光盤與數(shù)據(jù)安全ppt課件

1、一. 光盤的誕生 早在70年代初期,荷蘭飛利浦公司的研討人員，根據(jù)激光經(jīng)過聚焦后，可以得到直徑僅為微米的光束，開場(chǎng)運(yùn)用激光束來記錄和重放信息的研討年月日飛利浦公司向國際新聞界展現(xiàn)了長時(shí)間播放電視節(jié)目的激光視盤系統(tǒng)并于投放市場(chǎng)激光視盤的直徑為英寸約厘米，當(dāng)時(shí)記錄在盤上的電視節(jié)目還是模擬信號(hào)，不是數(shù)字信號(hào) 隨著激光視盤的開發(fā)勝利，飛利浦公司和索尼公司結(jié)合開發(fā)了用來記錄和重放音樂節(jié)目的數(shù)字激光唱盤技術(shù)，于年推向市場(chǎng)數(shù)字激光唱盤的直徑為厘米與激光視盤不同，數(shù)字激光唱盤采用了數(shù)字信號(hào)，可以糾正由于盤片外表的劃傷，沾污等缺陷引起的錯(cuò)誤在勝利引入數(shù)字激光唱盤后，飛利浦公司和索尼公司自然想到用光盤來存放數(shù)據(jù)，

2、作為計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器，從而產(chǎn)生了光盤 為了添加光盤的容量，研討人員選用了更短波長的激光，來減少激光光束的直徑，以添加光盤中的數(shù)據(jù)密度，開發(fā)出了光盤以及更高容量的藍(lán)光光盤 圖1 只讀光盤，和的信息層密度，波長和光盤容量比較二. 光盤的分類光盤按其功能可分為兩大類: 只讀光盤和刻錄光盤, 其中刻錄光盤有一次刻錄光盤和多次擦寫光盤. 只讀光盤一次刻錄光盤多次擦寫光盤CD唱盤 CD-R CD-RWVCD影碟 DVD-R DVD-RAMDVD影碟 DVD+R DVD-RWBD影碟 BD-R DVD+RWCD-ROM BD-RE DVD-ROM BD-ROM CD-ROM, DVD-ROM和BD-ROM主要

3、用來儲(chǔ)存電腦數(shù)據(jù), 如操作軟件等. 在一切的光儲(chǔ)存媒體中，只需一次刻錄光盤具有獨(dú)特的不可重寫性。所以，在同步錄音錄像和檔案光盤等要求保管原始記錄資料的場(chǎng)所, 和被廣泛運(yùn)用三. 從只讀光盤說起 只讀光盤的構(gòu)造如圖2所示, 信息是用一個(gè)個(gè)長短不同的凹坑按螺旋型軌道模壓在盤片上的. 圖像和聲音信號(hào)先經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器和編碼器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào). 然后, 把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成由高低電平組成的調(diào)制信號(hào), 再按調(diào)制信號(hào)的變化在盤片上模壓出一個(gè)個(gè)相應(yīng)長度的凹坑, 構(gòu)成與調(diào)制信號(hào)一樣變化的凹坑Pit和平地(Land)，如圖3所示. 一切凹坑和平地的長度都是位時(shí)鐘的整數(shù)倍, 在專業(yè)書籍中位時(shí)鐘用T表示, CD, DVD和B

4、D的位時(shí)鐘T的長度是不同的. 按光儲(chǔ)存規(guī)格書規(guī)范，在CD盤片上總共有9種從3T 到11T不同長度的凹坑和平地。在DVD盤片上總共有10種從3T 到14T不同長度的凹坑和平地, 沒有12T和13T。 在BD盤片上總共有7種從2T 到8T不同長度的凹坑和平地,. 只讀盤片上凹坑的深度是1/4波長, 利用激光的相關(guān)性, 從凹坑中反射的光與入射光的光程差為1/2波長被相互抵消, 光強(qiáng)減弱, 從而產(chǎn)生強(qiáng)弱隨凹坑和平地變化的光信號(hào). 該光信號(hào)經(jīng)過光電器件轉(zhuǎn)換成高低電平的調(diào)制信號(hào), 再由解碼器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器等復(fù)原成原始的圖像和聲音.圖像和聲音信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換和編碼器圖3 只讀光盤的信號(hào)轉(zhuǎn)換四. 刻錄光盤的構(gòu)造 與

5、只讀光盤不同, 刻錄光盤是用激光經(jīng)過聚集后產(chǎn)生高溫從而改動(dòng)刻錄層中刻錄資料的反射率來記錄信息的. 在刻錄光盤的刻錄層中涂有刻錄資料和預(yù)先模壓的預(yù)刻槽, 如圖4所示. 預(yù)刻槽呈螺旋型由里向外延伸，數(shù)據(jù)必需刻錄在預(yù)刻槽的中央。在預(yù)刻槽中還有沿兩側(cè)臺(tái)階經(jīng)向小幅變化的蠕動(dòng)信號(hào)wobble signal，該蠕動(dòng)信號(hào)攜帶光盤的物理地址，使數(shù)據(jù)能刻錄在光盤的指定位置。所以，一張空白的刻錄光盤，除了涂有刻錄資料外，還有預(yù)先模壓的預(yù)刻槽和預(yù)刻槽兩側(cè)沿臺(tái)階經(jīng)向小幅變化的蠕動(dòng)信號(hào)。打一比如，預(yù)刻槽好比是條公路，預(yù)刻槽兩側(cè)的蠕動(dòng)信號(hào)好比是站名，激光束好比是汽車，汽車在公路上行駛，把乘客送到指定的車站。在一張單層的DV

6、D刻錄光盤中，有多達(dá)25萬個(gè)站名，一個(gè)也不能有錯(cuò)誤，否那么汽車就會(huì)找不到車站，出現(xiàn)“飛盤，導(dǎo)致整張光盤刻錄失敗。 按刻錄層中刻錄資料的特性不同, 刻錄光盤有一次刻錄(write-once)光盤和多次擦寫(rewritable)光盤. 刻錄資料通常有用酞菁(phthalo-cyanine dye) 染料, 偶氮(azo dye)染料和相變(phase-change)結(jié)晶資料等. 圖4 刻錄光盤的構(gòu)造圖五. 光盤的刻錄 光盤的刻錄是利用大功率激光經(jīng)過聚焦后在刻錄層產(chǎn)生高溫來改動(dòng)刻錄資料的光反射率, 把信息記錄在盤片上的. 通?？啼浀臏囟榷家跀?shù)百度以上. 圖5是相變結(jié)晶資料的刻錄原理, 當(dāng)溫度60

7、0度時(shí), 相變結(jié)晶資料會(huì)從結(jié)晶態(tài)變成非結(jié)晶態(tài). 圖6是刻錄層的部分放大照片. 從照片上可以看到刻在預(yù)刻槽里的非結(jié)晶態(tài)斑條. 非結(jié)晶態(tài)斑條的反射率很低，在電性能上與只讀光盤的凹坑類似 (以下統(tǒng)稱凹坑)。圖5 相變結(jié)晶資料的刻錄原理圖6 記錄層刻錄的非結(jié)晶態(tài)斑條凹坑六刻錄光盤的寫戰(zhàn)略 與只讀光盤一樣，刻錄光盤的數(shù)據(jù)也都包含在長短不同的非結(jié)晶態(tài)斑條凹坑和斑條間的結(jié)晶態(tài)平地中。任何非結(jié)晶態(tài)斑條凹坑和斑條間的結(jié)晶態(tài)平地長度偏向，都會(huì)呵斥刻錄的數(shù)據(jù)出錯(cuò)。所以, 在刻錄過程中，必需嚴(yán)厲控制非結(jié)晶態(tài)斑條凹坑的長度。非結(jié)晶態(tài)斑條凹坑的長度與刻錄盤片的轉(zhuǎn)速，刻錄層資料，激光脈沖的外形，寬度和強(qiáng)度等參數(shù)親密相關(guān)。通

8、?？啼洷P片都采用恒線速度CLV旋轉(zhuǎn)，即刻錄軌跡的線速度一直不變。對(duì)于不同的盤片轉(zhuǎn)速和不同的刻錄層資料，必需用不同外形，寬度和強(qiáng)度的激光脈沖來刻錄, 如圖6所示。在專業(yè)書籍中稱運(yùn)用不同外形，寬度和強(qiáng)度的激光脈沖為光盤刻錄的寫戰(zhàn)略。圖6 刻錄光盤的寫戰(zhàn)略 寫戰(zhàn)略將直接影響數(shù)據(jù)的刻錄質(zhì)量。寫戰(zhàn)略普通都在光刻機(jī)消費(fèi)前確定，被固定在光刻機(jī)的軟件中。在實(shí)際中，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)同一品牌，同一批次的刻錄光盤, 在同一臺(tái)光刻機(jī)上刻錄，刻錄的數(shù)據(jù)質(zhì)量也會(huì)有不同。飛利浦研討人員在飛利浦光刻機(jī)的方案中添加了一個(gè)寫戰(zhàn)略自動(dòng)學(xué)習(xí)功能write strategy self-learning. 當(dāng)一張空白刻錄盤片放進(jìn)光刻機(jī)時(shí)，光刻

9、時(shí)機(jī)首先自動(dòng)調(diào)整寫戰(zhàn)略，找出該刻錄光盤的最正確寫戰(zhàn)略，以保證每張盤片的刻錄質(zhì)量。目前市售的電腦用DVD刻錄光驅(qū)由于本錢的要素已不具備飛利浦光刻機(jī)的寫戰(zhàn)略自動(dòng)學(xué)習(xí)功能，而且對(duì)每種不同型號(hào)的碟片由開發(fā)工程師調(diào)好后存放在軟件的寫戰(zhàn)略表格中?？啼洉r(shí)，按碟片型號(hào)調(diào)用固定的寫戰(zhàn)略。市售的電腦用DVD刻錄光驅(qū)偏向高速度刻錄，通常激光功率在高速度刻錄時(shí)比正常速度刻錄時(shí)要高出30% 以上，對(duì)碟片的損傷會(huì)比較大。另外，在高速度刻錄中，激光脈沖和激光功率的拖尾問題會(huì)表現(xiàn)得特別嚴(yán)重，直接影響刻錄的數(shù)據(jù)質(zhì)量。 七. DVD+R/DVD-R刻錄光盤的不同 在刻錄光盤中, 為了使激光束能把信息刻錄到光盤中指定的位置, 在螺

10、旋型預(yù)刻槽中還要有光盤的物理地址. 刻錄光盤的物理地址是由螺旋型預(yù)刻槽作小幅度徑向擺動(dòng)攜帶。DVD+R和DVD-R的不同點(diǎn)主要在于攜帶物理地址的方式上. DVD+R用相位調(diào)制正弦信號(hào). 如圖7所示, 預(yù)刻槽按相位調(diào)制的正弦信號(hào)作小幅度徑向擺動(dòng). DVD-R用脈沖加正弦信號(hào), 如圖8所示, 預(yù)刻槽除了按正弦信號(hào)作小幅度徑向擺動(dòng)外, 還要在預(yù)刻槽中切出斷口來產(chǎn)生脈沖, 如圖9所示普通說來，在讀取物理地址方面，DVD+R 比DVD-R 要可靠得多。圖8. DVD+R的小幅度徑向擺動(dòng)相位調(diào)制正弦信號(hào)圖9. DVD-R的小幅度徑向擺動(dòng)脈沖加正弦信號(hào) 圖10. DVD-R的預(yù)刻槽八. 刻錄光盤的常見問題

11、除了PC料, 染料等原資料質(zhì)量外, 在光盤消費(fèi)過程中, 有3個(gè)重要環(huán)節(jié)會(huì)影響 光盤的質(zhì)量: 透明基盤, 染料基盤和光盤合成.透明基盤在消費(fèi)過程中有以下常見問題.1. 隨機(jī)分布的小黑點(diǎn)2.小汽泡3. 鼓包4.徑向放射狀白色細(xì)線5.彩色條紋6.染料基盤在消費(fèi)過程中有以下常見問題. 7.預(yù)刻槽, DVD-R斷口邊緣不明晰8.染料旋涂不勻9.徑向慧星尾狀斑圖10.切向淚滴狀斑點(diǎn) 11.徑向深色流線12.光盤合成包含濺鍍金屬反射層,旋涂維護(hù)膠層和紫外固化, 常見問題有,13.反射層透光或有針孔14.膠層不勻15.兩面內(nèi)孔經(jīng)偏移(DVD)圖11 光盤消費(fèi)車間一角九. DVD刻錄光盤的資料保管期 DVD刻錄

12、光盤的資料保管期已引起人們高度注重，我國檔案部門已發(fā)生多起檔案光盤中的資料被喪失的嚴(yán)重事件。我們對(duì)20多種品牌的DVD+R和DVD-R刻錄光盤進(jìn)展了兩年的保管期跟蹤測(cè)試，發(fā)現(xiàn)不少光盤的刻錄數(shù)據(jù)遷移的劣化程度相當(dāng)嚴(yán)重，有的數(shù)據(jù)曾經(jīng)喪失. 圖12例舉其中15張光盤的塊誤碼率測(cè)試數(shù)據(jù). 塊誤碼率越小, 盤片上的數(shù)據(jù)質(zhì)量越好. 對(duì)DVD盤片, 最大允許的塊誤碼率是280, 超越280就有數(shù)據(jù)喪失的危險(xiǎn).圖12 盤片的塊誤碼率劣化程度十DVD刻錄光盤的常規(guī)檢測(cè)刻錄光盤的檢測(cè)主要分兩類,物理參數(shù)和電信號(hào)參數(shù).物理參數(shù)1.偏心 ECC (Eccentricity): 偏心是光盤中心孔的幾何中心相對(duì)預(yù)刻槽的幾

13、何中 心的偏向.單位普通用m表示.2.垂直偏離 VDD (Vertical Deviation Distance)或翹曲度 TILT : 垂直偏離或翹曲 度是光盤反射面距中心孔的幾何中心平面的最大垂直間隔. 單位普通用mm表示.3.反射率 RFL (Reflectivity): 反射率是從刻錄層反射回的主光束光強(qiáng)與入射光光 強(qiáng)之比. 單位普通用 % 表示. 通常盤片的反射率用飛利浦的規(guī)范校正盤定標(biāo), 該 規(guī)范校正盤由飛利浦實(shí)驗(yàn)室根據(jù)知反射率的金盤確定.4.預(yù)刻槽徑向擺動(dòng)幅度 WA (Wobble Amplitude): 預(yù)刻槽徑向擺幅是螺旋型預(yù)刻 槽在盤片徑向擺動(dòng)的幅度。單位普通用nm表示。預(yù)

14、刻槽徑向擺幅的大小將直 接影響能否正確讀取盤片的物理地址。 電信號(hào)參數(shù) 1.ADIP誤碼率 ADER (ADIP Error Rate): ADIP(Address in Pre-groove)物理地 址由預(yù)刻槽徑向擺幅信號(hào)(DVD+R是相位調(diào)制正弦信號(hào), DVD-R是脈沖加正弦 信號(hào))經(jīng)過解調(diào)器解出. ADIP誤碼率是含有一個(gè)或一個(gè)以上錯(cuò)誤的ADIP幀占測(cè) 量ADIP總幀數(shù)的百分?jǐn)?shù). 雖然ADIP有校驗(yàn)位進(jìn)展檢錯(cuò)和糾錯(cuò), 但它的錯(cuò)誤數(shù)必 須有限制. 出現(xiàn)不可糾錯(cuò)誤解呵斥找不到物理地址導(dǎo)致刻錄失敗.2.對(duì)稱性 SYM (Symmetry): 對(duì)稱性是描畫盤片上凹坑和平地的長度能否相等的參 數(shù),

15、 通常用BETA表示, = (A1-A2)/(A1+A2)x 100%. BETA越小表示凹坑和 平地的長度越接近, 數(shù)據(jù)的刻錄質(zhì)量越高.3.抖晃率 JITTER: 抖晃率是對(duì)盤片上大量的3T-14T凹坑和3T-14T平地長度采樣, 獲 得與長度相關(guān)的時(shí)間間隔數(shù)據(jù)進(jìn)展統(tǒng)計(jì), 計(jì)算出與規(guī)范值的偏向占位時(shí)鐘(T)的相 對(duì)比例. 圖13是抖晃率的圖形顯示，圖形越窄，抖晃率越小，表示盤片上絕大部 分的信號(hào)長度越接近規(guī)范值, 數(shù)據(jù)刻錄的質(zhì)量也越高.4.高頻幅值 HFAMP: 一切數(shù)據(jù)在DVD光盤上對(duì)應(yīng)的都是3T14T凹坑和平地的長度. 當(dāng)用激光束掃描時(shí), 會(huì)得到由這些信號(hào)構(gòu)成的網(wǎng)眼圖，如圖14所示。高頻

16、幅值反 映了盤片上凹坑和平地之間的反射率差別程度，高頻幅值太低會(huì)引起讀盤困難.5.塊誤碼率 BLER (Block Error Rate): 塊誤碼率是指一個(gè)糾錯(cuò)數(shù)據(jù)塊(Error Correc tion Code)中的錯(cuò)誤字節(jié)數(shù). 在實(shí)踐丈量時(shí), 通常用8個(gè)延續(xù)糾錯(cuò)數(shù)據(jù)塊中的平均 錯(cuò)誤字節(jié)數(shù)表示. 每個(gè)糾錯(cuò)數(shù)據(jù)塊都有奇偶校驗(yàn)碼PI和PO進(jìn)展檢錯(cuò)和糾錯(cuò). 最大塊 誤碼率不能超越280, 過大的塊誤碼率會(huì)呵斥光盤數(shù)據(jù)喪失。 圖13. DVD Jitter圖14 網(wǎng)眼圖和對(duì)稱性 DVD刻錄光盤具有存儲(chǔ)量價(jià)比高,存放空間小,檢索管理方便等優(yōu)點(diǎn),特別是DVDR獨(dú)有的不可重寫性,已被銀行、教育、醫(yī)療、艱

17、苦工程、公安、檢察、法院等單位廣泛用于原始檔案同步錄音錄像、范例、視聽證據(jù)等資料的存檔。 但是,由于我國眾多的DVD刻錄光盤消費(fèi)廠家，在光盤制造過程中，廣泛采用降低本錢的方法來追求利潤，呵斥光盤質(zhì)量的參差不齊,特別是個(gè)別不法廠商，更制造出了冒充偽劣產(chǎn)品，致使DVD刻錄光盤刻錄的數(shù)據(jù)質(zhì)量明顯下降,數(shù)據(jù)保質(zhì)期限嚴(yán)重缺乏。近年來有關(guān)檔案部門已延續(xù)發(fā)生多起重要檔案資料喪失的嚴(yán)重事件。 Seeker-DX2019A DVD光盤數(shù)據(jù)測(cè)試儀,引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和專業(yè)機(jī)芯,是國內(nèi)首款針對(duì)實(shí)踐運(yùn)用測(cè)試DVD刻錄光盤數(shù)據(jù)的公用儀器。該儀器采用專業(yè)技術(shù)對(duì)DVD刻錄光盤在刻前或刻后進(jìn)展全面的掃描檢測(cè),根據(jù)檢測(cè)結(jié)果得出綜

18、合評(píng)分百分制和保管年限,使每張優(yōu)選出的刻錄光盤都具有較高的刻錄質(zhì)量和較長的保存期限。對(duì)已刻錄的光盤假設(shè)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)遷移嚴(yán)重的會(huì)警示備份,以防光盤數(shù)據(jù)喪失。 該儀器操作簡便,除LCD顯示綜合測(cè)試結(jié)果和分項(xiàng)測(cè)試報(bào)告外,還配有LED合格指示燈,適宜專業(yè)技術(shù)人員和檔案管理員運(yùn)用。 十二 . DVD光盤數(shù)據(jù)平安檢與備份系統(tǒng)引見主要功能光盤數(shù)據(jù)質(zhì)量和完好性檢測(cè) 刻前光盤質(zhì)量檢測(cè) 刻前光盤數(shù)據(jù)保管期限檢測(cè) 刻前光盤外表物理缺陷(汽泡,劃痕,指紋等)檢測(cè) 刻后數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè) 刻后光盤數(shù)據(jù)保管期限檢測(cè) 刻后光盤數(shù)據(jù)遷移檢測(cè),發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的建議備份 光盤數(shù)據(jù)錯(cuò)碼率全程快速檢測(cè)(馬賽克檢測(cè)) 讀取光盤信息(含SEEKER同步

19、錄音錄像機(jī)原始刻錄光碟的識(shí)別信息) 支持多種DVD格式 光盤數(shù)據(jù)質(zhì)量參數(shù)檢測(cè)光盤刻錄性能測(cè)試得分,百分制SCOREb 光盤數(shù)據(jù)質(zhì)量測(cè)試得分,百分制SCOREa 光盤數(shù)據(jù)的估計(jì)保管期限LIFE 網(wǎng)眼圖信號(hào)幅值HFAMP誤碼率BLER 平均抖晃率JITTER 平均PI錯(cuò)誤數(shù)PIEave 最大PI錯(cuò)誤數(shù)PIEmax 平均PI失敗數(shù)PIFave 最大PI失敗數(shù)PIFmax 失敗總計(jì)數(shù)POFPO 誤碼率測(cè)試失敗數(shù)SER 光盤刻錄性能參數(shù)檢測(cè)光盤面的指紋數(shù)目FPT 光盤外表的劃痕或缺陷數(shù)目SCR 預(yù)刻槽的信號(hào)幅值WOB 預(yù)刻槽地址信號(hào)同步幀喪失數(shù)WMS 預(yù)刻槽地址信號(hào)不可糾錯(cuò)誤數(shù)WUNC 預(yù)刻槽地址信號(hào)可糾錯(cuò)誤數(shù)WER 最正確光功率測(cè)試OPC 最正確刻錄光功率POWER 抖晃10%的光功率可變范圍PWEXT 最正確光功率下的抖晃率JITTER 隨光功率抖晃變化率SLOPE 刻錄時(shí)預(yù)刻槽地址信號(hào)同步幀喪失數(shù)MISYNC 隨光功率信號(hào)對(duì)稱度BETA 光盤性能檢測(cè)光盤反射率RFL 光碟偏心度ECC 光碟翹曲度TILT 相對(duì)于拾光器的最大翹曲TILTs 徑向追蹤信號(hào)的相對(duì)偏向REn 聚焦追蹤信號(hào)