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1、光盤(pán)發(fā)展史及讀寫(xiě)原理概述周東平20120523目錄光盤(pán)技術(shù)發(fā)展概述光盤(pán)分類(lèi)光盤(pán)讀寫(xiě)原理未來(lái)展望致謝光盤(pán)技術(shù)發(fā)展概述CD家族的發(fā)展激光通過(guò)聚焦可獲得直徑為1m的光束。經(jīng)技術(shù)人員研究發(fā)現(xiàn),可以利用這種光束來(lái)記錄和重放信息。為此,從20世紀(jì)70年代初不少?lài)?guó)家就開(kāi)始致力于這方面的研究工作,到1972年已在實(shí)驗(yàn)室研究成功并于1978年將LV激光視盤(pán)正式投入市場(chǎng)。從那以后,這方面的研究成果陸續(xù)出現(xiàn)。光盤(pán)技術(shù)發(fā)展概述LV激光視盤(pán)音頻CD和MDCD-G)CD-VCD-DA激光唱盤(pán)CD-ROM光盤(pán)只讀存儲(chǔ)器CD-I交互式光盤(pán)CD-ROM XAPhoto CDCD-R可記錄光盤(pán)VCDDVD數(shù)字視盤(pán)MO磁光盤(pán)PCD
2、相變光盤(pán)FD光軟盤(pán)光盤(pán)技術(shù)發(fā)展概述3. CD-G(Compact Disc Graphic) 這種激光盤(pán)又稱(chēng)卡拉OK盤(pán)。它利用音頻CD盤(pán)片上的剩余通道來(lái)記錄畫(huà)面、文字等信息,在播放音樂(lè)的同時(shí),可以產(chǎn)生靜止的圖像畫(huà)面和歌詞文字。因此,這種播放機(jī)在播放CD-G光盤(pán)時(shí)可以和電視機(jī)相連接,這對(duì)喜愛(ài)卡拉OK的人來(lái)說(shuō)是很方便的。 4. CD-V(Compact Disc Video) 與前面所提到的LD類(lèi)似,CD-V能播放活動(dòng)圖像和音樂(lè),但它是LD系列的擴(kuò)充和改進(jìn)。它與LD的最大區(qū)別在于CD-V盤(pán)上的立體聲不再是模擬信號(hào)而是數(shù)字信號(hào)。因此,在盤(pán)上視頻信號(hào)采用模擬信號(hào)而音頻信號(hào)采用數(shù)字信號(hào)。CD-V盤(pán)可向下
3、兼容LV,通常有12 cm、8 cm和30 cm三種規(guī)格。光盤(pán)技術(shù)發(fā)展概述5. CD-DA(Compact Disc Digital Audio)激光唱盤(pán) CD-DA標(biāo)準(zhǔn)是全數(shù)字化音響激光唱盤(pán)的標(biāo)準(zhǔn),是在此前各公司經(jīng)過(guò)激烈競(jìng)爭(zhēng)后達(dá)成的標(biāo)準(zhǔn),它以紅皮書(shū)的形式于1982年公布。6. CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)光盤(pán)只讀存儲(chǔ)器 CD-ROM主要用作計(jì)算機(jī)的外部存儲(chǔ)器。起初,它只記錄計(jì)算機(jī)可讀出的文字信息,而現(xiàn)在光盤(pán)則包括全數(shù)字化文字、聲音、圖形、動(dòng)畫(huà)及全動(dòng)態(tài)視頻影像。當(dāng)它用于存放文本、程序等方面的數(shù)據(jù)時(shí),可提供550 MB的存儲(chǔ)空間;當(dāng)用于存放電視圖像、
4、聲音等數(shù)據(jù)時(shí),可提供680 MB的存儲(chǔ)空間。7. CD-I(Compact Disc Interactive)交互式光盤(pán) 利用CD-I播放系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。這是一套獨(dú)立的CD-ROM標(biāo)準(zhǔn),以綠皮書(shū)的形式于1987年公布。光盤(pán)技術(shù)發(fā)展概述11. VCD(Video Compact Disc) VCD又稱(chēng)為小影碟。利用VCD既可看電影又可唱卡拉OK。VCD上的信號(hào)是按照MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮處理并記錄的。記錄在VCD光盤(pán)上的圖像和伴音信號(hào)可以在VCD播放機(jī)、CD-1播放機(jī)或CD-ROM驅(qū)動(dòng)器上播放,其圖像和伴音的質(zhì)量已達(dá)到或超過(guò)目前的普通錄像帶或激光視盤(pán)的水平。12. DVD(Digital
5、 Video Disc)數(shù)字視盤(pán) DVD是一種全新的以MPEG-2為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視盤(pán)。由于它以MPEG-2為標(biāo)準(zhǔn),因此具有高質(zhì)量的圖像畫(huà)面。而且,DVD視盤(pán)的記錄容量比CD-ROM大幾倍到幾十倍,播放時(shí)間達(dá)幾小時(shí)。DVD硬件及軟件均已解決,它代表著激光視盤(pán)今后的發(fā)展方向,現(xiàn)已經(jīng)大量出現(xiàn)。光盤(pán)技術(shù)發(fā)展概述13. MO(Magneto-Optical)磁光盤(pán) 與以上所描述的光盤(pán)不同,MO具有可讀寫(xiě)功能和很大的存儲(chǔ)容量??梢?jiàn),MO既具有硬磁盤(pán)的多次讀寫(xiě)及大容量功能,又具備光盤(pán)防磁、抗?jié)窦案呖煽啃缘奶攸c(diǎn)。14. PCD(Phase Change Disc)相變光盤(pán) 與磁光盤(pán)原理不同,PCD只是利用光學(xué)技
6、術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的寫(xiě)入和讀出。相變光盤(pán)的讀寫(xiě)比較簡(jiǎn)單,其驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)也比較容易,預(yù)計(jì)它有可能成為外存技術(shù)的主流。15. FD(Floptical Disk)光軟盤(pán) FD是一種軟盤(pán),而且其記錄信息原理依然是傳統(tǒng)的磁記錄原理,所不同的是它采用光學(xué)技術(shù)對(duì)讀寫(xiě)磁頭進(jìn)行定位。光盤(pán)分類(lèi)只讀光盤(pán)1一次寫(xiě)多次讀光盤(pán)2可擦寫(xiě)光盤(pán)3只讀光盤(pán) 只讀光盤(pán)上的數(shù)據(jù)都是在大批量生產(chǎn)制作時(shí)生成的,用戶可根據(jù)需要選讀光盤(pán)上的信息,但不能擦除、更改或再寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)。常見(jiàn)的ROM有CD-ROM、激光唱片(CD-DA)、激光視盤(pán)(LD)以及存儲(chǔ)視頻圖像和電影的VCD等。只讀光盤(pán)主要用于作為電子出版物、素材庫(kù)和大型軟件的載體。一次寫(xiě)多次
7、讀光盤(pán) 一次寫(xiě)多次讀光盤(pán)WORM(Write Once Read Many)的原理是存儲(chǔ)單元的狀態(tài)只能被改變一次,且一旦改變,就不能回到原來(lái)的狀態(tài),因此寫(xiě)是不可逆的。但重復(fù)可讀的次數(shù)在理論上是無(wú)限的,其使用壽命大約為30100年。常用的WORM光盤(pán)有CD-R光盤(pán),使用CD-R刻錄機(jī)寫(xiě)入數(shù)據(jù),它支持逐次寫(xiě)入光盤(pán)內(nèi)容,可以繼續(xù)使用未使用過(guò)的剩余空間,但對(duì)于已寫(xiě)入空間不允許重新寫(xiě)入。WORM光盤(pán)主要用于檔案存儲(chǔ)等??刹翆?xiě)光盤(pán) 可擦寫(xiě)光盤(pán)E-R/W(Erasable-Read/Write)像硬盤(pán)一樣可任意讀寫(xiě)數(shù)據(jù),即允許在擦除了盤(pán)片上原有的數(shù)據(jù)以后重新寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)。光盤(pán)的擦過(guò)程與寫(xiě)過(guò)程是一個(gè)逆過(guò)程,寫(xiě)
8、即改變光介質(zhì)的性質(zhì),擦即恢復(fù)光介質(zhì)原來(lái)的性質(zhì)。擦寫(xiě)光盤(pán)常用以下兩種擦寫(xiě)操作原理。 可擦寫(xiě)光盤(pán)擦寫(xiě)原理2) 磁光擦寫(xiě)原理 磁光擦寫(xiě)原理是利用光照磁化方法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫(xiě)入和擦除的。寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí),激光束聚焦在光盤(pán)的磁光膜上,因溫度升高,光照區(qū)域迅速退磁,盤(pán)的另一面上的電磁線圈會(huì)對(duì)光照區(qū)域施加一個(gè)外磁場(chǎng),使被光照區(qū)域反向磁化,沒(méi)有光照的相鄰存儲(chǔ)單元的磁化方向不變,從而實(shí)現(xiàn)磁化的反差記錄。擦除過(guò)程與寫(xiě)入過(guò)程正好相反,即恢復(fù)原來(lái)的磁化方向。光盤(pán)讀寫(xiě)原理圖未來(lái)展望 當(dāng)前,光盤(pán)技術(shù)正朝著高密度、大容量、小體積、多品種、快速存取及網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)發(fā)展。1. 從CD-ROM到SD-ROM 前面已經(jīng)提到,CD-ROM的歷史
9、不過(guò)十多年,尤其是近幾年,隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,CD-ROM已得到了極大的發(fā)展。各種速率的與計(jì)算機(jī)相連的光盤(pán)(CD-ROM)驅(qū)動(dòng)器或獨(dú)立的光盤(pán)播放機(jī)大量涌現(xiàn),而且,CD-ROM驅(qū)動(dòng)器已成為微型機(jī)的必配外設(shè)。未來(lái)展望 同時(shí),各種類(lèi)型的CD-ROM盤(pán),從教育、游戲、管理直到各種軟件,目前已有近萬(wàn)種。無(wú)疑,上節(jié)中我們提到的CD-ROM及其系列產(chǎn)品,如CD-I、CD-DA、CD-ROM XA等等將繼續(xù)以強(qiáng)勁的勢(shì)頭占領(lǐng)市場(chǎng),而且在今后數(shù)年內(nèi),這種情況不會(huì)發(fā)生根本的變化。 但是,隨著高清晰度電視標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和發(fā)展,隨著MPEG-2的公布和技術(shù)難點(diǎn)的克服,人們要求容量更大的CD-ROM,原來(lái)只有幾百M(fèi)B
10、的CD-ROM已無(wú)法滿足要求。于是,技術(shù)實(shí)力雄厚的公司提出SD-ROM,而有的公司提出MMCD-ROM。未來(lái)展望 所謂SD,是超密度的意思,而MMCD則是多媒體光盤(pán)的意思。盡管兩者并不完全一致,但它們的中心思想都是利用超高記錄密度,使一張光盤(pán)上的信息存儲(chǔ)容量達(dá)到目前一般CD-ROM容量的815倍。高密度CD-ROM的規(guī)格 類(lèi)型 規(guī)格CDSDMMCDROM碟片厚度1.2 mm0.6 mm2(疊加)1.2 mm最短bit長(zhǎng)0.59 m0.4 m軌道節(jié)距1.6 m0.75 m0.84m激光波長(zhǎng)780 nm650/635 nm635 nm平均數(shù)據(jù)速率2.0 Mb/s4.69 Mb/s3 Mb/sCD-ROM的容量比較類(lèi)型容 量MMCD一般標(biāo)準(zhǔn)的CDROM650 MB雙層標(biāo)準(zhǔn)
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