多媒體技術(shù)第三章

第三章多媒體光盤存儲(chǔ)系統(tǒng)本章內(nèi)容光盤存儲(chǔ)系統(tǒng)介紹；光盤的標(biāo)準(zhǔn)；光存儲(chǔ)介質(zhì)的結(jié)構(gòu)與工作原理；光盤的應(yīng)用與保養(yǎng);第一節(jié)光盤存儲(chǔ)器當(dāng)媒體信息量越來越大，數(shù)字化后的信息占用的存儲(chǔ)空間越來越大的時(shí)候，光存儲(chǔ)技術(shù)就出現(xiàn)了．光記錄是20世紀(jì)70年代的重大發(fā)明，是80年代世界上的重大技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目，自從1981年激光唱盤上市以來，開發(fā)了一系列CD產(chǎn)品，而且一直到現(xiàn)在還在不斷地開發(fā)新的產(chǎn)品

光盤存儲(chǔ)技術(shù)是采用磁存儲(chǔ)以來最重要的新型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，它以其標(biāo)準(zhǔn)化、容量大、壽命長(zhǎng)、工作穩(wěn)定可靠、體積小、單位價(jià)格低及應(yīng)用多樣化等特點(diǎn)成為數(shù)字媒體信息的重要載體。同時(shí)它也正朝著高密度、大容量、小體積、多品種、快速存取的方向發(fā)展。光盤是通過光學(xué)方式來記錄二進(jìn)制信息的．２０世紀(jì)７０年代初，人們發(fā)現(xiàn)激光經(jīng)聚焦后可以獲得直徑小于１微米的光束。利用這一特性，人們開始了激光記錄和重放信息的研究。到八十年代初，成功開發(fā)了數(shù)字光盤音響系統(tǒng)，從此光盤工業(yè)迅速地發(fā)展起來。光盤CD（CompactDisc）1、記錄密度高信道間距1.6μm->0.74μm->0.54μm（單位）

CDDVDHDDVD（高清）2、保存期長(zhǎng)（４０至百年不等）3、成本低：兆字節(jié)（MB）成本點(diǎn)幾分至幾毛錢４、數(shù)字化：便于傳輸，處理，存儲(chǔ)５、攜帶傳遞方便可脫機(jī)光盤的主要特點(diǎn)：６、存儲(chǔ)容量大；７、采用非接觸方式讀寫信息；８、不同的平臺(tái)上可以互換；９、取代傳統(tǒng)媒體存儲(chǔ)介質(zhì)；光盤的主要特點(diǎn)：不同載體的性能價(jià)格比容量 價(jià)格 記錄成本發(fā)行成本紙 0.002MB0.02元10.015.0元/MB軟盤 1.4MB2.8元2.0010.0元/MBCD-R 680MB3.0元0.0040.04元/MBCD 680MB2.0元0.0030.04元/MBDVD 4700MB6.0元0.001 0.005元/MB膠片 66MB 0.086元0.001光盤的分類：市場(chǎng)上常見的種類有ＣＤ－ＤＡ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ、ＶＣＤ、ＤＶＤ、BＤＶＤ等按照光盤的讀寫性質(zhì)可以分為三種類型：只讀型光盤存儲(chǔ)器、多次可寫光盤存儲(chǔ)器、可重寫光盤存儲(chǔ)器。一、只讀型光盤存儲(chǔ)器

只讀光盤中的數(shù)據(jù)是用壓模方法壓制而成的，只能讀取而不能寫入或者修改其中的數(shù)據(jù)。適用于大量的、通常不需要改變的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)。如各類電子出版物，大型軟件的載體等。常見的光盤有ＣＤ－ＤＡ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＶＣＤ、ＤＶＤ等二、多次可寫光盤存儲(chǔ)器

允許我們一次或者多次寫入數(shù)據(jù)，并可以隨時(shí)追加數(shù)據(jù)直到滿為止。信息寫入后則變成只讀狀態(tài)，不能再做修改。適用于主要數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存，以及文字、圖形、圖象、聲音、電影等。常見的有ＣＤ－Ｒ；三、可重寫光盤存儲(chǔ)器

能夠在可擦除數(shù)據(jù)的地方重新寫入數(shù)據(jù)。允許我們進(jìn)行存儲(chǔ)、移動(dòng)、修改光盤上的數(shù)據(jù)。相當(dāng)于硬移動(dòng)盤常見的有ＣＤ－ＲＷ、ＤＶＤ－ＲＷ；第二節(jié)、光盤的標(biāo)準(zhǔn)由于光盤的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)類型不同，如音頻視頻數(shù)據(jù)以及計(jì)算機(jī)程序等，而這些數(shù)據(jù)的組織方式又各不相同，因此制定了一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)．（類似于現(xiàn)在的音樂格式）這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各類光盤的物理尺寸、編碼方式、數(shù)據(jù)記錄方式以及數(shù)據(jù)文件的組織方式都有詳細(xì)的規(guī)定。目前主要的光盤標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品有：ＣＤ－ＤＡ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＶＣＤ、ＤＶＤ、藍(lán)光ＤＶＤ等

1、CD-DA數(shù)字激光唱盤數(shù)字式激光唱盤或ＣＤ唱盤。數(shù)字存儲(chǔ)，CD光盤家族開山鼻祖CompactDISC-DigitalAudioф120×ф15×1.2（ISO標(biāo)準(zhǔn)）存74min/63min音樂，

1982年推向市場(chǎng)，形成了規(guī)?；墓獗P產(chǎn)業(yè)第1臺(tái)CD-DA播放機(jī)（player）取名為：

CDP-101荷蘭philips/日本sony發(fā)明2、CD-ROM計(jì)算機(jī)用CD只讀光盤CD-ReadOnlyMemory，驅(qū)動(dòng)器（drive）ф120×ф15×1.2，650MB，1984年推向市場(chǎng)，形成了多媒體計(jì)算機(jī)概念philips/Sony發(fā)明它使計(jì)算機(jī)具有了簡(jiǎn)單的多媒體的功能３、Video-CD(V-CD)數(shù)字激光視盤俗稱：小影碟采用ＭＰＥＧ－１壓縮標(biāo)準(zhǔn)。1993年推向市場(chǎng)，形成了中國(guó)的規(guī)?；獗P產(chǎn)業(yè)?？梢栽谝粡垼郑茫纳箱浿疲罚胺昼娙聊?、全動(dòng)態(tài)的視頻與音頻數(shù)據(jù)以及相關(guān)的處理程序。體積小、價(jià)格便宜、兼容性好。目前市場(chǎng)上常見的只讀CD產(chǎn)品它們之間的主要差別：CD-DA存放數(shù)字化的音樂節(jié)目CD-G存放靜止圖像和音樂節(jié)目CD-V存放模擬的電視圖像和數(shù)字化的聲音CD-ROM存放數(shù)字化的文、圖、聲、象等CD-I存放數(shù)字化的文、圖、聲、象(靜止的)、動(dòng)畫等CD-IFMV存放數(shù)字化的電影、電視等節(jié)目卡拉OKCD存放數(shù)字化的卡拉OK節(jié)目VideoCD存放數(shù)字化的電影、電視等節(jié)目Photo-CD存放的主要是照片、藝術(shù)品４、CD-R可刻錄CD光盤（一次寫多次讀）CD-Recordable1990年推向市場(chǎng)，利用染料（Dye）做記錄介質(zhì)philips/sony發(fā)明市場(chǎng)巨大，極好的商業(yè)機(jī)會(huì)５、CD-RW可擦寫CD光盤CD-REWRITABLE，利用相變材料（phase-change）作介質(zhì)，1K次擦寫1996年推向市場(chǎng)，PHILIPS/SONY發(fā)明代替軟磁盤

DVD為新一代的數(shù)碼儲(chǔ)存媒介，它的外觀、大小與一般所常使用的光盤片無異。DVD的全名為DigitalVideoDisc(數(shù)字視盤)，于1995年時(shí)所制定的。

從VCD到DVD

VCD：一般稱為小影碟（VideoCD），它是一種采用CD-ROM來記錄數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的特殊光盤。VCD上的數(shù)據(jù)文件具有MPEG－1的格式。６、DVD光盤存儲(chǔ)器DVD：隨著數(shù)據(jù)壓縮算法的提高，隨后又推出了具有廣播級(jí)電視質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的MPEG-2壓縮算法。由于廣播級(jí)數(shù)字電視（MPEG-2）的數(shù)據(jù)量要比MPEG-1的數(shù)據(jù)量大得多，而CD-ROM的容量盡管有近600多兆字節(jié)，但也滿足不了存放MPEG-2視頻節(jié)目的要求。為了解決MPEG-2視頻節(jié)目的存儲(chǔ)問題，就促成了DVD的問世。

DVD光盤種類共分為四種：DVD-5、單面單層(4.7GB)、DVD-9單面雙層(8.5GB)、DVD-10雙面單層(9.4GB)、DVD-18雙面雙層(17GB)。當(dāng)我們談到DVD時(shí)，通常是指DigitalVideoDisc。

只讀DVD(DigitalVersatileDisc) 單面單層 4.7GB 俗稱 DVD5

單面雙層 8.5GB DVD9

雙面單層 9.4GB DVD10

雙面雙層 17GB DVD18

ＤＶＤ采用壓縮處理技術(shù)是ＭＰＥＧ－２標(biāo)準(zhǔn)和ＨＤＴＶ的新一代音頻、視頻處理技術(shù)。它與計(jì)算機(jī)相結(jié)合，可提供新的海量存儲(chǔ)介質(zhì)。正如ＣＤ技術(shù)帶來了音頻記錄的革命一樣，ＤＶＤ技術(shù)帶來了視頻記錄和多媒體技術(shù)的革命。ＤＶＤ的優(yōu)勢(shì)

１、存儲(chǔ)容量更大２、視頻圖像質(zhì)量更高（MPEG－2壓縮技術(shù)）３、可以兼容已有的CD盤４、性能/價(jià)格比高藍(lán)光ＤＶＤ與ＨＤＤＶＤ當(dāng)高清晰標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)時(shí)，分辨率高達(dá)１９２０＊１０８０，清晰度為目前ＤＶＤ分辨率７２０＊５７６的五倍。如果用ＤＶＤ錄制高清晰節(jié)目，一張光盤只能存儲(chǔ)２０分鐘的內(nèi)容。因此促使了新一代的大容量光存儲(chǔ)藍(lán)光ＤＶＤ的誕生。１、２００２年２月，索尼、松下、飛利普公司聯(lián)合發(fā)布藍(lán)光ＤＶＤ技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。２、采用全新的藍(lán)色激光波段進(jìn)行工作。３、單層藍(lán)光盤可以存儲(chǔ)２５ＧＢ的數(shù)據(jù)。４、雙層的可以存儲(chǔ)５０ＧＢ的數(shù)據(jù)。相當(dāng)于７０張ＣＤ或１０張ＤＶＤ。５、藍(lán)光ＤＶＤ提供了更大的容量來容納高清畫質(zhì)與音質(zhì)。

Blu-rayDisc，中文譯為藍(lán)光光碟，即藍(lán)光DVD是DVD光碟的下一世代光碟格式。在人類對(duì)于多媒體的品質(zhì)要求日趨嚴(yán)格的情況下，用以儲(chǔ)存高畫質(zhì)的影音以及高容量的資料儲(chǔ)存。它以前的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是HDDVD，2008年2月19日下午5時(shí)，東芝公司召開新聞發(fā)布會(huì)，東芝社長(zhǎng)各界媒體前宣布，東芝旗下的HDDVD產(chǎn)品將從3月末正式退出次世代DVD格式競(jìng)爭(zhēng)。伴隨著此次發(fā)表，索尼的藍(lán)光在事實(shí)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了DVD格式的天下一統(tǒng)。Blu-ray的命名是來自其采用的雷射波長(zhǎng)405納米（nm），剛好是光譜之中的藍(lán)光，因而得名。(DVD采用650nm波長(zhǎng)的紅光讀寫器,CD則是采用780nm波長(zhǎng))。

三、CD光盤的物理構(gòu)造1、物理構(gòu)造CD光盤采用聚碳酸脂（Polycarbonate）制成，CD光盤上記錄的信息最小單元是比特（bit）。在聚碳酸脂材料上用凹痕和凸痕的形式記錄二進(jìn)制“0”和“1”，然后覆上一層薄鋁反射層，最后再覆上一層透明膠膜保護(hù)層，并在保護(hù)層的一面印上標(biāo)記。2、數(shù)據(jù)記錄和讀取方式：二進(jìn)制數(shù)據(jù)以微觀的凹痕形式記錄在螺旋軌道，也稱光道上。光道從盤的中心開始直到盤的邊緣結(jié)束。光盤與磁盤信息儲(chǔ)存在螺旋形的信道上，每個(gè)扇區(qū)一樣長(zhǎng)，存放2352個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。CD-ROM盤是單面的，采用恒定的線速度（CLV）讀取數(shù)據(jù)。磁盤是按面（雙面）、磁道、扇區(qū)劃分的，每面分80個(gè)磁道（0~79）最外邊是0磁道。其容量為：2×80×18×512=1.44MB磁盤采用恒定角速度（CAV）讀取數(shù)據(jù)。

目前通常用的光盤直徑為12cm，厚度約為1.2mm，中心孔直徑為15mm，重約14--18g。光道上凹凸交界的跳變沿均代表數(shù)字“1”，兩個(gè)邊緣之間代表數(shù)字“0”?！?”的個(gè)數(shù)是由邊緣之間的長(zhǎng)度決定的。信息讀取時(shí)，CD機(jī)的激光頭發(fā)出一束激光照到CD盤的數(shù)據(jù)面并拾取由凹痕反射回來的光信號(hào)，由此判別記錄的是“1”或“0”。101010

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1光道上凹痕示意CD盤上數(shù)據(jù)的寫入在制作原版盤時(shí)，是用編碼后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)去調(diào)制聚焦激光束，如果寫入的數(shù)據(jù)為“0”，就不讓激光束通過，寫入“1”時(shí)，就讓激光束通過，或者相反。在制作原版盤的玻璃盤上涂有感光膠，曝了光的地方經(jīng)化學(xué)處理后就形成凹坑，沒有曝光的地方保持原樣，二進(jìn)制信息就以這樣的形式刻錄在原版盤上。DVD盤和CD盤的光道差別CD盤數(shù)據(jù)的讀出光盤上壓制了許多凹坑，激光束在凹坑邊緣部分反射的光的強(qiáng)度要比從非凹坑部分反射的光的強(qiáng)度來得弱，光盤就是利用這個(gè)極其簡(jiǎn)單的原理來區(qū)分“1”和“0”的。凹坑的邊緣代表“1”，凹坑和非凹坑的平坦部分代表“0”，凹坑的長(zhǎng)度和非凹坑的長(zhǎng)度都代表有多少個(gè)“0”。原理：利用反射率變化的原理反射率變化時(shí)為“1”碼反射率不變時(shí)為“0”碼三、光盤的盤片結(jié)構(gòu)盤基(襯底)：PC塑料，聚碳酸脂，有機(jī)玻璃記錄層：染料Dye反射層：鋁AL保護(hù)層：丙烯酸脂盤標(biāo)：印刷面1、CD-DA，CD-ROM，VCD

1.2mm印刷層保護(hù)層AL信息道PC2、CD-R五層結(jié)構(gòu)

盤基(襯底)

記錄層：染料Dye

反射層：金Au或銀Ag

保護(hù)層：盤標(biāo)：1.2mm印刷層保護(hù)層反射層記錄層信息道PC四、CD-ROM驅(qū)動(dòng)器

CD－ROM驅(qū)動(dòng)器的主要功能是與計(jì)算機(jī)相連，并用來讀取光盤上的數(shù)據(jù)，把讀取到的數(shù)據(jù)送到主機(jī)進(jìn)行處理、顯示或播放。1、工作原理

從CD-ROM光頭射出來的激光照到盤片平的地方和小坑的地方反射率不同，這時(shí)在激光頭旁邊的光敏元件感應(yīng)到有強(qiáng)有弱的反射光，就產(chǎn)生高低電平輸出到光驅(qū)的數(shù)字電路，而高電平和低電平在計(jì)算機(jī)中分別代表0和1，這就是CD-ROM把數(shù)據(jù)光盤轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)輸出的原理和過程。2、主要技術(shù)指標(biāo)1、查找時(shí)間：也稱為尋址時(shí)間。它定義為驅(qū)動(dòng)器找到所需讀取數(shù)據(jù)在光盤上的