第14章只读光盘存储器

第14章只读光盘存储器2/6/2023114.1CD简历14.1.1CD工业史上的几件大事20世纪70年代初期，开始研究利用激光来记录和重放信息1978年正式投放市场并命名为

LV(LaserVision)的光盘播放机1982年成功推出CompactDisc，制定“红皮书(RedBook)标准”。开发“黄皮书(Yellow)标准”1985年前后成功地把CD-ROM推向市场2/6/2023214.1.2CD系列产品图14-01目前市场上的CD产品2/6/20233表14-01部分CD产品标准标准名称盘的名称应用目的播放时间显示的图像RedBook(红皮书)CD-DA存储音乐节目74分钟

YellowBook(黄皮书)CD-ROM存储文图声象等多媒体节目存储650MB的数据动画、静态图像、动图像GreenBook(绿皮书)CD-I存储文图声象等多媒体节目存储多达760MB的数据动画、静态图像OrangeBook(橙皮书)CD-R读/写入文图声象等多媒体节目

WhiteBook(白皮书)VideoCD存储影视节目70分钟(MPEG-1)数字影视(MPEG-1)质量RedBook+(红皮书+)CD-Video存储模拟电视数字声音5～6分钟(电视)20分钟(声音)模拟电视图像数字声音CD-BridgePhotoCD存储照片

静态图像BlueBook(蓝皮书)LD(LaserDisc)存储影视节目200分钟模拟电视图像2/6/2023414.2CD的工作原理14.2.1CD盘片结构图14-02CD盘片的结构2/6/20235图14-03CD盘的结构2/6/2023614.2.2CD盘的光道结构软磁盘CD光盘磁道是同心环螺旋型光道恒定角速度(CAV，constantangularvelocity)恒定线速度(CLV，constantlinearvelocity)磁头相对于磁道的速度(称为线速度)不同角速度在光盘内外区不同控制简单，便于随机存取随机存储特性较差，控制也比较复杂存储器没有达到应有的存储容量以达到它应有的数据存储容量软磁盘与CD光盘的比较2/6/20237图14-04CD盘的光道（A）和磁盘的磁道（B）2/6/2023814.2.3数据是怎样写入到CD盘上的图14-05原版盘制作示意图2/6/2023914.2.4数据是怎样从CD盘读出的图14-06光学读出头的基本结构图14-07CD盘的读出原理2/6/20231014.2.5激光唱盘标准摘要名称技术指标播放时间74分钟旋转方向顺时针(从读出表面看)旋转速度1.2m/s～1.4m/s(恒定线速度)光道间距1.6μm盘片直径120mm盘片厚度1.2mm中心孔直径15mm记录区46mm～117mm数据信号区50mm～116mm材料折射率为1.55的任何材料最小凹坑长度0.833μm(1.2m/s)～0.972μm(1.4m/s)最大凹坑长度3.05μm(1.2m/s)～3.56μm(1.4m/s)凹坑深度～0.11μm凹坑宽度～0.5μm2/6/202311名称技术指标光学系统

激光波长780nm(7800Å)聚焦深度±2μm信号格式

通道数2个量化16位线性量化采样频率44.1kHz通道位速率4.3218Mb/s数据位速率1.9409Mb/s数据：通道位8:17错误校正码CIRC调制方式EFM2/6/20231214.3CD-Audio14.3.1采用频率和样本大小为何选用44100Hz作为激光唱盘声音的采样标准人耳朵能听到的声音信号频率范围：20～20000Hz滤波器在20000Hz的地方大约有10%的衰减，所以可以用22000Hz的2倍频率作为声音信号的采样频率为了能够与电视信号同步，PAL电视的场扫描为50Hz，NTSC电视的场扫描为60Hz，所以取50和60的整数倍在激光唱盘上一秒钟的声音需要占据的存储空间为：1秒×44100样本/秒×2字节/样本×2(左右两个通道) =176.4千字节2/6/20231314.3.2声道数5＋1个声音通道：即左、中、右3个主声道，左后、右后两个环场声道，以及一个次低音声道。14.3.3声音数据的通道编码定义：物理盘上记录的数据和真正的声音数据之间地变换处理。目的：为了改善信号质量，使得读出信号的频带变窄。为了在接收端能够从信号本身提取自同步信号。2/6/2023141.为什么要做通道编码2.为什么要把8位数转换成14位数图14-08激光唱盘上声音数据编码的过程2/6/20231514.3.4CD盘如何批量生产1.原版盘预制作(Premastering)，或者称为母盘预制作。2.原版盘制作(Mastering)，或者称为母盘制作。3.大批量复制。2/6/202316图14-09光刻系统示意图2/6/202317图14-10V-CD盘的整个制作过程2/6/20231814.4DVD简介DVD命名：原名是DigitalVideoDisc的缩写，意思是“数字电视光盘(系统)”，这是为了与VideoCD相区别。实际上DVD的应用不仅仅是用来存放电视节目，它同样可以用来存储其他类型的数据，因此更改为DigitalVersatileDisc，缩写仍然是DVDDVD容量：单层DVD盘片应该能够存储4.7GB(千兆字节)的数据，单面双层盘片的容量为8.5GB；2/6/20231914.5DVD的规格表14-03DVD和CD系列DVD(DigitalVersatileDisc)CD(CompactDisc)BookA:DVD-ROMCD-ROMBookB:DVD-VideoVideoCDBookC:DVD-AudioCD-AudioBookD:DVD-RecordableCD-RBookE:DVD-RAMCD-MO2/6/202320表14-04DVD的存储容量DVD盘的类型存储容量(GB)MPEG-2Video的播放时间(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)5.2147表14-05电视图像规格技术内容技术规格数据传输率可变速率，平均速率为4.69Mb/s(最大速率为10.7Mb/s)图像压缩标准MPEG-2标准声音标准NTSC：DolbyAC-3或LPCM,可选用MPEG-2AudioPAL：MPEGMUSICAM*5.1或LPCM,可选用DolbyAC-3通道数多达8个声音通道和32个字幕通道2/6/20232114.6DVD的存储容量是怎样提高的表14-06HDCD技术摘要***

DVDCD容量增益盘片直径120mm120mm

盘片厚度0.6mm/面1.2mm/面

减小激光波长635/650nm780nm4.486=(1.6*0.83)/(0.74*0.40)加大N.A.(数值孔径)0.60.45减小光道间距0.74μm1.6μm减小最小凹凸坑长度0.4μm0.83μm

减小纠错码的长度RSPCCIRC

修改信号调制方式8-168-14加31.0625=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=2352/20602/6/202322图14-11DVD盘和CD盘之间的差别2/6/202323图14-12增加盘的数据记录面积2/6/202324图14-13单面单层光盘的结构2/6/202325图14-14单面双层光盘的结构2/6/20232614.7VCD与DVD播放机的结构14.7.1简介物理格式是规定信息存到CD盘上的方法例如盘区的划分、光道的划分、扇区的大小、寻址的方法、错误的检测和校正等等逻辑格式又称为文件格式，它是规定数据文件在盘上应如何组织和排