第09章多媒体光盘存储系统

October2007多媒体实用教程第九章多媒体光盘存储系统9.1光盘存储系统9.1.1光盘及其特点•CD（CompactDisc）意为高密盘，称为光盘，因为它是通过光学方式来记录和读取二进制信息的。•光盘是一种数字式记录存储器，具有一切存储介质的优点，如大容量、耐用、易保存、标准化等。9.1光盘存储系统•光盘在存储多媒体信息方面具有以下主要的特点：–记录密度高–存储容量大–采用非接触方式读/写信息–信息保存时间长–多种媒体融合–价格低廉–不同平台可以互换9.1光盘存储系统9.1.2光盘的类型•光盘通常是指下列光盘的总称：CD-DA、CD-ROM、CD-R、CD-RW、VCD、DVD等。•按光盘的读/写性能来讲，可分为三种类型：–只读型光盘存储器•CD-ROM•CD-DA•VCD•DVD–可记录光盘存储器•CD-R–可擦写光盘存储器•CD-RW（CD-Rewritable）9.1光盘存储系统9.1.3光盘驱动器•必须使用专门的设备才能从光盘中读取数据，这种设备就是光盘驱动器，简称光驱。•CD-ROM光盘驱动器既能读CD-ROM盘，也能读其他如CD-DA、CD-R和VCD等光盘，但它不能读DVD等特殊形式的光盘。9.1光盘存储系统•性能指标参数–接口类型•光驱的接口方式有两种：IDE接口和SCSI接口。–速度和读取方式•光驱的读取速度以150kb/s数据传输率的单倍速为基准。•光驱在工作时有CLV和CAV两种方式。–容错能力–缓存和格式支持–其他•光驱高速旋转的主轴马达带来的震动、噪音、发热对光盘有一定的影响，选择有防震机构、静噪性能的产品对光驱和光盘都有好处。9.1光盘存储系统【例9.1】明基652A（增强型银色）的性能参数。光驱种类：CD-ROM安装方式：内置CD-ROM读取倍速：52X接口类型：ATAPI-IDE缓存大小：128KB放置特点：水平/垂直9.2光盘的标准•标准对各类光盘的物理尺寸、编码方式、数据记录方式以及数据文件的组织方式都有详细的规定。•目前主要的光盘标准及产品有：CD-DA、CD-ROM、CD-R、VCD、DVD等。CD-DACD-ROMCD-RVCDDVD光盘技术发展过程中的主要产品9.2光盘的标准9.2.1CD-DA标准（红皮书标准）–CD-DA（CompactDisc-DigitalAudio），称之为数字式激光唱盘或CD唱盘（图9.7）。1982年Sony和Philips公司合作开发了数字光盘音响系统，并制定CD唱盘标准。9.2.2CD-ROM标准（黄皮书标准）–该标准从CD-DA发展而来，又称黄皮书标准，该标准使得光盘以统一的格式存储只读的信息。–CD-ROM是在CD-DA之后产生的，尽管两者之间有许多相似之处，但是它们有一个根本区别：音频CD只能存放音乐，而CD-ROM可以存放文本、图形、声音、视频及动画。9.2光盘的标准9.2.3CD-R标准（橙皮书标准）–CD-R（CompactDiskRecordable：可记录光盘）是一种可以单次写入，多次读取的光盘。CD-R标准是Philips和Sony公司于1990年制定的，被称作橙皮书PartⅡ。–CD-RW（CompactDiskRewritable：可擦写光盘）代表一种“重复写入”的技术，利用这种技术可以在特殊光盘上的相同位置重复写入数据。–1996年初，Ricoh、Philips、Sony、Yamaha、Hewlett-Packard以及Mitsubishi化学公司建立了一个工业论坛，发布了CD-RW格式标准。橙皮书PartIII也正式出台，从此CD-RW（CD-Rewriteable）标准被正式定义。9.2光盘的标准CD-R、CD-RW光盘9.1光盘存储系统【例9.2】明基5232XCD刻录机的性能参数。光驱种类：CD刻录机安装方式：内置刻录机规格：CD-RWCD-RW擦写倍速：32XCD-R写入倍速：52XCDROM读取倍速：52X写入方式：Disc-at-once,Track-at-once,Session-at-once,Multisession,Packetwriting,Rawwriting缓存大小：2MB9.2光盘的标准9.2.4Video-CD标准（白皮书标准）–VideoCD（简称VCD）是由JVC、Philips等公司于1993年联合制定的数字电视存储技术规范，称之为白皮书（WhiteBook）。它用来描述光盘上存放采用MPEG-1（活动图像专家组）标准编码的全动态图像及其相应立体声声音数据的光盘格式。–VCD标准在ISO9660文件结构基础上定义了完整的文件系统，这样就使VCD节目能够在CD-ROM和VCD播放机上播放。–VCD盘需要的目录有：Rootdirectory0（根目录0），CDI，VCD和MPEGAV。9.2光盘的标准9.2光盘的标准9.2.5DVD标准–DVD在其发展初期，是指DigitalVideoDisc，即“数字视盘”。–随着光盘技术的进步，它不仅可以储存影视节目，而且可以储存音乐、数据，随着用途增多，就将这种类型的光盘统称为“数字多用途光盘”，英文名是DigitalVersatileDisc，简称DVD。9.2光盘的标准–DVD的分类:•按格式分类–BookADVD-ROM——只读光盘，用途类似CD-ROM；–BookBDVD-Video——影视光盘，用途类似LD或VideoCD；–BookCDVD-Audio——音乐光盘，用途类似音乐CD；–BookDDVD-R——一次写入的光盘，用途类似CD-R；–BookEDVD-RAM——可擦写的光盘。–BookFDVD-RW——可擦写的光盘，用途类似CD-RWDVD分类标识图9.2光盘的标准•按盘面大小分类–DVD目前有120mm和80mm两种规格。•按刻录方式分类–DVD光盘有只读光盘和刻录光盘两种。–只读光盘：DVD-ROM、DVD-Video、DVD-Audio。–刻录光盘：目前DVD刻录技术有三大类、五种规范（DVD-RAM；DVD-R、DVD-RW；DVD+R、DVD+RW）。–一次写入型有DVD-R、DVD+R。可擦写型有DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW。•按记录层分类–单面单层DVD-5–单面双层DVD-9–双面单层DVD-10–双面双层DVD-18–双面混合层DVD-149.2光盘的标准类别外径光盘种类容量（GB）只读DVD120mmDVD-5单面单层4.70DVD-9单面双层8.54DVD-10双面单层9.40DVD-14双面混合层13.24DVD-18双面双层17.0880mmDVD1单面单层1.46DVD2单面双层2.66DVD3双面单层2.92DVD4双面双层5.32按记录层分类DVD类型9.2光盘的标准类别外径光盘种类容量（GB）刻录DVD120mmDVD-RV1.0单面单层3.95DVD-RV2.0单面单层/双面单层4.70/9.40DVD-RWV2.0单面单层/双面单层4.70/9.40DVD-RAMV1.0单面单层2.58DVD-RAMV1.0双面单层5.16DVD-RAMV2.0单面单层4.70DVD-RAMV2.0双面单层9.4080mmDVD-RV1.0单面单层1.2DVD-RAMV1.0单面单层0.7DVD-RAMV2.0双面单层1.46CD－ROM120mmCD-ROM0.65080mmCD-ROM0.1949.2光盘的标准•从外观和尺寸方面来看，DVD盘与现在广泛使用的CD盘没有什么差别，直径均为120mm，厚度1.2mm（DVD是由两片0.6mm的盘片黏合而成的）。DVD与CD技术参数比较DVDCD盘片直径120mm120mm盘片厚度0.6mm+0.6mm1.2mm激光波长635/650nm780nm光轨间距0.74μm1.6μm最小光坑长度0.4μm0.83μm纠错码RSPCCIRC通道码8-16调制8-14调制，加3位合并位盘片表面的利用率87.5cm286.0cm29.2光盘的标准–DVD容量比CD大的原因主要有：•更高的存储密度•更有效的编码•增加盘的数据记录面积•增加记录面、记录层9.2光盘的标准–DVD的特点•大存储容量•高画质•高音质•高兼容性•高可靠性DVD视频光盘音频编码技术参数必选方式NTSC型视频光盘必选以下两种方式：①LPCM②音频压缩方式：杜比数字PAL/SECAM视频光盘必选以下两种方式：①LPCM②下列音频压缩方式之一：杜比数字或MPEG-2Audio任选方式·5.1声道杜比数字环绕声（DolbyDigitalsurroundsound）·5.1声道DTS环绕声·5.1声道MPEG-2环绕声9.1光盘存储系统【例9.3】三星金将军52X康宝2M（白金版）性能参数。光驱种类：康宝安装方式：内置DVD最大读取倍速描述：16XCD-RW擦写倍速：24XCD-R写入倍速：52XCDROM读取倍速：52X接口类型：ATAPI-IDE输出模式/速率：UltraDMA33Mode写入方式：DAO(Disc-At-Once),TAO(Track-At-Once)；SAO(Session-At-Once),Variable&FixedPacketWriteDVD平均存取时间：130msCDROM平均存取时间：CD-ROM100ms；CD-RW120ms；缓存大小：2MB9.2光盘的标准–1996年10月，DVD技术联合会公布了DVD软件和硬件采用的乱码技术以及按6大地区区域码分区发行软件的措施，实现了软件著作权保护与可靠使用。–六个区域码划分如下：•第一区（Region1）：美国、加拿大、东太平洋岛屿；•第二区（Region2）：日本、西欧、北欧、南非、中东（包括埃及）；•第三区（Region3）：台湾、香港、南韩、泰国、印尼等东南亚国家；•第四区（Region4）：澳洲，新西兰，中南美洲，南太平洋岛屿，加勒比海；•第五区（Region5）：俄罗斯、蒙古、印度半岛、中亚、东欧、朝鲜、北非、西北亚一带等；•第六区（Region6）：中国大陆；9.2光盘的标准DVD影片六个区域码的标识：DVD影片全区码标识：9.3光盘的结构与存取信息的原理9.3.1CD-ROM光盘结构与存取信息的原理•CD-ROM光盘的结构9.3光盘的结构与存取信息的原理•CD-ROM光盘信息存取的原理9.3光盘的结构与存取信息的原理多光束探测器分辨0或1①CD②标准波片③分光片④衍射波片⑤激光光束⑥聚光物镜⑦多光束探测器从光盘上读出数据的示意图9.3光盘的结构与存取信息的原理CD-ROM光盘上数据的EFM编码过程:9.3光盘的结构与存取信息的原理•CD-ROM光盘的制作过程–原版盘预制作，或者称为母盘预制作。–原版盘制作，或者称为母盘制作。–对光刻的玻璃盘进行化学处理。–对经过化学处理的玻璃盘进行化学电镀生成金属原版盘，称为父盘（fatherdisc），通过父盘再制作母盘（motherdisc），然后由母盘制作出子盘（sondisc），子盘就是模片（stamper）。9.3光盘的结构与存取信息的原理•大批量复制9.3光盘的结构与存取信息的原理9.3.2CD-R光盘结构与存取信息的原理•CD-R光盘的结构•CD-R光盘信息存取的原理9.3光盘的结构与存取信息的原理9.3.3CD-RW光盘结构与存取信息的原理•CD-RW光盘的结构•CD-RW光盘信息存取的原理9.3光盘的结构与存取信息的原理9.3.4DVD光盘结构与存取信息的原理•DVD光盘的结构•DVD光盘信息存取的原理9.3光盘的结构与存取信息的原理9.3光盘的结构与存取信息的原理9.4CD-ROM的信息组织结构9.4.1CD-ROM数据记录的物理格式CD-DA的结构9.4CD-ROM的信息组织结构CD-DA的帧和扇区9.4CD-ROM的信息组织结构CD-ROM数据记录的物理格式•帧的数据结构CD-DA的帧结构同步子码声音数据（左）Q校验码声音数据（右）P校验码31124124•扇区的数据结构CD-DA的扇区物理格式同步用户数据Q校验P校验子码通道2