多媒体数据存储技术

7.3.2 只读光盘读原理



只读光盘其盘上的信息是沿着盘面螺旋形状的信 息轨道以一系列的凹坑点线的形式存储的。 读盘原理： 利用激光聚焦或亚微米级激光束对光轨道上模压 形成的凹坑进行扫描。光束扫描凹坑边缘时，反 射率发生变化，表示二进制数字“1”，在坑内或 是在岸上均为二进制“0”。通过光学探测器产生 光电检测信量号，从而读出0、1数据。
4）CD-V，即CD-VIDEO电视唱片，其上记录的是 数字音频信息和模拟视频信息。 5）CD-G，即CD-GRAPHIC，俗称激光图示唱片， 其上记录360分钟的卡拉OK节目，包含与CDDA一样的音乐信号和与音乐同步若干幅静止画面。 CD-GRAPHIC需要在专用的激光卡拉OK机上播 放。 6）VCD，即激光小影碟，它是激光影视产品的新 成员，由于采用了MPEG视频图像压缩技术，所 以，VCD小盘片上可以存储较长时间的带有伴音 的图像。 7）CD-ROM，即小型只读光盘存储器。1985年， 制定了该光盘的物理格式、逻辑格式和盘地址， 目前大量应用于多媒体计算机。
1．LV——激光视盘
（1）CLV盘。所谓CLV盘是指盘片的旋转速度与读 出光头所处的半径成反比，读出光头离盘片中心 越远、旋转的角速度越低。这就充分利用了光盘 的存储空间。一片12英寸的CLV盘，每面可记录 60分钟的电视节目，存有10.8万幅单独的NTSC 制图像，或者9万幅PAL /SECAM制的图像。 （2）CAV盘：所谓CAV盘是指盘片的旋转角速度 保持不变。如果盘片每转一圈（360º角）读出一 幅图像，那么对记录PAL/SECAM制式电视信号 的盘，其转速为1500r/min，即25r/s。对记录 NTSC制电视信号的盘，其转速为1800r/min， 即30r/s。一片12英寸的CAV盘，海面可记录30 分钟的电视节目，存有5.4万幅单独的NTSC制图 像，或4.5万幅PAL/SECAM制图像。


Philips公司和随后加入的Sony公司，联合世界 上所有感兴趣的公司，事先达成数字激光唱盘标 准的协议。这种努力的结果，把Philips公司开发 的光盘技术和Sony公司开发的错误校正技术结合 在一起，在1982年正式把CD-DA产品推向市场。 CD-DA记录音响的方法与LV系统不同。CD-DA 系统是首先把模拟的音响信号进行PCM（脉冲编 码调制）数字化处理，再经过EFM（8到14位调 制）编码之后记录到盘上。光盘上每个凹坑的长 度和每个非凹坑的长度是0.3μm的整数倍。
7.4 DVD简介

最常见的DVD，即单面单层DVD的资料容量约为 VCD的7倍，这是因为DVD和VCD虽然是使用相 同的技术来读取深藏于光盘片中的资料(光学读取 技术)，但是由于DVD的光学读取头所产生的光 点较小(将原本0.85μm的读取光点大小缩小到 0.55μm)，因此在同样大小的盘片面积上(DVD 和VCD的外观大小是一样的)，DVD资料储存的 密度便可提高，也就是说，DVD资料容量的提升， 可以说是拜光学读取头的进步之赐。
1．光盘的分类



追记型光盘。 追记型光盘是一次写入可多次读出的光盘。这类 光盘具有写读两种功能，可随录随放，在文档图 像存储和检索方面有重要用途。 追记型光盘的工作原理是，利用激光使记录的材 料发生变化，以实现信息的记录。一旦写入，则 不能再改，因此，它主要适用于一些特定领域、 特定场合。例如，一些单位重要的原始文档信息 等，一次录入，不能改写。
7.3.3 CD-ROM驱动器

CD-ROM都基本遵照CD-ROM的黄皮书标准以及 在此基础上制定的ISO/IEC标准。
CD-ROM必须满足以下要求： （1）使用120mm的标准盘。 （2）CLV转动方式。 （3）用户容量为650MB。 （4）最基本数据传输率：150KB/s。

7.3.3 CD-ROM驱动器
1．光盘的分类


可擦写型光盘。 这类光盘又可分为磁光型（M-O）和相变型（PC）两种，前者只能“擦写”而不能“盖写”， 后者则可“盖写”。“擦写”时，需转一圈抹去 原来的数据，第二圈才写入新数据，第三圈进行 校验。“盖写”是转一圈便可直接写入新数据， 与普通磁盘的写入方式一样。 光盘的大小规格按直径划分有2英寸、3.5英寸、 5.25英寸、8英寸、12英寸、14英寸和20英寸 等光盘。
DVD的刻录

DVD主流刻录规格： 1、DVD-RAM

DVD-RAM 采用 Phased-changed Dual和 部分MO的技术而成，容量由最少的2.58GB， 至最多的4.7GB。早期的DVD-RAM 全被一个外 壳保护着，用户必须连外壳和 DVD-RAM 放入 DVD-RAM 读写器内进行写入数据。后期已研发 了另一种可除下外壳的 DVD-RAM，不过仍需要 其外壳才可写入数据。现时的双面 DVD-RAM 也 有除下外壳的选择。第一代 DVD-RAM 于1998 年6月面世，一年后推出 2.0 版本，容量已升级 至 4.7GB，Panasonic 和 Hitachi 在1999年分 别推出支持 DVD-RAM 的 DVD-ROM。
7.3.3 CD-ROM驱动器
7.3.3 CD-ROM驱动器
7.4 DVD简介源自文库

DVD的全称，在诞生之初是Digital Video Disc（数字视频光盘），目前则称 为“Digital Versatile Disc”，即“数 字多用途光盘”，是CD/LD/VCD/EVD的 后继产品。DVD从1994年下半年提出初步 规格到1996年年初样机的出现只用了一年 多的时间，可谓发展迅速，是娱乐业公认 的新一代标准的存储技术。
2．CD-DA——激光唱盘

在CD盘上，凹坑的端部（正沿和负沿）代表二进 制数中的l，而凹坑和非凹坑的平坦部分代表0，0 的个数取决与它们的长度。

数字记录代替模拟记录的好处是，对干扰和噪声 不敏感，而且由于盘本身的缺陷、划伤或玷污而 引起的错误可以校正。
3．CD-ROM


CD-DA系统取得成功以后，这就使飞利浦 公司和索尼公司很自然地想到，利用CDDA作为计算机大容量只读存储器。 要改变CD-DA文件格式,①建立适合于计算 机读写的光盘数据结构；②降低CD-DA误 码率。
7.2 CD-ROM盘



标准的CD-ROM盘片直径为120mm（4.72英寸）， 中心装卡孔为15mm，厚度为1.2mm，重量约为 14～18g。从盘片的纵截面可看出，共有三层：聚 碳酸脂（polycarbonate）做的透明衬底层、铝反 射层和漆保护层。 CD-ROM容量约为650MB，可播放72分钟，其容 量相当于540张1.2MB高密软盘。 CD-ROM盘的光道是螺旋型逆时针不间断光道，其 总长度约为5km，盘上约有20000条光道，凹坑总 数可多达8亿多个，光道上的凹坑深度约为0.3μm， 宽度约为0.5～0.6μm。光道上的凹坑和非凹坑长 度限制在3T～11T（T = O.277μm）之间。
7.1.2 光盘及其驱动器的分类



1．光盘的分类 从应用的角度来说，光盘可以分为3类：音频光 盘（又称为唱盘）、视频光盘（又称为视盘、影 碟等）和计算机用光盘。 从光盘的性能来看，又可分为只读型光盘 （Read Only Memory，ROM）、追记型光 盘（Worme Once Read Many，WORM） 和可擦写型光盘（Rewritable或Erasable） 三大类。
1．LV——激光视盘

激光视盘播放机一般都有下列特性： 稳住一帧画面 向前向后逐帧看 向前向后快播或慢播 图像的帧号显示 快速检索 有外同步功能 可预先设置停放点，当播放到该点时自动停止 以显示该处的画面 盘片弹出机构 两个音频通道 有RS232接口
2．CD-DA——激光唱盘
1．光盘的分类


只读型光盘 只读型光盘的类型如下： 1）CD-DA，即小型数字化音频唱片，俗称CD 唱片或镭射唱片。 2）LD，即激光视盘，俗称镭射影碟。 3）CD-I，即交互式光盘，它属于多媒体产品， 将声、像、图、文信息分别传送给音响设备、电 视机或录像机，达到娱乐、培训和教育的目的。
1．光盘的分类
DVD的刻录

2、DVD-R DVD-R就好像CD-R一样,都是采用有机染料 的方法制成，大部分DVD阅读器和播放器都支持 DVD-R，初出的 DVD-R容量只有3.95GB ，后 期才扩充至4.7GB，早期 DVD-R是分为两类： DVD-R(G)和DVE-R(A)，DVD-R(A) 是针对专 业市场，利用635-nm激光写入数据，早于1997 年10月由PIONEER推出1.0版本，直至1999年5 月推出4.7G DVD-R(A) 1.9版本

2．光盘驱动器及其分类

光盘驱动器是专为光盘配套的光盘驱动设备，其 分类与光盘的分类一样，也有下述三种。
（1）CD-ROM驱动器：通常称之为光驱，是只读 型光盘的驱动器。
（2）CD-R刻录机：是一种一次写入多次读出的驱 动器，它可以读CD-ROM和CD-R光盘。
（3）可擦写型光盘驱动器：主要有M-O和P-C两种， 可对可擦写型光盘进行多次反复读写。
1．LV——激光视盘


模拟电视图像信号和模拟声音信号都是经 过FM（Frequency Modulation）频率调 制、线性叠加，然后进行限幅放大。限幅 后的信号以0.5μm宽的凹坑长短来表示 LV激光视盘的直径通常是12英寸，两面都 可以记录信号（注意：CD-ROM只用一个 面）。激光视盘有两种类型，一种叫做恒 线速盘，写成CLV（Constant Linear Velocity）盘；另—种称为恒角速盘，写成 CAV（Constant Angular Velocity）盘。
7.2.1 CD-ROM盘的基本结构
7.2.2 CD-ROM彩书标准
光盘的数据格式在国际标准化组织（ISO）的规范书中 都有详细规定，而记载各种CD数据格式的规范书都被 赋予一种颜色加以区别，一种颜色代表一种规范。 （1）红皮书：CD-DA的规范（Digital Audio，数字音 频光盘，即激光唱盘）。 （2）黄皮书：CD-ROM规范，即只读型光盘的规范。 （3）绿皮书：CD-I（Interactive，交互式光盘）的规 范。 （4）橘皮书：CD-R（Recordable，可记录型光盘）的 规范。 （5）蓝皮书：CD-WORM的规范。 （6）白皮书：VCD的规范（Video CD，影视光盘）。



光盘本身依靠盘面上能够影响光线反射的表面特征 存储信息，以CD-ROM为例，读取数据时，由机 械驱动部件和定位部件负责确定读取的位置。激光 器发出激光，经光学线路至聚焦透镜射向光盘表面， 表面的凸凹不平造成反射光的变化，利用数据光检 测器将这些变化转换为数据“0”和“1”的电信号 传输到数据输出端，整个读取工作完成。其他类型 光盘的写入过程大体相同，惟一的差别是数据自数 据输入端传来。 CD盘上的信息到达CPU要经过如下的路程： CD-ROM→SCSI接口控制器→SCSI接口总线 →SCSI接口适配口→总线BUS→CPU。

7.3 光盘驱动器
7.3.1 光盘系统有关的技术指标




1．存储容量 光盘的容量是指它所能读写的光盘盘片的容量，光 盘盘片的容量又分格式化容量和用户容量。 2．平均存取时间 平均存取时间是在光盘上找到需要读写的信息的位 置所需要的时间，也就是从计算机向光盘驱动器发 出命令，到光盘驱动器可以接受读写命令为止的时 间。 3．数据传输率 一种是指从光盘驱动器送出的数据率 另一种定义是指控制器与主机问的传输率
第7章 多媒体数据存储技术
本章要点


光盘及驱动器类型 光盘驱动器的结构原理 CD-ROM的基本结构 DVD简介
7.1 CD-ROM概述
7.1.1 新型纸的诞生——从LV到CD-ROM


1．LV——激光视盘 70年代初期，荷兰Philips公司研究室的研究人员 开始使用激光来记录和重放信息的研究。 1972 年9月5日，Philips公司向国际新闻界展示了可长 时间播放电视节目的光盘系统。这就是后来于 1978年投放市场并被正式命名为LV（Laser Vision）的光盘系统。 LV激光视盘是一种最早的激光视盘。记录在盘上 的电视信号是模拟信号，而不是数字信号。