多媒体技术应用教程第6章多媒体信息载体CD-ROM

第6章多媒体信息载体CD-ROM6.1光存储技术6.2光盘的种类6.3CD-ROM光盘与驱动器6.4CD-ROM的标准6.6多媒体CD-ROM节目6.7DVD技术简介6.8光盘刻录机如果就多媒体计算机（MPC）的硬件而言，说光盘和光盘驱动器为其核心设备并不为过。因为对于声频和视频信息的采集与处理及大规模的文字信息来说，都必须要有大量的存储空间。从而首先要解决存储装置问题，目前相对而言较好的外存储器即为紧凑型只读光盘CD-ROM。此外各种多媒体应用也都是通过CD-ROM来读取程序和数据的。所以说要配置MPC首先要配置CD-ROM驱动器，要使用和开发多媒体技术，学习和掌握CD-ROM的有关知识便显得尤为重要。6.1光存储技术光存储技术是一种通过光学的方法读写数据的一门存储技术。其基本物理原理是改变一个存储单元的某种性质，使其性质的变化反映被存储的数据。识别这种存储单元性质的变化，就可以读出存储的数据。光存储单元的性质，由于高能量的激光束可以聚焦成约1微米的光斑，因此它比其他存储技术有更高的存储容量。光盘系统由光盘驱动器和光盘盘片组成。驱动器的读写头是用半导体激光器和光路系统组成的光头，光盘为表面具有磁光性质的玻璃或塑料等圆形盘片。光盘系统较早应用于小型音频系统中，它使得音响系统具有优异的音响效果。80年代初开始逐步进入计算应用领域，特别是在多媒体技术中扮演着极为重要的角色。多媒体应用存储的信息包括文本、图形、图像、声音等，由于这些媒体的信息量相当大，数字化后要占用巨大的存储空间，传统的存储设备如磁盘、磁带等已无法满足这一要求。这样光存储技术的发展和商品化就成为一个必然的趋势，光盘系统目前已成为多媒体计算机的一个必备的存储设备。光盘系统与磁盘系统主要存在以下不同。（1）表达原理不同磁盘系统单靠磁场来更改已储存的数据，光盘系统则是利用磁场和激光光束来更改已储存的数据。（2）数据读写不同磁盘系统是通过磁头以感应的方式从磁盘读写数据，磁头与高速旋转的磁盘必须保持一定的间隙。这种方式容易造成磁头碰撞盘片而损坏数据，光盘系统是以激光光束来进行读写，一般不会发生光头碰撞，安全性能好。（3）传输速率不同磁盘系统的传输率一般是恒定的，而光盘系统的传输速率则与激光输出功率息息相关。激光输出功率为20～30mW时光盘系统的传输速率为每秒2～6MB，激光输出功率升至40mW时光盘系统的传输速率可达每秒10MB。就是说，激光输出功率愈高，数据传输速率就愈快。（4）存储容量不同磁盘系统的容量为磁盘的格式所限定，光盘系统的容量则视激光波长而定，激光波长愈短，便能缩短间距而提高存储容量。光盘系统的主要优点是数据盘不易损坏，使用寿命长；存储容量大且拆卸方便；性能价格比高，每兆字节的价格仅为软盘的百分之一。不足之处是目前速度还没有硬盘快，相信光盘的速度赶上硬盘只是个时间早晚的问题。一般以下面几个指标来衡量一个光盘系统的特性。（1）存储容量光盘驱动器的容量指它所能读写光盘盘片的容量。光盘盘片的容量又分为格式化容量和用户容量。格式化容量指按某种标准格式化后的容量，采用不同的格式就会有不同的容量。用户容量一般比格式化容量小。（2）平均存取时间在光盘上找到需要读写的数据的位置所需要的时间是指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。一般取光头沿半径移动l／3所需时间为平均寻道时间，盘片旋转一周的一半时间为平均等待时间，二者加上光头稳定时间即为平均存取时间。（3）数据传输率有多种传输率的定义。一种是从光盘驱动器送出的数据率，它可以定义为单位时间内从光盘的光道上传送的数据比特数；另一种定义是指控制器与主机间的传输率。我们一般指的是第一种定义。6.2光盘的种类1．可读写光盘2．一次写多次读光盘3．只读光盘（CD-ROM）6.3CD-ROM光盘与驱动器6.3.1CD-ROM读写原理CD-ROM光盘上的信息是沿着盘面螺旋形状的信息轨道以一系列凹坑点线的形式存储的。激光光束能在1s内从1m2探测面积上获得满意的信号。利用激光聚焦成亚微米级激光束对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“1”，在坑内或岸上均为“0”。通过光学检测器产生光电检测信号，从而读出0、1数据。读出原理如图6.1所示。一般坑深约为0.11～0.13m，光轨道的间距为1.6m，坑宽不足光轨道间距的三分之一，约0.4～0.5m，光轨道位长度约0.25m。为了提高数据的可靠性，减少误码率，存储数据采用EFM编码，即l字节的8位数据经编码为14位的光道道位，这些光轨道位采用RLL（2，10）规则的插入编码，意即“1”码间至少有两个“0”码，但最多有十个“0”码。CD-ROM盘表面由一个保护层覆盖。这个涂层使你无法触摸到凹坑，它有助于保护盘片不被划伤、印上指纹和粘上杂物。6.3.2CD-ROM驱动器原理CD-ROM驱动器的原理如图6.2所示。6.4CD-ROM的标准CD-ROM的CD（CompactDisk）泛指激光唱盘CD-DA、CD-ROM、CD-I或激光视盘等，由于CD盘能储存不同类型的数据，包括音频、视频数据和计算机程序等，所以80年代以来Philips和Sony公司联合制定了许多标准，以适合多媒体的各种应用。这些标准手册分别用不同的颜色来包装以示区别，同时标准也因此得名。6.6多媒体CD-ROM节目多媒体技术的最终产品不是硬件本身，而是多媒体应用软件产品。多媒体应用软件实际上就是由计算机程序控制的有文字、图形、图像、声音的综合资料。多媒体应用软件一般是存放在CD-ROM上的，对这种产品有一个叫法为多媒体CD-ROM节目。6.6.1多媒体CD-ROM节目介绍现在，许多国家都利用多媒体技术来制作这种CD-ROM节目，如介绍企业文化、促销产品、保存资料、文化娱乐等。现分述一些主要项目如下。1．教育类2．参考类3．医药卫生类4．旅游与地理类5．商业类6．地图类7．娱乐类6.6.2多媒体CD-ROM节目的制作制作的第一步要作数据准备和预处理，这部分是最关键的工作，包括多媒体数据的制作、多媒体数据文件的编辑、按CD-ROM的文件结构要求组织信息等。制成产品则要由具备专业设备的厂商完成。图6.4描述了多媒体CD-ROM节目的整个制作过程。1．选定项目2．数据准备3．数据编辑4．预处理5．主盘复制6．翻制7．测试6.7DVD技术简介DVD是DigitalVideoDisk的缩写，意思是“数字电视光盘（系统）”，这是为了与VideoCD相区别。实际上DVD的应用不仅仅是用来存放电视节目，它同样可以用来存储其他类型的数据，因此又把DigitalVideoDisk更改为DigitalVersatileDisk，缩写仍然是DVD，Versatile是多才多艺的意思。现在谈到DVD时，通常是指DigitalVideoDisk。DVD技术类似于CD-ROM技术，但是可以提供更高的存储容量。从表面上看，DVD盘与CD/VCD盘很相似，其直径为80mm或120mm，厚度为1.2mm。但实质上，两者之间有本质的差别。按单/双面与单/双层结构的各种组合，DVD可以分为单面单层、单面双层、双面单层和双面双层四种物理结构。CD的最小凹坑长度为0.834m，道间距为1.6m，采用波长为780～790nm的红外激光器读取数据，而DVD的最小凹坑长度仅为0.4m，道间距为0.74m，采用波长为635～650nm的红外激光器读取数据。DVD具有高密度、高画质、高音质、高兼容性和高可靠性等特点。高密度：DVD盘与CD光盘直径均为120mm，但CD光盘仅能存放70分钟视频图像，而单面单层DVD记录层具有4.7GB容量，若以接近于广播级电视图像质量需要的平均数据率4.69Mbit/s播放，能够存放133分20秒的整部电影。双面双层光盘的容量高达17GB，可以容纳4部电影于一张光盘上。高画质：DVD采用国际通用的活动图像压缩标准MPEG2，可达到广播级的电视质量。高音质：DVD具有8（7.1）个独立的音频码流，足以实现数字环绕三维高保真音响效果。高兼容性：DVD视盘机、DVD唱机和DVD-ROM/R/RAM均可播放CD唱盘；DVD视盘机和DVD-ROM/R/RAM均能回放VCD盘；DVD-ROM/R/RAM也可读取CD-ROM盘。高可靠性：DVD采用RSPC（ReedSolomonProductCode）纠错编码方式和8/16信号调制方式，确保数据读取可靠。6.8光盘刻录机CD-ROM作为电脑的基本配置，是除了硬盘以外我们使用的最频繁的存储媒介了，但是它最大的弱点在于不能向光盘写入资料，这使我们作大容量的备份时遇到了困难。如何能够向光盘中写入数据是我们解决大容量的备份的关键问题。经过不懈的努力，人们研制出可以写入数据的光盘驱动器，即光盘刻录机。6.8.1光盘刻录机的分类光盘刻录机根据不同的标准有不同的分类。主要分类标准是结构形式、接口方式和刻录机的功能。1．按结构形式分类主要分为内置刻录机和外置刻录机。2．按接口方式分类刻录机的接口主要有SCSI接口、IDE接口、并口（打印口）接口、PC卡接口以及流行的USB接口等。3．按功能分类（1）CD-R（CD-Recordable）（2）CD-RW（CD-ReWritable）（3）PD（PhaseChangeReWritableOpticaldisk）（4）DVD-RAM6.8.2光盘刻录机的主要性能指标对于市场上种类繁多的刻录机，普及家庭及企业单位的就是CD-RW刻录机，下面我们谈一谈在选购CD-RW刻录机的时候应考虑的因素。1．读写速度2．缓存容量3．兼容性6.8.3光盘刻录机的安装光盘刻录机的安装分为硬件的安装和软件的安装两部分。硬件安装是指将刻录机与计算机的硬件连接；软件安装是指光盘刻录机的驱动软件以及刻录软件的安装。1．硬件的安装根据选购的刻录机的类别不同，硬件安装过程也不尽相同，主要分为以下几种。（1）IDE接口刻录机的安装（2）SCSI接口刻录机的安装（3）外置刻录机的安装2．刻录机软件的安装刻录机软件的安装包括刻录机驱动程序的安装以及刻录软件的安装。6.8.4Nero刻录软件的使用Nero是德国AheadSoftware公司出品的光盘刻录软件，支持几乎目前所有型号的光盘刻录机，支持中文长文件名刻录，可以刻录CD，VCD，SVCD及DVD等多种类型的光盘，是一流的光盘刻录软件。