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光盘存储的原理及标准
发布时间:2007-09-29    来源:网络   阅读次数:4969 分享到:
光盘的发展历史

²       1972年,Philips公司开发出了长时间播放电视节目的光盘系统(模拟信号);

²       1978年,PhilipPhilips公司和Sony公司正式将LV(Laser Vision)投放市场;

²       1980年,PhilipsSony公司定义CD-DA标准(Compact Disk-Digital Audio)

²       1982年,PhilipsSony公司推出记录数字声音的光盘;

²       1984年,Sony推出了世界上第一台汽车CD和便携式CD播放机;

²       1985年,SonyPhilips定义了CD-ROM标准;

²       1989年,SonyPhilips定义了交互式CD-I标准;

²       1990年,SonyPhilipsCD-ROM标准扩展为CD-ROM/XACD-R标准;

²       1994年,CD-ROM  为家用计算机的标准配置;

²       19959月,Sony和其他8家公司建立了DVD格式的统一标准。

CD系列产品

²       CD-DA    数字化的音乐节目

²       CD-G       静止图像和音乐节目

²       CD-V       模拟的电视图像和数字化的声音

²       CD-ROM         数字化的文、图、声、象等

²       CD-I         数字化的文、图、声、象(静止的)、动画等

²       CD-I FMV       数字化的电影、电视等节目

²       卡拉OK CD   数字化的卡拉OK节目

²       Video CD         数字化的电影、电视等节目

CD标准

标准名称

盘的名称

应用目的

播放时间

显示的图像

Red Book(红皮书)

CD-DA

存储音乐节目

74分钟

 

Yellow Book

(黄皮书)

CD-ROM

存储文图声象等多媒体节目

存储650 MB的数据

动画、静态图像、动图像

Green Book
(
绿皮书)

CD-I

存储文图声象等多媒体节目

存储多达760 MB的数据

动画、静态图像

Orange Book
(
橙皮书)

CD-R

/写入文图声象等多媒体节目

   

White Book
(
白皮书)

Video CD

存储影视节目

70分钟(MPEG-1)

数字影视(MPEG-1)质量

Red Book +
(
红皮书+)

CD-Video

存储模拟电视
数字声音

56分钟(电视)
20
分钟(声音)

模拟电视图像
数字声音

CD-Bridge

Photo CD

存储照片

 

静态图像

Blue Book蓝皮书

LD(LaserDisc)

存储影视节目

200分钟

模拟电视图像

5.2 CD结构

一、CD盘片结构

²       激光唱盘、CD-ROM、数字激光视盘等统称为CD盘。

²       CD盘主要由保护层、反射激光的铝反射层、刻槽和聚碳酸脂衬垫组成,如图。

²       反射层用铝的CD盘——银盘

²       CD-R(CD-Recordable)盘的反射层是金——金盘

²       激光唱盘分3个区:导入区、导出区和声音数据记录区

²       CD盘片的物理参数见课本P90

二、CD盘的光道结构(CAVCLV)

²       软磁盘的光道是同心圆,适用恒定角速度(CAV);软磁盘磁盘片转动的角速度是恒定的,通常用CAV(constant angular velocity)表示。特点是:

n       在不同的磁道上,磁头相对于磁道的速度(称为线速度)是不同的;

n       控制简单,便于随机存取;

n       外磁道的记录密度低,内磁道的记录密度高,存储空间不能充分利用。

²       CD盘光道是螺旋型光道,适用恒定线速度(CLV)CD盘转动的角速度在光盘的内外区不同,而光盘的光学读出头相对于盘片运动的线速度是恒定的,通常用CLV(constant linear velocity)表示。特点是:

n       内外光道的记录密度(比特数/每英寸)是一样的;

n       盘片的存储空间可以得到充分利用

n       随机存储特性较差,控制也比较复杂。

²       评价:从CAVCLV经历了30多年的时间,CLV是一项伟大的技术。

三、CD盘的批量制作

²       适用于CD-DAVCDCD-ROM

²       分三个步骤:

n       原版盘预制作(Premastering),或者称为母盘预制作

n       原版盘制作(Mastering),或者称为母盘制作

n       大批量复制。

²       原版盘预制作

n       原版盘预制作也叫做预处理;

n       将数据转换成相应标准要求的格式,如将音乐节目转换成标准的CD-DA格式,把影视节目转换成V-CD标准记录格式;

n       通常是由软件来完成,这种软件称为转换软件,或者称为编码器(Encoder)

²       母盘制作

n       对数据进行通道编码,加入校验位

n       光刻:激光源发出的激光束通过激光调制器时受到串行数据的控制,光敏电阻将曝光或不曝光,在玻璃盘上就形成长短不同的曝光区和非曝光区;

n       对光刻的玻璃盘进行化学处理,盘上曝了光的区域被腐蚀掉形成凹坑,没有曝光的区域就被保留下来,01 信号就以凹坑和非凹坑的形式记录在螺旋形光道上

n       对玻璃盘进行化学电镀生成金属原版盘,称为父盘(father disc)

n       通过父盘再制作母盘(mother disc)

n       由母盘制作出子盘(son disc),子盘就是压模(stamper)

²       大批量复制

n       设备:塑料注射成型机

n       过程:①聚碳酸脂加热之后注入盘模里;②压模:把数据压制到正在冷却的塑料盘上;③在盘上溅射一层铝(用于读出数据时反射激光束);④涂一层保护漆和印制标牌。

四、CD盘中数据的读取

²       CD驱动器:用于读取CD盘上数据的设备。

²       组成:光学读出头、光学读出头驱动机构、CD盘驱动机构、控制线路以、处理读出信号的电子线路等

²       光学读出头是CD系统的核心部件,由光电检测器、透镜、激光束分离器、激光器等元件组成;

²       激光器发出的激光经过几个透镜聚焦后到达光盘,从光盘上反射回来的激光束沿原来的光路返回,到达激光束分离器后反射到光电检测器,由光电检测器把光信号变成电信号,再经过电子线路处理后还原成原来的二进制数据

²       光盘区分10的原理:接受到的激光束的强弱(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弱)。

²       10的表示:凹坑的边缘(前沿和后沿)代表1,凹坑和非凹坑的平坦部分代表0

²       凹坑的长度和非凹坑的长度都代表0的个数。

²        

五、CD-ROM驱动器

²       决定光驱性能的特性

(1)对光盘数据的读取方式(马达工作方式)

n       恒定线速度(CLV):马达角速度变化,影响寿命;

n       恒定角速度(CAV):延长了光驱寿命,但读取内圈数据时,传输速度变小;

n       CLVCAV相结合:读内圈用CAV,读外圈用CLV

(2)读取速度

n       标称的最快速度(CLV):单倍速:150kb/s、双倍速、四倍速、……、50倍速

n       实际的工作速度:可变(内圈、烂盘)

(3)传输模式:

n       并行I/O(PIO)Ulra DMA33

(4)寻道时间

n       激光头在接到读取数据命令后到光头调整到数据轨道上的时间;

(5)缓冲区      主流128k

(6)其他措施

橡胶减震支架、悬挂式光头结构、金属机心、智能控制电路等。

²       光驱的组成

(1)外观

n       正面:光盘托盘、托盘开关、耳机孔、音量控制按钮。

n       背面:光驱电源、数据传输线、CD音频线

(2)光驱接口:AT busIDEEnhanced IDESCSI

(3)CD驱动器:光学读出头、光学读出头驱动机构、CD盘驱动机构等

²       光驱的新技术(课本P107-5.9)

(1)True X技术

(2)人工智能纠错(AIEC)技术

(3)自动平衡系统(ABS)

(4)双动态抗震悬吊系统(DDSS)技术

(5)数字伺服系统技术

5.3 光盘的规范及格式

²       CD格式包含逻辑格式和物理格式

²       逻辑格式规定如何把文件组织到光盘上以及指定文件在光盘上的物理位置,包括文件的目录结构、文件大小以及所需盘片数目等事项;

²       物理格式规定数据如何放在光盘上,这些数据包括物理扇区的地址、数据的类型、数据块的大小、错误检测和校正码等。

²       CD格式详细记载在标准文件中,包括红皮书、黄皮书、ISO 9660、绿皮书、橙皮书和白皮书等彩书标准。

²       理解CD格式对于设计和使用CD产品都有很大帮助

 
 
 

 


一、红皮书——CD-DA

Red BookPhilipsSony公司为CD-DA (Compact Disc Digital Audio)定义的标准,也就是我们常说的激光唱盘标准。这个标准是整个CD工业的最基本的标准,所有其他的CD标准都是在这个标准的基础上制定的。

1CD-DA标准摘要

(如右图)

1秒声音数据需要的存储空间=1秒×44.1k样本/秒×2B/样本×2(通道)=176.4kB

2、声音数据的通道编码

²      物理盘上记录数据及在物理线路上传输数字信号前都需要对真正的数字数据进行变换处理,这种处理通称为通道编码。

²      磁盘、磁带、数字电话等都使用了不同算法的通道编码技术。

²      采用通道编码的目的:

①改善信号质量,使得读出信号的频带变窄;

②为了在接收端能够从信号本身提取自同步信号

²      为什么激光唱盘中的数据要进行通道编码?

对连续多个字节的全“0”信号或全“1”信号,如果不作通道编码就把它们记录到盘上,读出时的输出信号就是一条直线,电子线路很难辨识01的个数;

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,电子线路很难区分01,读出的信息不可靠。

²      做法:对01的连续长度数目(行程长度)加以限制

在连续的0间插入若干个1

在连续的1间插入若干个0

²      ETF(Eight Fourteen Modulation)调制的理由

n       (70年代)为保证光盘上的信号能够可靠读出,0行程长度l的范围为:2l10;

n       光盘上的1用凹坑的前沿和后沿代表,所以两个1间至少要有20,最多有100

n       214=16 384,在14位的16 384种代码中有267种代码能满足0行程长度要求(经计算机计算)

n       所以,对8位的数据而言,转换为14位的通道码是最为合适的

 
 

3CD-DA帧与扇区格式

 

²      伺服方式(读取方式):CLV,逆时针旋转

²      存储数据的单位:

n       物理光道:CD采用螺旋形存储,只有一条物理通道;

n       逻辑光道:CD中的一首歌构成一条逻辑光道;

n       扇区(Section):也称节,将螺旋线光道等长分段,每段称为一个扇区,每扇区都有特定的地址标识。

n       帧:激光唱盘中存储数据的最基本单位,1扇区=98帧;

n       其他单位:分、秒,1物理光道=74分,1=60秒,1=75扇区

²      同步信号(SYNC):这24位同步位本身就是通道码,不需要进行EFM调制,任何数据经EFM调制后都不会出现与同步码字相同的码,具体的码字是: 100000000001000000000010

²      控制与显示字节,主要用来提供盘地址信息

n       每帧一个8位的控制字节,每扇区98帧组成898位的子通道

n       P子通道P含有一个标志,它用来告诉CD播放机光道上的声音数据从什么地方开始;

n       Q子通道包含有运行时间信息,CD播放机使用这个通道中的时间信息来显示播放音乐节目的时间。

n       Q通道的98位的数据排列成如下的形式:

²      2位:控制字节的部分同步位

²      4位:控制标志,定义这条光道上的数据类型

²      4位:说明后面72位数据的标志

²      72位:Q通道的数据(盘的内容表TOC或当前的播放时间)

²      16位:循环冗余码CRC

²      声音数据(Audio Data)

n       采样位数:16(2B);

n       立体声(双通道);

n       每帧包含6次采样;

——每帧的声音数据:2×6×2=24B

——每扇区声音数据:98×24=2352B

n       采样率:44.1kHz

——每秒的声音数据率:2×44 100×2=176 400B/s

——每秒需要的帧数:176 400÷24=7350/

——每秒需要的扇区数:7350÷98=75扇区

²      P, Q错误校验码

n       采用纠错能力很强的交叉交插里德/索洛蒙码(CIRC)进行纠错

n       每帧4字节Q校验码,4字节P校验码

²      一帧数据的通道位数

编号

字段名称

通道位数

合计

(1)

同步位(SYNC)

24+3

27

(2)

子码(Subcode)

1×(14+3)

17

(3)

数据(Data)

12×(14+3)

204

(4)

Q校验码

4×(14+3)

68

(5)

数据(Data)

12×(14+3)

204

(6)

P校验码

4×(14+3)

68

合计

   

588

4、红皮书的后续标准——CD-G

²      CD-G盘上可以在存储声音的同时,存储静态图像数据;

²      普通的CD播放机上:可以欣赏音乐节目,没有图像;

²      在能播放CD-G节目的VCD播放机上:连接电视后同时有音乐和图像

²      在通道RW上存储图像数据。

二、黄皮书——CD-ROM

²      继承了CD-DA的同时,又有重大突破;

²      CD工业进入第二阶段的标志;

²      黄皮书的突出贡献:解决了CD作为计算机的存储器的问题

²      在计算机中的寻址;

²      误码率:降低到10-12

²      着眼点:对Red Book2352字节的用户数据的重新定义

²      CD-ROM支持的光道格式:

n       CD-DA光道:用于存储声音数据

n       CD-ROM Mode 1:用于存储计算机数据

n       CD-ROM Mode 2:用于存储声音数据、静态图像或电视图像数据

n       CD-ROM Mode 2 XA

u      Form1:用于存储计算机数据

u      Form2:用于存储压缩的声音数据、静态图像或电视图像数据

1CD-ROM Mode 1

EDC4字节,用于错误检测。如果无差错,则不执行错误校正。

ECC276字节,错误检测和校正码。

扇区地址格式,如右。对比:磁盘的扇区地址是用C-H-S地址系统:柱面号-磁头号-扇区号

2CD-ROM Mode 2

扇区地址第4字节:Mode=02

存储的数据较CD-ROM Mode 114%

误码率比Mode 1高。

3CD-ROM/XA

CD-ROM/XACD-ROM Extended Architecture

 
 

贡献:①允许把计算机数据、声音、静态图像或电视图像数据放在同一条光道上;②多媒体信息的压缩存储   

 

4CD-ROM/XA中的声音

n       压缩算法:ADPCM

n       级别:Level BLevel C

n       质量:较CD-DA差一些

n      

 
 

CD-ROM/XA中声音的播放时间:

 

三、ISO 9660

n       黄皮书解决了的问题:CD-ROM物理结构的标准化

n       还需要解决的问题:由文件、目录组成的CD-ROM盘上数据的逻辑格式标准——文件格式;

n       面临的障碍:各方现有格式不兼容;

n       进展:黄皮书→各厂家自行开发CD-ROM的逻辑格式→工业界联合起草草案→ISO稍作修改后命名为ISO 96601998年,标准正式公布

n       标准全称:用于信息交换的CD-ROM的卷和文件结构

1ISO 9660特点

n       充分考虑CD-ROM的特点(和磁盘相对)

n       是只读存储器,不需要添加、删除目录等功能;

n       写入和读出是的不对称;

n       平均寻道时间长;

n       存储容量大(650 MB/)

n       各方技术的融合及折衷,是独立于各厂家格式的标准

n       Microsoft的解决方案:开发MSCDEX.EXE程序,在DOSWindows中,由MSCDEX.EXECD-ROM上的ISO 9660文件并将之转换为MS DOS能识识别的的文件结构。(MSCDEXMicrosoft CD-ROM Extended

2、卷结构:用来定义整片CD-ROM盘所含信息的结构

n       单片CD-ROM称为一卷

n       一卷中可容纳多个文件

n       一个文件可以保存到多片CD-ROM中,称为卷集

n      

 
 

卷空间(Volume Space)CD-ROM盘上可以存放信息的区域

 

3、辑扇区和逻辑块

(1)逻辑扇区(Logical Sector)

n       物理扇区:CD-ROM的一个物理扇区除了扇区头信息之外r2336字节

n       逻辑扇区是一个物理扇区中用于存储用户数的数据域(2048B)

n       逻辑扇区由逻辑扇区号(logical sector numberLSN)标识

n       LSN0 LSN15(系统区)

n       LSN16(存放卷描述符)

n       LSN17 …… 用户数据

n       LSN0的物理地址为00:02:00

n       逻辑扇区的大小允许自定义

(2)逻辑块(Logical Block)

n       每个逻辑扇区可以分成一个或多个逻辑块;

n       逻辑块的大小可以是51210242048字节;

n       逻辑块的大小在卷描述符中定义;

n       每个逻辑块有一个逻辑块号(logical block numberLBN)LBN1LBN2、……

n       LBN0LSN0的第一个逻辑块

n       CD-ROMLBN寻址

4、文件

n       每个文件可分为一节或多个文件节(file section);

n       一个文件节存放在由多个顺序编号的逻辑块组成的文件空间(文件域)中;

n       一个文件可以存放在单个文件域,也可以可以分成多个文件节,存放在一个CD-ROM盘的多个文件域,或多个CD-ROM盘的文件域中;

n       文件的标识符分为三部分:文件名、文件扩展名和文件版本号组成

5、目录

n       CD-ROM采用深度最多为8级的目录结构;

n       CD-ROM采用隐式的分层目录结构(将目录当文件看待,整个目录包含在1个或少数几个文件中)

n       包含目录的文件称为目录文件;

n       一个目录文件由目录记录构成;

n       一个目录记录包含多个记录域;

n       一个记录域指定一个文件域,包含文件标识符、文件长度、文件域中的第一个逻辑块;

n       一个文件分为多个文件节,将对应多个记录域;

n       XAR(extended attribute record)

n       XAR放在文件上,而不是目录文件中,可以使目录文件更小;

n       XAR中保存文件作者、修改日期、许可信息等

6、路径表(Path Table)

n       问题:CD-ROM寻道时间长,要打开目录层次很深的文件,如果要逐级深入,将非常费时。

n       对策:用路径表记录每个子目录及其开始地址(LBN)

n       优化:若路径表保存到RAM中,效果更佳。

四、绿皮书——CD-I

n       导入区:若干空扇区,目的是为容易识别节目区

n       节目区:

n       可以有1-99条光道,每条光道长度:300~325 000扇区;

n       第一条光道必须是CD-I光道;

n       CD-DA光道必须在CD-I光道之后(最多98)

n       第一光道:166扇区含有CD盘上的所有文件描述符内容、大小、创作者等

n       2550信息扇区(36):敬告用户语音(CD-DA播放机上可以听到)

n       导出区:空扇区——最后一个光道是CD-I光道时;无声的帧——最后一个光道是CD-DA光道时

n       基于CD-I的进一步的工作:

(1) CD-I Ready格式 (CD-I Ready)

n       是一种有附加特性的标准激光唱盘;

n       可以在标准的激光唱盘播放机上播放,也可以在CD-I播放机上播放;

n       当在CD-I播放机上播放时,附加特性才可以显示出来

n       CD-I Ready盘加大索引点间隔,并在其中存放歌曲名、解说词、作者、演员等图文信息

(2) CD-Bridge

n       可以将附加信息加到CD-ROM/XA光道上;

n       可以在CD-I播放机、计算机、Kodak公司的Photo CD播放机上播放;

n       CD-Bridge盘上的光道都采用CD-ROM Mode 2的扇区结构。

五、橙皮书——CD-R

n       可录CD盘标准,CD-R(compact disk recordable) 

n       可录CD盘分为以下两类:

CD-MO (compact disk-magneto optical )盘,磁光盘,采用磁记录原理利用激光读写数据的盘,可多次重写。

CD-WO(compact disk-write once)盘,又写成CD-R盘,只能写入一次

1Orange Book Part 1:针对CD-MO盘的标准

Orange Book Part 1标准描述CD-MO盘上的两个区:

Optional Pre-Mastered Area(可选预刻录区),这个区域的信息是按照Red BookYellow BookGreen Book标准预先刻制在盘上的,是一个只读区域。

Recordable User Area(用户可重写的记录区),普通的CD播放机或者VCD播放机不能读这个区域的数据,这是因为CD唱片和VCD盘与磁光盘采用的记录原理不同。

2Orange Book Part 2:针对CD-WO盘的标准

n       Orange Book Part 2标准定义可写一次的CD-WO盘。

n       盘在出厂有预刻槽,物理光道的位置已经确定,是一片空白盘。

n       用户把多媒体文件写到盘上之后,就把内容表(Table Of ContentsTOC)写到盘上。

n       在写入TOC之前,这种盘只能在专用的播放机上读;在TOC写入之后,这种盘就可以在普通的播放机上播放。

n       Orange Book Part 2标准还定义了Hybrid Disc(混合盘)

n       Hybrid Disc含有两种类型的记录区域:① Pre-recorded Area(预记录区):按照某标准预先记录在盘上的一个只读区域;② Recordable Area(可记录区):把物理光道分成好几个记录段(multi-session)。每段由3个区域组成:导入区(Lead In) 信息区(Information)和导出区(Lead Out),每一段要在导入区写入TOC

六、白皮书——VCD

1VCD的发展及内容:

n       1980s初,数字形式记录的音乐节目;

n       1970s末,LaserVision,模拟信号形式记录的的电视图像和声音;

n       1987年,CD-Video(CD-V)CD-DALV(LaserVision)结合的产物,数字声音、模拟电视图像信号。

n       1994年,白皮书,Video CD Specification Version 2.0发布

n       CD格式和MPEG-1标准的数字电视存储格式;

n       CD-Bridge规格和ISO 9660文件结构基础上定义的文件系统;

n       VCD节目能够在CD-ROMCD-IVCD播放机上播放。

2 VCD盘的组织

n       VCD盘由导入区、节目区、导出区组成

3. VCD盘的数据光道

(1) 专用数据光道

n       专用VCD数据光道(Special Video CD Track)用来描述VCD盘上的信息:

n       基本卷号描述符PVD扇区:用来描述VCD盘的卷,00:02:16扇区;

n       卡拉OK基本信息区(可选):用来产生卡拉OK音乐节目的快速参照表,00:03:00~00:03:74扇区;

n       VCD盘信息区:

n       强制性的VCD盘信息文件INFO.VCD(强制)00:04:00

n       入口表文件ENTRIES.VCD(强制)00:04:01

n       清单偏移量表文件LOT.VCD(可选)00:04:02

n       播放顺序描述符文件PSD.VCD(可选):扇区00:04:34

n       分段播放项目区(可选):开始地址由INFO.VCD文件给出,用于定位分段播放项目(MPEG电视、MPEG声音和以MPEG算法编码的静态图像)及其播放顺序

n       其他文件: CD-I应用节目(强制)和扩展目录(可选)信息。

 
 

(2) MPEG-Audio/Video光道

 

n       MPEG-Audio/Video光道,用来存放MPEG编码的电视图像和声音数据

n       MPEG编码的数据在前保护区FM(Front Margin)和后保护区(Rear MarginRM)之间,推荐:FM30扇区,RM45扇区

n       MPEG-1 Video扇区和MPEG-1 Audio扇区是交错存放在光道上:

n      

 
 

MPEG-Video扇区的一般结构如下图所示

 

n      

 
 

MPEG-Audio扇区的一般结构如下图所示:

 

4VCD的文件目录结构

基于ISO 9660文件结构标准开发的VCD盘的文件系统

5.4 CD-RW

n       人们寻求大容量、高速度、低价格、可读写的存储器的历程:

n       硬盘、Zip盘、U盘、

n       光盘、磁光盘、一次性写入光盘

n       趋于理想的介质:CD-RW

n       价格便宜、普通光驱可读、多次擦写

n       但在激光反射率、写入速度、写入次数方面尚有差距

n       CD-RW光盘结构

n       通过激光照射、染色层晶体在晶态、非晶态之间转换,表示01

n       CD-RW擦写次数有限,因为晶体改变状态次数的限制;

n       CD-RW难读,是因为材料的原因,激光反射率低;

n       刻录方式

n       整盘刻写:Disc At Once,光盘对光盘的全盘复制,无法继续追加;

n       轨道刻写:Track At Once,允许指定目录和文件写入CD-RW盘,同时允许用户不断追加数据直到容量用尽;

n       多段刻写方式:可以写入、追加

n       增量包刻写方式(Incremental Packet Writing, IPW):用于在一条轨道中我次追加数据,空间浪费少

n       速度和质量

n       刻录速度:刻录速度太快将导致CD-RW盘记录层烧结不完全,数据难于读出或盘作废,目前最快16速;

n       读取速度:比普通光驱慢,因为写入限制的原因,光驱马达不能太快;

n       刻录缓冲大小:在刻录时缓冲区数据数据用完,刻录将失败;

n       加大缓冲大小和速度;

n       采取技术措施,在欠载时予以保护。

n       接口和规格

n       SCSI接口:质量好,但投资大

n       EIDE接口:价格便宜,但刻录过程不稳定,质量不高,占CPU资源多

n       并行接口:低速,一种简便的连接方式

n       USB接口:轻便小巧,热插拨、即插即用,跨平台使用;

n       规格:内置、外置

5.5 DVD简介

DVDDigital Video Disc,数字电视光盘(系统)

DVD可以用来存放电视节目,也可以用来存储其他类型的数据,又称为  Digital Versatile Disc

MPEG-1造就了VCD的,MPEG-2 Video节目的存储问题,成了DVD的问世

DVD的特点:存储容量特大,最高可达到17 GB

一、 DVD的规格

除了DVD-Video之外,DVD还有4个成员,相应标准文件用Book ABook B... Book E来标识,右图是一些技术指标。

二、DVD技术指标摘要

1DVD为增大存储容量采取的措施()

²      DVD盘光道之间的间距由原来的1.6μm缩小到0.74μm

²      记录信息的最小凹凸坑长度由原来的0.83μm缩小到0.4μm

²      DVD使用波长为635/650 nm的激光源代替在CD驱动器中使用的780 nm红外光激光源

²      DVDNA0.45加大到0.6NA指光学读出头的数值孔(Numerical Aperture)NA大则产生直径小的聚焦激光束

以此,总的容量可以提高到4.486

2DVD为增大存储容量采取的措施()

加大盘的数据记录区域,DVD盘的记录区域从CD盘的86cm2提高到86.6cm2,记录容量提高了1.9%

3DVD为增大存储容量采取的措施()

使用盘片的两个面来记录数据,以及在一个面上制作好几个记录层,从而增加DVD盘的容量;

DVD盘采用单面双层光盘,单面双层盘的表层称为第0层,最里层称为第1层;

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;

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,双面双层DVD盘的容量可达到17 GB

4DVD为增大存储容量采取的措施(四)

DVD信号的调制方式和错误校正方法也适应了高密度的需要

DVD采用效率比8-14(EFM)3位校验的的8-16+(EFM PLUS)的方式,使用16比特来表示一个8比特的数据;

DVD采用的校验码是里德-索洛蒙乘积码(Read-Solomon Productlike CodeRSPC)系统,更可靠,同时校验码信息位的数目可以减小,纠错码的数据传输率也将从25%减小到13%

三、VCDDVD播放机

两种VCD播放系统:①使用PC机构成的播放系统;② VCD播放机+电视机。

VCD播放机的3个核心部件:① CD驱动器,或者叫做CD加载器,② MPEG解码器,③微控制器。

Video CD是三种高新技术结合的产物:①Video(数字影视)技术;②激光记录技术,或光盘存储器技术;③计算机软硬件技术。

DVD播放机主要有下列部件组成:

DVD盘读出机构

DVD-DSP (Digital Signal Processor)集成电路

③数字声音/电视图形解码器

④微控制器

四、DVCD

Double VCDDVD技术,VCD制作

特点

²       超容量

²       通用性

²       防盗版

²       性能比较

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