数字媒体技术论文

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数字媒体存储技术的核心内容及其进展趋势

众所周知，信息在计算机中是采纳二进制编码存储的，所以数字媒体存储技术的目标便是将编码成“0”和“1”的信号存储在各种介质中，现在的存储技术有磁存储技术和光存储技术。

1.1磁存储技术

1.1.1磁存储技术的核心内容

磁存储技术的原理是电磁感应原理，是用电信号形成的磁场去磁化磁性物质，使信息记录到介质上，并且在肯定技术下能够再次读取出所存放的信息。磁存储技术的工作过程是通过转变磁粒子的极性来在磁性介质上记录数据。在读取数据时，磁头将存储介质上的磁粒子极性转化成相应的电脉冲信号，并转换成计算机可以识别的数据形式。进行写操作的原理也是如此。要使用硬盘等介质上的数据文件，通常需要依靠操作系统所供应的文件系统功能，文件系统维护着存储介质上全部文件的索引。磁存储的一般步骤是：输入数据，编码，调制记录（写入）。磁存储对记录介质材料有肯定的要求：①硬磁特性；②磁层表面组织致密，厚薄匀称；③记录密度要高；④稳定性强；⑤辨别率高，噪声低；⑥价格低廉。

1.1.2磁记录系统的技术性能指标

磁存储的技术性能指标一般有：记录密度、存储容量、平均存取时间、数据传输速率、误码率。

1.1.3磁存储技术的进展趋势

现在，主要的磁存储设备有闪存、硬盘等。1956年，IBM公司提出了磁盘存储系统，从20世纪90年月开头，硬盘技术进入加速进展阶段，磁阻磁头、巨磁阻磁头和AFC(反铁磁性耦合)存储介质的相继消失，使得硬盘容量几乎以每年100%的速度增长，3.5英寸磁盘成为主流，转速上升到15000rpm/m，单碟容量达到了惊人的640GB，垂直记录技术的消失更使硬盘容量突破了1TB。闪存最初由东芝公司在1984年提出，它的特点是体积小、抗干扰强、速率快，但是存储容量远小于硬盘。但是随着技术进展，闪存的最高容量也远远超过了250GB。基于闪存的存储介质，特殊是采纳FlashMemory的SSD（固态存储盘）以其快速的数据存取速度、经久耐用防震抗摔、低噪音的特性，以及相对于常规硬盘较轻的重量越来越受到关注。这种SSD固态存储器最大的优点就是可以移动，而且数据爱护不受电源掌握，能适应于各种环境，但是使用年限不高。

1.2光存储技术

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1.2.1光存储技术的核心内容

光存储技术是通过光学的方法写入和读出的存储技术，又称激光存储技术。它的优点是：①存储容量大；②非接触方式读／写信息；③能长期保存信息；④信息的载噪比高；⑤价格低廉；⑥多媒体信息存储。光存储技术的一般介质为光盘。光盘又分为只读光盘，一次写入多次读出式光盘，可读可写式光盘。

1.2.1.1可读可写式光盘

可读可写式光盘又分为磁光盘（MO）、相变光盘。磁光盘的特点是：①重写性好；②平安性好；③牢靠性高；④高密度存储，容量大；⑤读写速度居中。磁光盘的工作原理是利用光照磁化方法实现数据写和擦。写时激光束聚焦在光盘磁光膜上，因温度上升光照区快速退磁，盘另一面上电磁线圈对光照区施外磁场使被光照区反向磁化，没有光照的相邻存储单元磁化方向不变，从而实现磁化反差记录。相变光盘的记录膜是硫系半导体合金构成的相变材料。相变光盘的原理是：记录膜处于结晶态时有高反射率，处于非结晶态时有低反射率。通过高功率的激光照耀处于结晶态（未存储信息的状态）的记录膜，使其转变为非结晶态来存储信息；通过较低功率的激光照耀记录膜，使其由非结晶态转化为结晶态，这就完成了光盘的擦除。相变光盘的特点是：①单光束读、写、擦；②光头质量轻，易集成化，驱动器结构简洁；③信号强度大；④兼容性好；⑤数据传输速率受晶相转变速度的影响，且重写次数有限。

1.2.1.2一次写入多次读出式光盘

一次写入多次读出式光盘又分为CD-R光盘和WORM光盘。CD-R是使用激光束烧刻而成。CD-R表面增加了一层有机染料作为记录层，且预先刻有U形槽，反射层为金。WORM光盘的存储介质可以是金属、半导体合金和金属氧化物等，常采纳价格较昂贵的无机碲合金。

1.2.1.3只读光盘

只读光盘是用一张母盘压制而成，然后封装到聚碳酸酯的爱护外壳里。记录在母盘上的数据呈螺旋状，由中心向外散开，磁盘表面有许很多多微小的坑，用来记录数字信息。读CD-ROM上的数据时，利用激光束扫描光盘，依据激光在小坑上的反射变化得到数字信息。

1.2.2光存储的技术性能指标

光存储的技术性能指标一般有：尺寸、存储密度和容量、平均存取时间、数据传输速率、误码率。在尺寸方面，一般光盘直径为120mm，并且正在向小尺寸方向进展。现在的光存储容量在渐渐变大，CD光盘可达到600多M，而DVD可达到4G多。光存储系统的读取可分为寻址时间、稳定时间、旋转延时。而存取时间主要取决于寻址时间，这个时间一般为200到1000毫秒。在最初颁布的MPC-1标准中，规定光驱数据传送速率为150KB/s；后来

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作为衡量光盘数据传送速率单位，随后消失了2倍速、4倍速、8倍速等等，随着技术进展，数据传输速率也不断加快。误码率要求与信息类型有关，数字或程序要求误码率为1/1016，即1016个码中只能允许有一个错码；图像信息要求可低些，一般为1/1012。

1.2.3光存储技术的进展趋势

当前，光存储技术正在朝着高密度、大容量、小体积、多品种、快速存取以及网络化的趋势进展。当前普及的CD-ROM光盘容量为几百兆，于是SD(超密度)-ROM和MMCD(多媒体光盘)-ROM被提出来，它们的容量可达到一般CD-ROM的8到15倍。2022年2月19日，光存储领域的9家知名公司宣告建立下一代大容量光盘记录格式的参数标准并将其命名为蓝光光盘。蓝光光盘的记录介质采纳相变材料，为可擦写光盘。蓝光光盘的轨道间距为0.32μm，大约是DVD光盘的1/2，从而获得了单盘单面27GB的存储量以及36Mbit/s的传输速度。20世纪60年月，人们在全息存储领域获得了巨大的进展，使得全息存储成为超高密度光存储领域的讨论热点。全息存储目标是实现TB量级的存储容量和1Gbps的数据传输速率。另一个国内外光存储讨论重点是多阶光存储。传统的光存储是记录两种不同的状态来实现信息的记录，采纳二进制，而多阶光存储是采纳大于二进制的进制方式，采纳多种物理状态来实现信息记录。

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