光盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)

1、主講主講 趙士濱趙士濱第四章第四章 光盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)光盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)4.1 多媒體信息的光學(xué)存儲(chǔ)多媒體信息的光學(xué)存儲(chǔ)光存儲(chǔ)系統(tǒng)由光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和光盤(pán)盤(pán)片組成。4.1多媒體信息的光學(xué)存儲(chǔ)多媒體信息的光學(xué)存儲(chǔ)一 光盤(pán)分類及ISO標(biāo)準(zhǔn)1.光盤(pán)分類只讀型一次寫(xiě)入可重寫(xiě)2.光盤(pán)結(jié)構(gòu) 主要分為五層，其中包括基板、記錄層、反射層、保護(hù)層、印刷層等。 基板記錄層反射層保護(hù)層印刷層4.1多媒體信息的光學(xué)存儲(chǔ)多媒體信息的光學(xué)存儲(chǔ)一光盤(pán)分類及ISO標(biāo)準(zhǔn)3.光盤(pán)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)CD-DA（Digital Audio）CD-ROM：（Compact-Disc-Read-Only-Memory）CD-I：（Compact-Disc-In

2、teractive）CD-R：（Compact-Disc-Recordable）CD-WORMVCDDVD紅光高密度DVDBD藍(lán)光光盤(pán)4.1多媒體信息的光學(xué)存儲(chǔ)多媒體信息的光學(xué)存儲(chǔ)二光盤(pán)系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1.尺寸2.容量3.平均存取時(shí)間、平均尋道時(shí)間、平均等待時(shí)間4.數(shù)據(jù)傳輸率5.誤碼率6.平均無(wú)故障時(shí)間4.1多媒體信息的光學(xué)存儲(chǔ)多媒體信息的光學(xué)存儲(chǔ)三磁光盤(pán)(Magnetic Optical)1.MO用磁光特性來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，它的存儲(chǔ)容量為幾百M(fèi)B，不受磁場(chǎng)的影響。2.MO驅(qū)動(dòng)器采用光磁結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)寫(xiě)入，可重復(fù)讀寫(xiě)一千萬(wàn)次以上。4.1多媒體信息的光學(xué)存儲(chǔ)多媒體信息的光學(xué)存儲(chǔ)四大容量可重寫(xiě)光

3、盤(pán)新技術(shù)1.光斑凹緣記錄 (Mark edge recording) 光斑凹緣記錄的一個(gè)光斑可以表示兩位信息，記錄密度可提高近2倍2.采用新的激光源不同激光波長(zhǎng)和數(shù)值孔徑(NA)對(duì)CD容量的影響半導(dǎo)體激光源 波長(zhǎng)() /(m)NA聚集光束(m)凹坑寬(m)3T長(zhǎng)(m)道間距(m)密度(EFM編碼)紅外光7800.451.00.600.830.61.601.201x2x紅光6500.450.550.90.70.520.420.520.421.000.842.8x4x藍(lán)光4050.450.550.50.40.310.250.310.250.620.507.5x11.5x4.2 LV和和CD-DA一

4、LV(Laser Vision/Laser Disc) 直徑為12英寸（30cm），兩面都可以記錄信號(hào)， 一片雙面LV光盤(pán)可播放2個(gè)小時(shí)。 記錄在LV光盤(pán)上的電視信號(hào)是模擬信號(hào)。1.恒線速盤(pán)(CLV)2.恒角速盤(pán)(CAV)4.2 LV和和CD-DA二CD-DA 直徑為4.72英寸(120mm),每片盤(pán)能播放72分鐘高質(zhì)量的音樂(lè)節(jié)目。 CD-DA盤(pán)上記錄的信息是數(shù)字信號(hào)4.3 CD-ROM和和CD-R一CD-ROM的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)存取原理1.CD-ROM的特點(diǎn)單面只讀光盤(pán) 大容量存儲(chǔ)器寫(xiě)入與讀出是非對(duì)稱性的2.CD-ROM的盤(pán)片結(jié)構(gòu)基板(聚碳酸脂)記錄層反射層保護(hù)層印刷層4.3 CD-ROM和和CD

5、-R一CD-ROM的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)存取原理3.物理格式和邏輯格式邏輯塊邏輯扇區(qū)記錄文件卷（整個(gè)盤(pán)）卷集4.3 CD-ROM和和CD-R一CD-ROM的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)存取原理4.CD-ROM的盤(pán)片結(jié)構(gòu)CD-ROM盤(pán)光道的導(dǎo)入?yún)^(qū)、信息區(qū)和導(dǎo)出區(qū)盤(pán)光道的導(dǎo)入?yún)^(qū)、信息區(qū)和導(dǎo)出區(qū)CD-ROM盤(pán)的光道盤(pán)的光道軟盤(pán)、硬盤(pán)上的磁道軟盤(pán)、硬盤(pán)上的磁道4.3 CD-ROM和和CD-R一CD-ROM的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)存取原理5.CD-ROM扇區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三種扇區(qū) (Sector Mode) 方式Mode0：不向用戶開(kāi)放，在組織光道上的信息時(shí)把它作匹配用。Mode1Mode2共同點(diǎn)每種扇區(qū)都由2352個(gè)字節(jié)組成。每種扇區(qū)都有相同的

6、SYNC (同步頭)每種扇區(qū)都有相同的Header(扇區(qū)頭)每種扇區(qū)都有用戶數(shù)據(jù)區(qū) ECC碼。扇區(qū)地址用“分：秒：扇區(qū)號(hào)”用途Mode0主要用于導(dǎo)入?yún)^(qū)和導(dǎo)出區(qū)扇區(qū)方式Mode1和扇區(qū)方式Mode2之間有以下幾個(gè)不同點(diǎn)：用戶數(shù)據(jù)的容量不同存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的類型不同數(shù)據(jù)誤碼率不同4.3 CD-ROM和和CD-R二CD-R技術(shù)和刻錄機(jī)的結(jié)構(gòu)原理1.CD-R和CD-RW結(jié)構(gòu)CD-R由5層組成CD-RW由7層組成CD-R光盤(pán)的染料：3種花菁(Cyanine)：綠盤(pán)鈦菁(Phthalocyanine) ：白金盤(pán)、黃金盤(pán)金屬化偶氮(AZO) ：藍(lán)盤(pán)、水藍(lán)盤(pán)CD-R/RW的識(shí)別環(huán)碼噴碼“一印”、“二印”速度標(biāo)識(shí)盤(pán)片保

7、存時(shí)間4.3 CD-ROM和和CD-R二CD-R技術(shù)和刻錄機(jī)的結(jié)構(gòu)原理2.CD-R技術(shù)的概念和術(shù)語(yǔ)ISO 9660規(guī)范單段刻錄單道刻錄 整盤(pán)刻錄 多段刻錄 緩存器欠載 硬盤(pán)的熱校正功能 增量包刻寫(xiě)直接刻寫(xiě)預(yù)刻錄軟件虛擬映象文件4.3 CD-ROM和和CD-R二CD-R技術(shù)和刻錄機(jī)的結(jié)構(gòu)原理3.CD-R的原理和結(jié)構(gòu)刻錄將刻錄機(jī)的寫(xiě)激光聚焦后，通過(guò)CDR空白盤(pán)的聚碳酸脂 (Polycarbonate)層照射到有機(jī)染料 (通常是箐籃或酞箐藍(lán)染料)的表面上，利用激光照射時(shí)產(chǎn)生的溫度將有機(jī)染料燒熔，使其變成光痕 (Mark)?？啼涍^(guò)程不能中斷讀取激光將透過(guò)聚炭酸脂和有機(jī)染料層，照射在鍍金層的表面，并反射

8、到CDROM的光電二極管檢測(cè)器。燒制在CDR盤(pán)上的光痕會(huì)改變激光的反射率，CDROM驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反射回來(lái)光線的強(qiáng)弱來(lái)分辨數(shù)據(jù)0和1。凹坑標(biāo)記CDR錄制設(shè)備用光學(xué)方式模擬凹坑和非凹坑4.3 CD-ROM和和CD-R三CD-R刻錄機(jī)的選擇和刻錄技術(shù)1.考慮因素?cái)?shù)據(jù)格式刻錄方式讀寫(xiě)速度緩存器(Buffer)的容量數(shù)據(jù)可靠性2.刻錄技術(shù)4.4 VCD光盤(pán)和播放機(jī)光盤(pán)和播放機(jī)一VCD標(biāo)準(zhǔn)和播放系統(tǒng)1.標(biāo)準(zhǔn)Video CD 2.0特性可以存放70分鐘的影視節(jié)目VCD盤(pán)上的節(jié)目可以在單速CD-ROM驅(qū)動(dòng)器和MPEG解碼卡的MPC上播放。可以在CD-I FMV、CD-ROM XA、VCD播放機(jī)上播放可顯示按MP

9、EG格式編碼的兩種分辨率的靜態(tài)圖像交互性2.VCD播放系統(tǒng)三種類型MPEG播放卡擁有的激光唱機(jī)和電視機(jī)構(gòu)成的播放系統(tǒng)VCD播放機(jī)4.4 VCD光盤(pán)和播放機(jī)光盤(pán)和播放機(jī)二VCD的音視頻壓縮技術(shù)MPEG(Moving Picture Experts Group)壓縮算法1.MPEG-Video壓縮原理圖像的壓縮步驟濾波彩色空間變換數(shù)字化分辨率轉(zhuǎn)換 圖像變換量化編碼MPEG-Audio壓縮原理心理聲學(xué)算法圖像預(yù)處理圖像預(yù)處理圖像壓縮圖像壓縮4.5 DVD光存儲(chǔ)技術(shù)光存儲(chǔ)技術(shù)一 DVD光盤(pán)的格式和物理結(jié)構(gòu)Digital Video DiskDigital Versatile Disk1.格式DVD-R

10、OM DVD-VideoDVD-RDVD-RAMDVD-RWDVD-Audio2.物理結(jié)構(gòu)單面單層單面雙層雙面單層雙面雙層4.5 DVD光存儲(chǔ)技術(shù)光存儲(chǔ)技術(shù)二 DVD的緩存區(qū)容量、接口和安裝方式1.緩存區(qū)容量2MB、4MB、8MB2.接口類型ATA/ATAPI接口USB接口IEEE1394接口SCSI 接口并行接口3.安裝方式外置內(nèi)置4.5 DVD光存儲(chǔ)技術(shù)光存儲(chǔ)技術(shù)三 DVD刻錄和保護(hù)技術(shù)1.刻錄技術(shù)Lossless link技術(shù) Buffer Underrun技術(shù)Tilt control技術(shù)Defect management技術(shù) Quick Background Formatting技術(shù)M

11、t.Rainier技術(shù)2.保護(hù)技術(shù)防拷貝CSS加密防類比設(shè)備翻錄區(qū)碼限制4.5 DVD光存儲(chǔ)技術(shù)光存儲(chǔ)技術(shù)四 DVD視頻、聲頻的制式與壓縮1.DVD的加密是以地區(qū)劃分的，它把全球分為六個(gè)區(qū)，區(qū)與區(qū)之間采用不同的加密方法，因此各區(qū)的DVD不兼容，不同的區(qū)互相看不到別區(qū)的內(nèi)容，中國(guó)和香港屬于第六區(qū)。2.DVD的聲音分成兩大類，一類是NTSC制，NTSC制式采用杜比AC-3壓縮標(biāo)準(zhǔn)，通道數(shù)從單聲道到5.1聲道；另一類是PAL制，歐洲和中國(guó)采用PAL制式。4.5 DVD光存儲(chǔ)技術(shù)光存儲(chǔ)技術(shù)五 DVD-R/RW與DVD+R/RW1.DVD-R/RW日本先鋒公司研發(fā)的DVD刻錄格式，被DVD論壇認(rèn)證的DV

12、D刻錄技術(shù)之一。有兩種類型：作家型（Authoring）和通用型（General）。采用溝槽軌道進(jìn)行刻錄。2.DVD+R/RW由飛利浦制定的DVD刻錄格式，并得到以飛利浦、索尼、理光和惠普為代表的DVD聯(lián)盟（DVD Alliance）的支持。采用恒定角速度刻錄。4.5 DVD光存儲(chǔ)技術(shù)光存儲(chǔ)技術(shù)六 紅光高密度DVD技術(shù)1.紅光高密度DVD光盤(pán)和播放機(jī)2.紅光高密度DVD光盤(pán)的分類EVD(Enhanced Versatile Disc)：增強(qiáng)型多媒體盤(pán)片系統(tǒng)，俗稱“新一代高密度數(shù)字激光視盤(pán)系統(tǒng)HDV (High Definition Video)HVD(High- Definition Vers

13、atile Disc) NVD（Next-generation Versatile Disc）：新一代紅光高清視盤(pán)機(jī)FVD(Forward Versatile Disc)：紅光高畫(huà)質(zhì)影音光碟、前衛(wèi)通用光盤(pán)4.5 DVD光存儲(chǔ)技術(shù)光存儲(chǔ)技術(shù)七 藍(lán)光高密度DVD技術(shù)1.藍(lán)光光盤(pán)BD的類型BD-ROM：只讀式藍(lán)光光盤(pán)，應(yīng)用于軟件、游戲光盤(pán)及電影光盤(pán)。BD-R：可寫(xiě)藍(lán)光光盤(pán)，應(yīng)用于高畫(huà)質(zhì)電視HDTV及計(jì)算機(jī)文件的存儲(chǔ)。BD-RW：可擦寫(xiě)藍(lán)光光盤(pán)，應(yīng)用于高畫(huà)質(zhì)電視HDTV及計(jì)算機(jī)文件的存儲(chǔ)、擦除和重寫(xiě)。2.藍(lán)光光盤(pán)BD的容量單面藍(lán)光光盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量為紅光光盤(pán)的單面密度的5倍，達(dá)25GB- 27GB雙面的藍(lán)光光盤(pán)具有50GB以上的儲(chǔ)存容量3.DVD與HD- DVD的參數(shù)比較 4.藍(lán)光光盤(pán)的格式和讀寫(xiě) 格式HDMV(HD Movie Mode