多媒体技术第9章 光盘存储技术

9.1.3 部分CD产品简介
7.V－CD
是Video CD的简称，意为视频小型光盘。 1993年制定了VCD1.1的标准。
1994年又在VCD1.1的基础上增加了播放控制 (屏幕菜单) 和高清晰度图像等功能，制定了VCD2.0标准。
VCD标准采用了CD－ROM／XA数据格式，因此可在配 置了CD－ROM驱动器的PC基础上播放，普通的CD唱机 增加VCD解码板也可播放VCD。 VCD盘可连续播放74分钟的录像节目。其图像优于VHS 录像质量，伴音质量可达到CD的效果。
第九章 多媒体光盘存储技术
9.2.4数据是怎样从CD盘读出的
9.2 CD工作原理
1.CD盘上的数据要用CD驱动器来阅读。 CD驱动器由光学读出头、光学读出头驱动机构、 CD盘驱动机构、控制线路以及处理光学读出头读 出信号的电子线路等组成。
9.2.4数据是怎样从CD盘读出的
2. 光学读出头是CD系统的核心部 件之一，它由光电检测器、透 镜、激光束分离器、激光器等 元件组成。
9.3.3声音数据的通道编码
2.为什么要把8位数转换成14位数
实际在通道码合并时，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，于是在激光唱盘中8位的数据就转换成 了17位的通道代码。
第九章 多媒体光盘存储技术
9.3 CD-AUDIO
9.3.4 CD盘如何批量生产
激光唱盘(CD-DA)、数字激光视盘(V-CD)和CDROM的制作过程都相同，大致分成三个阶段： 原版盘预制作。 原版盘制作。 大批量复制。
5.CD－R
可录式光盘。1989年制定了它的规范。 它可多次在空余部分写入数据，适合于小 规模单一发行的CD制品或数据备份，资料 存档等。
9.1.3 部分CD产品简介
6.Photo－CD 相片光盘。1992年制定了它的规范。 Photo－CD是专为存储数字化的35mm相 片设计的，一张光盘可多次录入约100张左 右的相片，必要时还可以还原成底片。 Photo－CD光盘可在CD－I、CD－ROM／ XA和Photo－CD播放机上播放。
又称LCD，直径较大，为12英寸。 两面都记录信息 ,记录模拟信号。 模拟信号经过频率调制、线性叠加， 然后进行限幅放大。 限幅后的信号以0.5微米宽的凹坑长短 来表示。
9.1.1 CD发展的三部曲
2. CD-DA激光唱盘
1982年Philips公司和Sony公司开发出存 储数字声音的光盘，即数字激光唱盘 (Compact Disc-Digital Audio，CD-DA) 。 CD-DA激光唱盘系统首先把模拟的音响 信号进行PCM数字化处理，再经过通道编 码之后记录到盘上。 专门为光盘制定了标准，就是闻名世界 的“红皮书”标准。
9.3.3声音数据的通道编码
2.为什么要把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 够可靠读出。即：2个“1”之间至少要有2个“0” 最多不超过10个“0”。 因为，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。
第九章 多媒体光盘存储技术
9.3 CD-AUDIO
9.3.1 激光唱盘标准摘要 技术指标: 播放时间 74分钟 旋转方向 顺时针 旋转速度1.2m/s～1.4m/s 光道间距1.6 μm 记录区46 mm～117 mm 数据信号区50 mm～116 mm 材料为折射率为1.55的任何材料 最小凹坑长度0.833 μm ～0.972 μm 最大凹坑长度3.05 μm ～3.56 μm 凹坑深度～0.11 μm凹坑宽度～0.5 μm
9.3.3声音数据的通道编码
2.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)。
1.为什么要做通道编码
在数字记录中, 有连续多个字节的全”0” 或者全“1” 信号要记录到盘上，如果不作通道编码读出时的输出信号 就是一条直线，电子线路就很难区分有多少个“0”或者多 少个“1”信号。而对于没有规律的数字信号，读出的信息 就很不可靠。 通道编码实际上就是要在连续的“0”插入若干个“1”， 而在连续的“1”之间插入若干个“0”，并对“0”和“1”的 连续长度数目即“行[游]程长度”加以限制。
9.3.2 采用频率和样本大小
9.3 CD-AUDIO
1. 44.1KHz的由来？： 人耳朵(因人而异)能听到的声音信号频率范 围是20～20000Hz,为了避免高于20000Hz的高频信 号干扰采样,在进行采样之前，需要对输入的声音 信号进行滤波.考虑到滤波器在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.但是,为了能够与电视信 号同步,PAL电视的场扫描为50 Hz,NTSC电视的场 扫描为60Hz,所以取50和60的整数倍,选用了44 100 Hz作为激光唱盘声音的采样标准。
9.2.4数据是怎样从CD盘读出的
3. 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。
说明：凹坑和非凹坑本身不代表１和０，而是凹坑端部的前沿和后沿代 表１，凹坑和非凹的长度代表０的个数。
9.3.2 采用频率和样本大小
2.激光唱盘音乐信号的样本位数是16。16位 的样本能够表达的动态范围就大于96 dB。 3. 数字化的模拟声音在激光唱盘上一秒钟的 存储空间为：
1秒 × 44 100样本/秒 × 2字节/样本 × 2(左右 两个通道) = 176.4 千字节
4.声道数
数字激光唱盘采样两个声道(立体声)的规格.
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9.2.3 数据是怎样写入到CD盘上的
9.2 CD工作原理
CD盘上的数据是用压模冲压而成的，而压模是用原版盘 制成的。 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。在经过化学处理后的玻璃盘表面上 镀一层金属，用这种盘去制作母盘，然后用母盘制作压模， 再用压模去大批量复制。成千上万的CD盘就是用压模压出 来的，所以价格才这样便宜。
1.与磁盘的磁道比较 磁盘存放数据的磁道是同心环。磁 盘片转动的角速度是恒定的（CAV） 采用同心环磁道的好处之一是控制 简单，便于随机存取，缺点是存储器 没有达到应有的存储容量 。
9.2.2 CD盘的光道结构
2. CD盘光道结构采用的是螺旋型光道，
一张CD盘的光道长约为5公里。CD 盘转动的线速度是恒定的，用CLV表 示。 由于采用了恒定线速度，因此内 外光道的记录密度一样，盘片的存储 容量得到充分利用，但随机存储特性 变得较差，控制也较复杂。
第九章 多媒体光盘存储技术
9.3 CD-AUDIO
9.3.3声音数据的通道编码 1.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 录的数据和真正的声音数据之间需要做变换处理， 这种处理统称为通道编码。 采用通道编码的目的主要是两个:一是为了改 善信号质量，使得读出信号的频带变窄。其次是 为了在接收端能够从信号本身提取自同步信号。
9.3.1 激光唱盘标准摘要
光学系统: 激光波长780 nm 聚焦深度± 2 μm 信号格式: 通道数 2个 16位线性量化 采样频率 44.1 kHz 通道位速率4.3218 Mb/s 数据位速率1.9409 Mb/s 数据:通道位8:17 错误校正码 CIRC 调制方式 EFM
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9.1 CD简历
9.1.3 部分CD产品标准 • 红皮书 CD-DA 音乐节目 74分钟 • 黄皮书 CD-ROM 文图声像等多媒体节目 650M • 绿皮书 CD-I 文图声像等多媒体节目 760M • 橙皮书 CD-R 读写文图声像等多媒体节目 • 白皮书 Video-CD 影视节目 70分钟(MPEG-I) • 红皮书+ CD-V模拟电视数字声音 5-6分钟电视20 分钟声音 • 蓝皮书 LD 影视节目 200分钟 直径12英寸
9.1.3 部分CD产品简介
3.CD－V
带视频的激光唱片，1987年出现，它是 CD－DA和LD相结合的产物，同CD－G 一样在影碟机上使用。
4.CD－I
交互式光盘：用于交互式计算机多媒体 CD－I系统中。1987年制定了它的规范，CD －I只能由CD－I播放机播放。
9.1.3 部分CD产品简介
9.1.3 部分CD产品简介
8.LD
激光视盘，又称影碟，因此视频播放机 又称影碟机。 视盘的直径一般为30cm、也有20cm的。 根据其信号录制方式，LD分为两种，一种 是标准播放视盘(CAV)，这种视盘单面播放 时间为30分钟。另一种是长时间播放视盘 (CLV)，其单面播放时间为60分钟。
第九章 多媒体光盘存储技术
9.1.1 CD发展的三部曲 3. CD-ROM
从CD-DA过渡到CD-ROM需要解决 的两个重要问题：
① 计算机如何寻找盘上的数据，即如何划 分盘上的地址问题。 ② 把CD盘作为计算机的存储器时，要求它 的错误率(10-12)远远小于声音数据的错误率(10-9) .
1985年CD－ROM成功推向市场，专门 制定了“黄皮书(Yellow)标准” 。