第14章只讀光盤存儲(chǔ)器

第14章只讀光盤存儲(chǔ)器2/6/2023114.1CD簡(jiǎn)歷14.1.1CD工業(yè)史上的幾件大事20世紀(jì)70年代初期，開(kāi)始研究利用激光來(lái)記錄和重放信息1978年正式投放市場(chǎng)并命名為

LV(LaserVision)的光盤播放機(jī)1982年成功推出CompactDisc，制定“紅皮書(shū)(RedBook)標(biāo)準(zhǔn)”。開(kāi)發(fā)“黃皮書(shū)(Yellow)標(biāo)準(zhǔn)”1985年前后成功地把CD-ROM推向市場(chǎng)2/6/2023214.1.2CD系列產(chǎn)品圖14-01目前市場(chǎng)上的CD產(chǎn)品2/6/20233表14-01部分CD產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)名稱盤的名稱應(yīng)用目的播放時(shí)間顯示的圖像RedBook(紅皮書(shū))CD-DA存儲(chǔ)音樂(lè)節(jié)目74分鐘

YellowBook(黃皮書(shū))CD-ROM存儲(chǔ)文圖聲象等多媒體節(jié)目存儲(chǔ)650MB的數(shù)據(jù)動(dòng)畫(huà)、靜態(tài)圖像、動(dòng)圖像GreenBook(綠皮書(shū))CD-I存儲(chǔ)文圖聲象等多媒體節(jié)目存儲(chǔ)多達(dá)760MB的數(shù)據(jù)動(dòng)畫(huà)、靜態(tài)圖像OrangeBook(橙皮書(shū))CD-R讀/寫(xiě)入文圖聲象等多媒體節(jié)目

WhiteBook(白皮書(shū))VideoCD存儲(chǔ)影視節(jié)目70分鐘(MPEG-1)數(shù)字影視(MPEG-1)質(zhì)量RedBook+(紅皮書(shū)+)CD-Video存儲(chǔ)模擬電視數(shù)字聲音5～6分鐘(電視)20分鐘(聲音)模擬電視圖像數(shù)字聲音CD-BridgePhotoCD存儲(chǔ)照片

靜態(tài)圖像BlueBook(藍(lán)皮書(shū))LD(LaserDisc)存儲(chǔ)影視節(jié)目200分鐘模擬電視圖像2/6/2023414.2CD的工作原理14.2.1CD盤片結(jié)構(gòu)圖14-02CD盤片的結(jié)構(gòu)2/6/20235圖14-03CD盤的結(jié)構(gòu)2/6/2023614.2.2CD盤的光道結(jié)構(gòu)軟磁盤CD光盤磁道是同心環(huán)螺旋型光道恒定角速度(CAV，constantangularvelocity)恒定線速度(CLV，constantlinearvelocity)磁頭相對(duì)于磁道的速度(稱為線速度)不同角速度在光盤內(nèi)外區(qū)不同控制簡(jiǎn)單，便于隨機(jī)存取隨機(jī)存儲(chǔ)特性較差，控制也比較復(fù)雜存儲(chǔ)器沒(méi)有達(dá)到應(yīng)有的存儲(chǔ)容量以達(dá)到它應(yīng)有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量軟磁盤與CD光盤的比較2/6/20237圖14-04CD盤的光道（A）和磁盤的磁道（B）2/6/2023814.2.3數(shù)據(jù)是怎樣寫(xiě)入到CD盤上的圖14-05原版盤制作示意圖2/6/2023914.2.4數(shù)據(jù)是怎樣從CD盤讀出的圖14-06光學(xué)讀出頭的基本結(jié)構(gòu)圖14-07CD盤的讀出原理2/6/20231014.2.5激光唱盤標(biāo)準(zhǔn)摘要名稱技術(shù)指標(biāo)播放時(shí)間74分鐘旋轉(zhuǎn)方向順時(shí)針(從讀出表面看)旋轉(zhuǎn)速度1.2m/s～1.4m/s(恒定線速度)光道間距1.6μm盤片直徑120mm盤片厚度1.2mm中心孔直徑15mm記錄區(qū)46mm～117mm數(shù)據(jù)信號(hào)區(qū)50mm～116mm材料折射率為1.55的任何材料最小凹坑長(zhǎng)度0.833μm(1.2m/s)～0.972μm(1.4m/s)最大凹坑長(zhǎng)度3.05μm(1.2m/s)～3.56μm(1.4m/s)凹坑深度～0.11μm凹坑寬度～0.5μm2/6/202311名稱技術(shù)指標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)

激光波長(zhǎng)780nm(7800?)聚焦深度±2μm信號(hào)格式

通道數(shù)2個(gè)量化16位線性量化采樣頻率44.1kHz通道位速率4.3218Mb/s數(shù)據(jù)位速率1.9409Mb/s數(shù)據(jù)：通道位8:17錯(cuò)誤校正碼CIRC調(diào)制方式EFM2/6/20231214.3CD-Audio14.3.1采用頻率和樣本大小為何選用44100Hz作為激光唱盤聲音的采樣標(biāo)準(zhǔn)人耳朵能聽(tīng)到的聲音信號(hào)頻率范圍：20～20000Hz濾波器在20000Hz的地方大約有10%的衰減，所以可以用22000Hz的2倍頻率作為聲音信號(hào)的采樣頻率為了能夠與電視信號(hào)同步，PAL電視的場(chǎng)掃描為50Hz，NTSC電視的場(chǎng)掃描為60Hz，所以取50和60的整數(shù)倍在激光唱盤上一秒鐘的聲音需要占據(jù)的存儲(chǔ)空間為：1秒×44100樣本/秒×2字節(jié)/樣本×2(左右兩個(gè)通道) =176.4千字節(jié)2/6/20231314.3.2聲道數(shù)5＋1個(gè)聲音通道：即左、中、右3個(gè)主聲道，左后、右后兩個(gè)環(huán)場(chǎng)聲道，以及一個(gè)次低音聲道。14.3.3聲音數(shù)據(jù)的通道編碼定義：物理盤上記錄的數(shù)據(jù)和真正的聲音數(shù)據(jù)之間地變換處理。目的：為了改善信號(hào)質(zhì)量，使得讀出信號(hào)的頻帶變窄。為了在接收端能夠從信號(hào)本身提取自同步信號(hào)。2/6/2023141.為什么要做通道編碼2.為什么要把8位數(shù)轉(zhuǎn)換成14位數(shù)圖14-08激光唱盤上聲音數(shù)據(jù)編碼的過(guò)程2/6/20231514.3.4CD盤如何批量生產(chǎn)1.原版盤預(yù)制作(Premastering)，或者稱為母盤預(yù)制作。2.原版盤制作(Mastering)，或者稱為母盤制作。3.大批量復(fù)制。2/6/202316圖14-09光刻系統(tǒng)示意圖2/6/202317圖14-10V-CD盤的整個(gè)制作過(guò)程2/6/20231814.4DVD簡(jiǎn)介DVD命名：原名是DigitalVideoDisc的縮寫(xiě)，意思是“數(shù)字電視光盤(系統(tǒng))”，這是為了與VideoCD相區(qū)別。實(shí)際上DVD的應(yīng)用不僅僅是用來(lái)存放電視節(jié)目，它同樣可以用來(lái)存儲(chǔ)其他類型的數(shù)據(jù)，因此更改為DigitalVersatileDisc，縮寫(xiě)仍然是DVDDVD容量：?jiǎn)螌覦VD盤片應(yīng)該能夠存儲(chǔ)4.7GB(千兆字節(jié))的數(shù)據(jù)，單面雙層盤片的容量為8.5GB；2/6/20231914.5DVD的規(guī)格表14-03DVD和CD系列DVD(DigitalVersatileDisc)CD(CompactDisc)BookA:DVD-ROMCD-ROMBookB:DVD-VideoVideoCDBookC:DVD-AudioCD-AudioBookD:DVD-RecordableCD-RBookE:DVD-RAMCD-MO2/6/202320表14-04DVD的存儲(chǔ)容量DVD盤的類型存儲(chǔ)容量(GB)MPEG-2Video的播放時(shí)間(分鐘)單面單層(只讀)4.7133單面雙層(只讀)8.5240單層雙面(只讀)9.4266雙層,雙面(只讀)17

單層雙面(DVD-R)6.6215單層雙面(DVD-RAM)5.2147表14-05電視圖像規(guī)格技術(shù)內(nèi)容技術(shù)規(guī)格數(shù)據(jù)傳輸率可變速率，平均速率為4.69Mb/s(最大速率為10.7Mb/s)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)聲音標(biāo)準(zhǔn)NTSC：DolbyAC-3或LPCM,可選用MPEG-2AudioPAL：MPEGMUSICAM*5.1或LPCM,可選用DolbyAC-3通道數(shù)多達(dá)8個(gè)聲音通道和32個(gè)字幕通道2/6/20232114.6DVD的存儲(chǔ)容量是怎樣提高的表14-06HDCD技術(shù)摘要***

DVDCD容量增益盤片直徑120mm120mm

盤片厚度0.6mm/面1.2mm/面

減小激光波長(zhǎng)635/650nm780nm4.486=(1.6*0.83)/(0.74*0.40)加大N.A.(數(shù)值孔徑)0.60.45減小光道間距0.74μm1.6μm減小最小凹凸坑長(zhǎng)度0.4μm0.83μm

減小糾錯(cuò)碼的長(zhǎng)度RSPCCIRC

修改信號(hào)調(diào)制方式8-168-14加31.0625=17/16加大盤片表面的利用率86.6平方厘米86平方厘米1.019=86.6/86減小每個(gè)扇區(qū)字節(jié)數(shù)2048/2060字節(jié)/扇區(qū)2048/2352字節(jié)/扇區(qū)1.142=2352/20602/6/202322圖14-11DVD盤和CD盤之間的差別2/6/202323圖14-12增加盤的數(shù)據(jù)記錄面積2/6/202324圖14-13單面單層光盤的結(jié)構(gòu)2/6/202325圖14-14單面雙層光盤的結(jié)構(gòu)2/6/20232614.7VCD與DVD播放機(jī)的結(jié)構(gòu)14.7.1簡(jiǎn)介物理格式是規(guī)定信息存到CD盤上的方法例如盤區(qū)的劃分、光道的劃分、扇區(qū)的大小、尋址的方法、錯(cuò)誤的檢測(cè)和校正等等邏輯格式又稱為文件格式，它是規(guī)定數(shù)據(jù)文件在盤上應(yīng)如何組織和排