革命。ＤＶＤ的优势

１、存储容量更大２、视频图像质量更高（MPEG－2压缩技术）３、可以兼容已有的CD盘４、性能/价格比高蓝光ＤＶＤ与ＨＤＤＶＤ当高清晰标准出现时，分辨率高达１９２０＊１０８０，清晰度为目前ＤＶＤ分辨率７２０＊５７６的五倍。如果用ＤＶＤ录制高清晰节目，一张光盘只能存储２０分钟的内容。因此促使了新一代的大容量光存储蓝光ＤＶＤ的诞生。１、２００２年２月，索尼、松下、飞利普公司联合发布蓝光ＤＶＤ技术标准。２、采用全新的蓝色激光波段进行工作。３、单层蓝光盘可以存储２５ＧＢ的数据。４、双层的可以存储５０ＧＢ的数据。相当于７０张ＣＤ或１０张ＤＶＤ。５、蓝光ＤＶＤ提供了更大的容量来容纳高清画质与音质。

Blu-rayDisc，中文译为蓝光光碟，即蓝光DVD是DVD光碟的下一世代光碟格式。在人类对于多媒体的品质要求日趋严格的情况下，用以储存高画质的影音以及高容量的资料储存。它以前的竞争对手是HDDVD，2008年2月19日下午5时，东芝公司召开新闻发布会，东芝社长各界媒体前宣布，东芝旗下的HDDVD产品将从3月末正式退出次世代DVD格式竞争。伴随着此次发表，索尼的蓝光在事实上已经实现了DVD格式的天下一统。Blu-ray的命名是来自其采用的雷射波长405纳米（nm），刚好是光谱之中的蓝光，因而得名。(DVD采用650nm波长的红光读写器,CD则是采用780nm波长)。

三、CD光盘的物理构造1、物理构造CD光盘采用聚碳酸脂（Polycarbonate）制成，CD光盘上记录的信息最小单元是比特（bit）。在聚碳酸脂材料上用凹痕和凸痕的形式记录二进制“0”和“1”，然后覆上一层薄铝反射层，最后再覆上一层透明胶膜保护层，并在保护层的一面印上标记。2、数据记录和读取方式：二进制数据以微观的凹痕形式记录在螺旋轨道，也称光道上。光道从盘的中心开始直到盘的边缘结束。光盘与磁盘信息储存在螺旋形的信道上，每个扇区一样长，存放2352个字节数据。CD-ROM盘是单面的，采用恒定的线速度（CLV）读取数据。磁盘是按面（双面）、磁道、扇区划分的，每面分80个磁道（0~79）最外边是0磁道。其容量为：2×80×18×512=1.44MB磁盘采用恒定角速度（CAV）读取数据。

目前通常用的光盘直径为12cm，厚度约为1.2mm，中心孔直径为15mm，重约14--18g。光道上凹凸交界的跳变沿均代表数字“1”，两个边缘之间代表数字“0”。“0”的个数是由边缘之间的长度决定的。信息读取时，CD机的激光头发出一束激光照到CD盘的数据面并拾取由凹痕反射回来的光信号，由此判别记录的是“1”或“0”。101010

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1光道上凹痕示意CD盘上数据的写入在制作原版盘时，是用编码后的二进制数据去调制聚焦激光束，如果写入的数据为“0”，就不让激光束通过，写入“1”时，就让激光束通过，或者相反。在制作原版盘的玻璃盘上涂有感光胶，曝了光的地方经化学处理后就形成凹坑，没有曝光的地方保持原样，二进制信息就以这样的形式刻录在原版盘上。DVD盘和CD盘的光道差别CD盘数据的读出光盘上压制了许多凹坑，激光束在凹坑边缘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”。原理：利用反射率变化的原理反射率变化时为“1”码反射率不变时为“0”码三、光盘的盘片结构盘基(衬底)：PC塑料，聚碳酸脂，有机玻璃记录层：染料Dye反射层：铝AL保护层：丙烯酸脂盘标：印刷面1、CD-DA，CD-ROM，VCD

1.2mm印刷层保护层AL信息道PC2、CD-R五层结构

盘基(衬底)

记录层：染料Dye

反射层：金Au或银Ag

保护层：盘标：1.2mm印刷层保护层反射层记录层信息道PC四、CD-ROM驱动器

CD－ROM驱动器的主要功能是与计算机相连，并用来读取光盘上的数据，把读取到的数据送到主机进行处理、显示或播放。1、工作原理

从CD-ROM光头射出来的激光照到盘片平的地方和小坑的地方反射率不同，这时在激光头旁边的光敏元件感应到有强有弱的反射光，就产生高低电平输出到光驱的数字电路，而高电平和低电平在计算机中分别代表0和1，这就是CD-ROM把数据光盘转换成数据输出的原理和过程。2、主要技术指标1、查找时间：也称为寻址时间。它定义为驱动器找到所需读取数据在光盘上的