《數(shù)字視聽(tīng)技術(shù)》課件第2章

2.1光盤(pán)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)2.2光盤(pán)的結(jié)構(gòu)與制作技能訓(xùn)練項(xiàng)目5光盤(pán)參數(shù)的測(cè)量與質(zhì)量鑒別本章小結(jié)思考題第2章光盤(pán)的結(jié)構(gòu)與制作

2.1光盤(pán)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

2.1.1光盤(pán)技術(shù)的發(fā)展

1960年，世界上誕生了紅寶石激光器，從而為激光視盤(pán)的實(shí)用化創(chuàng)造了條件。美國(guó)RCA公司與荷蘭飛利浦公司于1972年聯(lián)合開(kāi)發(fā)并發(fā)表了激光視盤(pán)LD(LaserDisc)系統(tǒng)，從此開(kāi)創(chuàng)了以激光和高密度記錄為前提的光盤(pán)時(shí)代。20世紀(jì)70年代初期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與LSI工業(yè)的發(fā)展，早在1937年由法國(guó)人發(fā)明的PCM(脈沖編碼調(diào)制)技術(shù)具備了實(shí)用化的條件，1977年產(chǎn)生了PCM錄音機(jī)，1982年推出了CD(CompactDisc)唱機(jī)。此后，以CD為基礎(chǔ)的各種CD媒體大量涌現(xiàn)，先后開(kāi)發(fā)出了CD-V、CD-G、CD-ROM、CD-I、CD-BGM、CD-MIDI、CD-WO、CD-R等，形成了一系列CD產(chǎn)品，使光盤(pán)不僅能夠用于記錄聲音、圖像，還可用來(lái)記錄圖形、文字、數(shù)據(jù)資料等，被廣泛應(yīng)用于文檔管理、計(jì)算機(jī)軟件、電子出版物等領(lǐng)域。

在20世紀(jì)90年代，隨著短波長(zhǎng)激光器、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，對(duì)圖像和聲音的壓縮技術(shù)被應(yīng)用到光盤(pán)制造領(lǐng)域，先后開(kāi)發(fā)出微型光盤(pán)MD(MiniDisc)以及VCD(VideoCompactDisc)、DVD(DigitalVideoDisc)、EVD(EnhancedVersatileDisc)等光盤(pán)。2.1.2光盤(pán)的分類(lèi)

通常，將利用光學(xué)方式在磁性介質(zhì)上記錄和讀取信息的盤(pán)片稱(chēng)為磁光盤(pán)，將利用光學(xué)方式在非磁性介質(zhì)上記錄和讀取信息的盤(pán)片稱(chēng)為光盤(pán)。目前市場(chǎng)上流行的光盤(pán)主要有LD、CD、VCD、SVCD、DVD、EVD等多種類(lèi)型。

1.?LD光盤(pán)

LD光盤(pán)又稱(chēng)激光視盤(pán)。LD光盤(pán)有多種分類(lèi)方法，例如，按照幾何尺寸分為20cm和30cm光盤(pán)；按照記錄內(nèi)容的多少分為單面和雙面光盤(pán)；按照旋轉(zhuǎn)方式分為恒角速度型和恒線速度型光盤(pán)。

LD光盤(pán)上對(duì)圖像與聲音信號(hào)的記錄雖然都是以坑點(diǎn)形式實(shí)現(xiàn)的，但它并不是將模擬的圖像、聲音信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)記錄在光盤(pán)上，而是將圖像及聲音信號(hào)分別進(jìn)行調(diào)頻，然后進(jìn)行疊加，經(jīng)限幅和光調(diào)制等處理后將得到的模擬信號(hào)(方波信號(hào))記錄在光盤(pán)上。由于圖像和聲音信號(hào)均采用模擬形式，LD的圖像畫(huà)面清晰度可達(dá)400線以上。

2.?CD光盤(pán)

CD光盤(pán)又稱(chēng)小型唱片，或激光唱片，其直徑有120mm和80mm兩種。CD光盤(pán)上記錄的信息可以是數(shù)字音頻信號(hào)，也可以是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、文字、圖形等，其主要特點(diǎn)是頻率范圍寬(5Hz～20kHz)、動(dòng)態(tài)范圍大(90dB以上)、信噪比高(90dB以上)、失真小(失真系數(shù)在0.0025%～0.03%范圍)等。

CD光盤(pán)根據(jù)記錄內(nèi)容不同而有多種系列產(chǎn)品，如CD-DA、CD-I、CD-ROM、CD-G、CD-R等。

1)?CD-DA(CompactDisc-DigitalAudio)

CD-DA就是日常所講的音樂(lè)CD光盤(pán)，其直徑為120mm，能記錄74min的16位數(shù)字音頻信息。

2)?CD-I(CompactDisc-Interactive)

CD-I稱(chēng)為交互式激光唱片。它可以將音樂(lè)與交互式游戲的畫(huà)面融為一體，用戶可以將CD-I系統(tǒng)與電視機(jī)或計(jì)算機(jī)連接在一起工作，每張CD-I光盤(pán)可存儲(chǔ)7000幅圖像或數(shù)字立體聲的72min全屏幕動(dòng)畫(huà)。

3)?CD-ROM(CompactDisc-ReadOnlyMemory)

CD-ROM稱(chēng)為只讀存儲(chǔ)光盤(pán)，容量為650MB，主要用于存儲(chǔ)音、視頻信息及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)。盤(pán)中信息由生產(chǎn)廠商刻錄，用戶只能讀取，不可更改，也不能抹去。

4)?CD-G(CompactDisc-Graphics)

CD-G稱(chēng)為激光圖示唱片，或卡拉OK光盤(pán)。每張光盤(pán)中可存儲(chǔ)1500～2000幅文字或靜止圖像，記錄或重放60min的節(jié)目，如音樂(lè)、文字、圖形、符號(hào)、靜止畫(huà)面和歌詞字幕等多種信息。

5)?CD-R(CompactDisc-Recordable)

CD-R稱(chēng)為可記錄光盤(pán)，它可將音頻、數(shù)據(jù)、文字等媒體信息一次寫(xiě)入到空白盤(pán)中，并可在激光唱機(jī)中多次播放，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)及多媒體領(lǐng)域。

3．VCD光盤(pán)

VCD光盤(pán)是主要用于記錄數(shù)字音頻、視頻信息的一種光盤(pán)，其直徑為120mm，軌道間距為1.6μm，每張盤(pán)的存儲(chǔ)容量為650MB。在VCD技術(shù)中，對(duì)數(shù)字圖像與數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的壓縮普遍采用MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)。

VCD技術(shù)是在CD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其標(biāo)準(zhǔn)于1993年由Sony、Phillips、Panasonic和JVC聯(lián)合制定，并在發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)了多種版本，不同版本間的性能規(guī)格也有一定的差距。

1)?VCD1.1版本

VCD1.1版本是在卡拉OKCD標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上加上索引功能形成的，它利用MPEG-1壓縮標(biāo)準(zhǔn)，在120mm光盤(pán)上記錄74min的活動(dòng)圖像和立體聲信號(hào)。

2)?VCD2.0版本

VCD2.0版本與VCD1.1版本相比，增加了高清晰度靜止圖像播放功能、重放控制(PBC)功能和16位音頻重放功能。

3)?VCD3.0版本

VCD3.0版本在VCD2.0版本的基礎(chǔ)上采用了超文本鏈接技術(shù)，能夠?qū)Ω鞣N類(lèi)型的信息進(jìn)行線性和非線性鏈接，并提供直觀的圖形用戶界面，同時(shí)還增加了程序處理能力，可進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算和游戲，并能夠判斷答案是否正確。

4)?VCD6.0版本

VCD6.0版本的主要性能指標(biāo)與VCD2.0版本的相同，但其播放時(shí)間約增加1倍，變?yōu)?35min。另外，為提高圖像質(zhì)量，在圖像壓縮過(guò)程中，將每秒2幀圖像增加到每秒6幀。

4．SVCD光盤(pán)

SVCD(SuperVideoCompactDisc)又稱(chēng)超級(jí)VCD，其標(biāo)準(zhǔn)由我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部聯(lián)合國(guó)內(nèi)VCD生產(chǎn)廠商制定。SVCD部分采用了MPEG-2的編、解碼壓縮標(biāo)準(zhǔn)，使圖像清晰度可達(dá)到350線，具有4個(gè)獨(dú)立的聲音通道。

5．DVD光盤(pán)

DVD光盤(pán)視頻信號(hào)采用MPEG-2壓縮標(biāo)準(zhǔn)，圖像的水平清晰度可超過(guò)500線，音頻信號(hào)采用DolbyAC-3標(biāo)準(zhǔn)(也有MPEG-2音頻標(biāo)準(zhǔn))，可記錄8種語(yǔ)言信號(hào)，顯示兩種語(yǔ)言字幕，具有5.1聲道音頻輸出。DVD光盤(pán)有4種規(guī)格的結(jié)構(gòu)，即單面單層、單面雙層、雙面單層、雙面雙層，容量分別為4.7GB、8.5GB、9.7GB、17GB。

6．EVD光盤(pán)

EVD(EnhancedVersatileDisc)，意為“增強(qiáng)型多媒體盤(pán)片系統(tǒng)”，也被稱(chēng)為“新一代多媒體高清晰視盤(pán)系統(tǒng)”，是中國(guó)自行研發(fā)、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光盤(pán)和播放機(jī)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也是中國(guó)數(shù)字光盤(pán)領(lǐng)域的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，極有可能作為VCD、DVD的升級(jí)換代產(chǎn)品。

EVD的視頻編碼格式為MPEG-2，支持的高清節(jié)目圖像分辨率為1920?×?1080i和1280?×?720p，有效像素可達(dá)207萬(wàn)，是標(biāo)準(zhǔn)DVD清晰度的5倍，畫(huà)面的屏幕比例為16∶9；音頻采用EAC音頻編碼技術(shù)，對(duì)多聲道節(jié)目，可播放AC-3格式的環(huán)繞聲信號(hào)源，并且信號(hào)壓縮上要比DVD格式小，并可提供EAC算法的6聲道輸出。EVD機(jī)可向下兼容市面上所有的DVD、VCD、CD、SVCD等。

7．BD與HDDVD光盤(pán)

BD(Blue-rayDisk)，意為藍(lán)光光盤(pán)。該命名來(lái)自于其采用的激光波長(zhǎng)為405納米(nm)，剛好是光譜之中的藍(lán)光。一個(gè)單層的藍(lán)光光盤(pán)的容量為25GB或22GB，足夠刻錄一個(gè)長(zhǎng)達(dá)4小時(shí)的高清晰電影。雙層更可以達(dá)到46GB或54GB容量，足夠刻錄一個(gè)長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)的高清晰電影。而容量為100GB或200GB的，分別是4層及8層。BD是DVD下一代的標(biāo)準(zhǔn)之一，主導(dǎo)者為索尼與東芝，以索尼、松下、飛利浦為核心，又得到先鋒、日立、三星、LG等巨頭的鼎力支持。與藍(lán)光相對(duì)的是HD-DVD陣營(yíng)，原本東芝已經(jīng)加入藍(lán)光陣營(yíng)，然而利益的分配以及相關(guān)技術(shù)特性誘使東芝斷然退出該組織，轉(zhuǎn)而聯(lián)合NEC開(kāi)發(fā)新技術(shù)AOD(AdvancedOpticalDisk)，并且得到DVD-Forum的鼎力支持，改名為HDDVD。由于藍(lán)光DVD和當(dāng)前的DVD格式不兼容，直接加大了廠商過(guò)渡到藍(lán)光DVD生產(chǎn)環(huán)境的成本投入，因此大大延遲了藍(lán)光成為下一代DVD標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)程。由東芝和NEC聯(lián)合推出的AOD技術(shù)相比于藍(lán)色激光最大的優(yōu)勢(shì)就在于能夠兼容當(dāng)前的DVD，并且其生產(chǎn)難度相對(duì)較低。

HDDVD采用新開(kāi)發(fā)的多層動(dòng)態(tài)影像壓縮和解碼技術(shù)，其單面單層碟片的容量可達(dá)15GB，可儲(chǔ)存4小時(shí)以上的1125線高清晰度(HD)的電視圖像。此外，單面雙層HDDVD可高達(dá)30GB，三層HDDVD碟片更可達(dá)到45GB的容量。

2.2光盤(pán)的結(jié)構(gòu)與制作

2.2.1CD與VCD光盤(pán)

1.?CD與VCD光盤(pán)結(jié)構(gòu)

標(biāo)準(zhǔn)CD與VCD盤(pán)片的直徑為120mm，厚度為1.2mm，結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。對(duì)直徑為120mm的光盤(pán)，從內(nèi)向外依次是：直徑為15mm的中心孔，用于刻錄和播放光盤(pán)時(shí)定位；中心孔之外26～36mm之間為夾持區(qū)，用于固定光盤(pán)；再向外在46～50mm之間有一個(gè)導(dǎo)入?yún)^(qū)；導(dǎo)入?yún)^(qū)外，在50～116mm之間為信息區(qū)，用于存儲(chǔ)用戶所需要的主要數(shù)據(jù)信息；信息區(qū)外，在116～117mm之間為導(dǎo)出區(qū)；在117～120之間為光盤(pán)的邊沿區(qū)。光盤(pán)的盤(pán)基一般為聚碳酸酯等透明塑料，利用激光將數(shù)字信號(hào)0、1刻錄在盤(pán)基上，形成一系列凹坑和小島，并由這些信息坑與島組成信息的凹凸層面。在凹凸層面上蒸發(fā)一層鋁反射膜，以便重放時(shí)反射激光束來(lái)拾取信息；在鋁反射膜上再涂一層硬樹(shù)脂材料的保護(hù)層，以保護(hù)信息層面上的坑與島不受外界觸摸的傷害。

光盤(pán)信息面的表面一般為銀白色，鍍有保護(hù)層，另一面為標(biāo)志面，表面有保護(hù)層。音頻、視頻信號(hào)以連接螺旋狀的一條條軌跡的形式記錄在盤(pán)片上，軌跡中心間距為1.6μm，每張盤(pán)片大約有2萬(wàn)條軌跡。光盤(pán)重放時(shí)，節(jié)目是由內(nèi)向外順序播放的。圖2-1CD與VCD光盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖

2．CD與VCD光盤(pán)的數(shù)據(jù)格式

無(wú)論是CD光盤(pán)上記錄的未經(jīng)壓縮的音頻信號(hào)，還是VCD光盤(pán)上記錄的經(jīng)壓縮處理后的音頻、視頻信號(hào)，都是以二進(jìn)制的方式存儲(chǔ)在光盤(pán)上的，二進(jìn)制中的“1”和“0”以反射層的“坑”和“島”來(lái)表示。在CD/VCD光盤(pán)的反射層上，每次坑、島的跳變處表示為1，不跳變處表示為0。光盤(pán)上的坑和島由內(nèi)向外螺旋延伸，每個(gè)坑的深度大約0.1μm，寬度約0.5～0.6μm，長(zhǎng)度約0.83～3.1μm，相鄰兩圈坑、島的寬度為1.6μm。根據(jù)信息內(nèi)容，信息坑的長(zhǎng)度和間隔是可變的，為了避免光盤(pán)信號(hào)出現(xiàn)連續(xù)為“1”或連續(xù)為“0”的情況而導(dǎo)致讀寫(xiě)出錯(cuò)，信號(hào)在寫(xiě)入光盤(pán)前都要經(jīng)過(guò)EFM調(diào)制，從而保證光盤(pán)上最小的信息坑長(zhǎng)度為3T(T為1個(gè)信息碼的長(zhǎng)度，即一位信號(hào)所占用的時(shí)間)，最大為11T。

1)?CD數(shù)據(jù)的記錄格式

CD數(shù)據(jù)的記錄采用幀結(jié)構(gòu)格式，這是由于當(dāng)CD光盤(pán)出現(xiàn)缺陷時(shí)，使信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間失落，或由于光盤(pán)抖動(dòng)使數(shù)字信號(hào)偏移了一位，那么以后的重放信號(hào)都會(huì)由此出錯(cuò)而不能恢復(fù)正常。為此，在記錄數(shù)字信號(hào)時(shí)，把連續(xù)的數(shù)字信號(hào)分割為相對(duì)獨(dú)立的小數(shù)據(jù)字段，這樣的字段稱(chēng)為幀，在幀與幀之間插入作為分割符的幀同步信號(hào)。這樣即使由于某種原因使重放信號(hào)丟失或混亂，由于有幀同步信號(hào)的存在，則能使下一幀信號(hào)到來(lái)時(shí)被強(qiáng)制同步，使重放信號(hào)恢復(fù)正常。

CD數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)格式如圖2-2所示。

CD中的一幀信號(hào)共588位，依據(jù)功能不同分為6段，依次排列順序?yàn)椋?4位幀同步信號(hào)(同步碼)，14位控制和顯示信號(hào)(控制碼)，12字節(jié)的音樂(lè)數(shù)據(jù)，4字節(jié)的CIRC糾錯(cuò)碼，12字節(jié)的音樂(lè)數(shù)據(jù)，4字節(jié)的CIRC糾錯(cuò)碼。另外在同步碼、控制碼之間以及音樂(lè)數(shù)據(jù)、糾錯(cuò)碼的每?jī)蓚€(gè)字節(jié)之間共設(shè)有34個(gè)耦合碼，每個(gè)耦合碼由3位二進(jìn)制數(shù)字組成，作為數(shù)據(jù)段或字節(jié)之間的分段連接標(biāo)志。圖2-2CD一幀信號(hào)的格式幀同步信號(hào)(24位)位于每幀之首，其作用有兩個(gè)：一是代表一幀信號(hào)的起始位置，二是作為主軸電機(jī)伺服控制電路的比較信號(hào)，經(jīng)伺服電路控制，使光盤(pán)的轉(zhuǎn)速以恒線速度旋轉(zhuǎn)。

控制和顯示信號(hào)(14位)緊跟幀同步信號(hào)之后，占一個(gè)字符空間。此字符為8位數(shù)碼，也稱(chēng)為子碼信息，依次為P、Q、R、S、T、U、V、W，其中子碼P的作用是迅速準(zhǔn)確地找到節(jié)目的開(kāi)始位置，方便檢索和編輯；子碼Q的作用是存放節(jié)目的時(shí)序信息、方便顯示和檢索等，如總的播放時(shí)間、單個(gè)信息符的播放時(shí)間、版本結(jié)構(gòu)、總的音樂(lè)軌跡數(shù)等；R～W子碼則用于存儲(chǔ)圖形和文字的信息。除了幀同步碼、控制碼、耦合碼外，實(shí)際每幀中只有24字節(jié)(24?×?14位)用于傳輸音頻信息。通常將98個(gè)幀組成一個(gè)播放段，又稱(chēng)為一個(gè)扇區(qū)，每一個(gè)扇區(qū)有98?×?24?=?2352字節(jié)的音頻數(shù)碼信息，一首歌曲就是由許多個(gè)這樣的扇區(qū)組成的。重放時(shí)，依次從扇區(qū)各幀讀出音頻數(shù)碼信息，先存儲(chǔ)到緩沖存儲(chǔ)器內(nèi)形成流暢的數(shù)碼流，再經(jīng)數(shù)模變換、低通濾波形成模擬音頻信號(hào)。

這樣，若6個(gè)采樣值為1幀，對(duì)頻率為44.1kHz的采樣信號(hào)，其幀頻為44.1?÷?6?=?7.35kHz，位時(shí)鐘頻率為588?×?7.35kHz?=?4.3218MHz。

2)?VCD數(shù)據(jù)的記錄格式

雖然VCD在調(diào)制方式、糾錯(cuò)編碼方式、幀編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方面與CD均采用相同的方式，但VCD光盤(pán)對(duì)音、視頻數(shù)據(jù)信息的存放區(qū)域和方法與CD相比有了很大的改變，其目的是便于光學(xué)拾信頭迅速找到某個(gè)扇區(qū)，具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

(1)將原來(lái)每幀用于存放立體聲音樂(lè)的24個(gè)字節(jié)進(jìn)行統(tǒng)一安排，用于存放視頻圖像數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)。

(2)將視頻圖像數(shù)據(jù)和音頻伴音數(shù)據(jù)采用打包(Pack)方式存放，打包后的每一個(gè)捆包中包含3個(gè)封包(Packet)，封包是傳送數(shù)據(jù)的基本單位。由5個(gè)捆包(15個(gè)封包)構(gòu)成一個(gè)扇區(qū)。在一個(gè)扇區(qū)中，14個(gè)封包用于存放視頻圖像數(shù)據(jù)，只有一個(gè)封包存放音頻數(shù)據(jù)。

(3)為辨認(rèn)各捆包中的封包，以便解碼時(shí)識(shí)別，編碼時(shí)在每一個(gè)封包前設(shè)有一定字節(jié)長(zhǎng)度的“包頭”(Header)，包頭內(nèi)容包括開(kāi)始碼、定時(shí)信息、內(nèi)容指示等。數(shù)據(jù)封包中又分為多個(gè)層面，各層均有不同的標(biāo)頭以區(qū)別數(shù)據(jù)。除此之外，在VCD中對(duì)音頻和視頻數(shù)據(jù)均采用MPEG標(biāo)準(zhǔn)的壓縮技術(shù)進(jìn)行處理。VCD視盤(pán)機(jī)的主要任務(wù)就是將以MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)壓縮的存儲(chǔ)在光盤(pán)中的音、視頻信號(hào)還原成活動(dòng)的圖像和伴音。

3)?DVD數(shù)據(jù)的記錄格式

DVD不僅要兼容CD、VCD，而且其存儲(chǔ)容量更大，對(duì)音頻和視頻的壓縮比更高。在CD/VCD中，采用的是8～14位EFM調(diào)制技術(shù)，14位碼間用3位結(jié)合碼進(jìn)行連接，以利于光盤(pán)的刻錄；DVD光盤(pán)系統(tǒng)采用了改進(jìn)型EFM調(diào)制技術(shù)，即8～16位EFMPlus方式，其結(jié)合碼為1位，通過(guò)模式預(yù)讀操作來(lái)減少數(shù)據(jù)的冗余度。

3．CD與VCD光盤(pán)的制作

1)母盤(pán)預(yù)制作

對(duì)于CD激光唱盤(pán)，把制作好的音樂(lè)節(jié)目轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的CD-DA格式；而對(duì)于VCD盤(pán)，把影視節(jié)目轉(zhuǎn)換成VCD標(biāo)準(zhǔn)記錄格式，此過(guò)程稱(chēng)為預(yù)處理。該工作通常是由軟件完成的，這種軟件稱(chēng)為轉(zhuǎn)換軟件，或者稱(chēng)為編碼器。

2)母盤(pán)制作

CD/VCD母盤(pán)制作流程如圖2-3所示。圖2-3CD/VCD母盤(pán)制作流程母盤(pán)制作包括以下步驟：

(1)把符合CD-DA或者VCD標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)EFM(Eight-to-FourteenModulation，8—14調(diào)制)編碼器變成串行數(shù)據(jù)流，把8位的數(shù)據(jù)變成14位的數(shù)據(jù)，再附加3位結(jié)合碼，用來(lái)改善讀/寫(xiě)信號(hào)的質(zhì)量，這樣8位的并行數(shù)據(jù)就轉(zhuǎn)換成物理通道上17位的串行數(shù)據(jù)。

(2)把一片涂有光敏電阻的玻璃盤(pán)在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上進(jìn)行光刻，激光源發(fā)出的激光束通過(guò)激光調(diào)制器時(shí)受到串行數(shù)據(jù)的控制，激光調(diào)制器可看成一個(gè)控制開(kāi)關(guān)。例如，數(shù)據(jù)“0”不讓激光束通過(guò)，光敏電阻就不曝光；數(shù)據(jù)“1”讓激光束通過(guò)，光敏電阻就曝光。這樣在玻璃盤(pán)上就形成長(zhǎng)短不同的曝光區(qū)和非曝光區(qū)。

(3)對(duì)光刻的玻璃盤(pán)進(jìn)行化學(xué)處理，盤(pán)上曝了光的區(qū)域被腐蝕掉形成凹坑，沒(méi)有曝光的區(qū)域就被保留下來(lái)，“0”、“1”信號(hào)就以凹坑和非凹坑的形式記錄在螺旋形光道上。

(4)對(duì)經(jīng)過(guò)化學(xué)處理的玻璃盤(pán)進(jìn)行化學(xué)電鍍生成金屬原版盤(pán)，稱(chēng)為父盤(pán)，通過(guò)父盤(pán)作為電極，再以同樣方法對(duì)其表面進(jìn)行電鍍處理，則剝離下來(lái)的稱(chēng)為母盤(pán)，然后由母盤(pán)制作出子盤(pán)，子盤(pán)就是壓模。

3)大批量復(fù)制

CD與VCD的盤(pán)基是用聚碳酸酯塑料做的，因此大多數(shù)大批量復(fù)制設(shè)備是塑料注射成型機(jī)。聚碳酸酯加熱之后注入盤(pán)模里，壓模就把它上面的數(shù)據(jù)壓制到正在冷卻的塑料盤(pán)上，然后在盤(pán)上濺射一層鋁，用于讀出數(shù)據(jù)時(shí)反射激光束，最后涂一層保護(hù)漆和印制標(biāo)牌。2.2.2DVD光盤(pán)

1.?DVD光盤(pán)的結(jié)構(gòu)

DVD光盤(pán)的規(guī)格與CD、VCD光盤(pán)一樣，直徑為120mm，厚度為1.2mm(由兩片黏合而成)。在DVD中由于采用了MPEG-2壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，其信息軌跡間距為0.74μm，信息面的深度為0.6μm，信息坑的最小長(zhǎng)度僅0.4μm，因此其可錄密度遠(yuǎn)大于CD和VCD光盤(pán)的。DVD光盤(pán)按單面/雙面與單層/雙層結(jié)構(gòu)的各種組合，可以分為單面單層、單面雙層、雙面單層和雙面雙層等4種基本物理結(jié)構(gòu)。單面單層(D-5)、單面雙層(D-9)、雙面單層(D-10)和雙面雙層(D-17)的容量分別為4.7GB、8.5GB、9.4GB和17GB，如圖2-4所示。圖2-4DVD光盤(pán)的結(jié)構(gòu)與容量單面單層DVD光盤(pán)由一片空白基片和一片有一層數(shù)據(jù)記錄層的基片黏合而成。無(wú)論是單層光盤(pán)還是雙層光盤(pán)都由兩片基片黏合而成，每片基片的厚度均為0.6mm，因此DVD盤(pán)的厚度為1.2mm。單面雙層的DVD光盤(pán)總?cè)萘窟_(dá)8.54GB，可以儲(chǔ)存大約播放241min的視頻數(shù)據(jù)。雙層盤(pán)的容量比單層盤(pán)的兩倍稍小，這是因?yàn)榧す馐巴高^(guò)”半反射層讀取上層的數(shù)據(jù)，而兩層記錄層的間距很小，僅為20～70μm。為減少兩個(gè)層之間的干擾，兩個(gè)層的最小光坑長(zhǎng)度從0.4μm增加到0.44μm。為了補(bǔ)償，參考掃描速度也要稍微快一點(diǎn)，需將3.49m/s(單層盤(pán))提高到3.84m/s。較長(zhǎng)的光坑，間隔更遠(yuǎn)些，能保證數(shù)據(jù)正確讀取，而不易受抖晃影響。增加最小光坑長(zhǎng)度意味著每圈的光坑數(shù)減少，結(jié)果導(dǎo)致每層的數(shù)據(jù)容量減少。

雙面單層的DVD光盤(pán)是由厚0.6mm的兩面各有一層記錄層的基片黏合而成，總?cè)萘窟_(dá)9.4GB，可以儲(chǔ)存大約播放266min的視頻數(shù)據(jù)。讀取雙面盤(pán)上的數(shù)據(jù)有兩種方法：

(1)在播放完盤(pán)上第一面的節(jié)目后，將盤(pán)片從播放機(jī)中取出，翻面后再放入播放機(jī)中繼續(xù)播放第二面上的節(jié)目。

(2)在播放機(jī)中裝兩個(gè)讀激光器，分別從盤(pán)的上、下兩面讀取數(shù)據(jù)，或者在播放機(jī)中只裝一個(gè)讀激光器，但在讀完盤(pán)的第一面后可以自動(dòng)地跳到盤(pán)片的另一面繼續(xù)播放。如果采取后一種方案，則讀完盤(pán)的第一面后不需要將盤(pán)取出翻面。但播放機(jī)需要有這種功能。

雙面雙層盤(pán)片由兩片分別有兩層記錄層的片基黏合而成，總?cè)萘窟_(dá)17GB，可以儲(chǔ)存播放482min的視頻數(shù)據(jù)。生產(chǎn)這種盤(pán)片對(duì)生產(chǎn)工藝要求很高，這意味著生產(chǎn)成本較高。因此，除非有特殊需要，一般廠商不采用DVD-17格式。

2.?DVD光盤(pán)與CD/VCD光盤(pán)的異同

對(duì)于CD、VCD、DVD光盤(pán)，其光盤(pán)都是以二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的方式來(lái)記錄信息的。這些信息在記錄時(shí)，從內(nèi)圈到外圈連接成螺旋狀的軌跡，數(shù)據(jù)信號(hào)以凹坑形式刻錄在光盤(pán)的信息層面上，形成一圈圈的信息紋跡。光盤(pán)上刻錄的信息結(jié)構(gòu)如圖

2-5所示。

由圖2-5可見(jiàn)，對(duì)CD/VCD光盤(pán)，其坑長(zhǎng)為0.83～3.1μm，相鄰軌跡的間距為1.6μm，它可利用波長(zhǎng)為780nm的激光束拾取信息；對(duì)DVD光盤(pán)，其坑長(zhǎng)為0.4～1.6μm，相鄰軌跡的間距為0.74μm，利用波長(zhǎng)為635/650nm的激光束拾取信息。圖2-5DVD光盤(pán)的信息結(jié)構(gòu)從外觀上看，DVD光盤(pán)雖然與CD/VCD光盤(pán)相似，但兩者之間有本質(zhì)的差別。DVD盤(pán)片的厚度均為1.2mm，由兩片0.6mm的盤(pán)片黏合而成，盤(pán)片的外形幾何尺寸與CD相同，盤(pán)面直徑120mm，內(nèi)孔直徑15mm，數(shù)據(jù)起始記錄區(qū)直徑46mm，記錄區(qū)最大直徑116mm。與CD相比，DVD的記錄密度大大提高了。為了能實(shí)現(xiàn)高密度記錄數(shù)據(jù)并準(zhǔn)確讀取，DVD采取了一系列措施。首先，DVD盤(pán)片的記錄凹坑尺寸縮小，最小凹坑長(zhǎng)度從CD的0.83μm縮小為0.4μm，凹坑軌跡間距從CD的1.6μm縮小為0.74μm；其次，采用較短波長(zhǎng)(635/650nm)的激光頭(CD為780nm)，且激光頭物鏡的數(shù)值孔徑(NA開(kāi)口系數(shù))加大為0.6(CD為0.45)。這樣可以將聚焦點(diǎn)的尺寸縮小，以便聚焦在更小的凹坑上。采用EFM+(8—16)數(shù)據(jù)調(diào)制方式及糾錯(cuò)能力強(qiáng)的RS-PC編碼糾錯(cuò)方式，其糾錯(cuò)能力較CD的糾錯(cuò)能力強(qiáng)10倍，有助于降低糾錯(cuò)碼與用戶數(shù)據(jù)的比例，從而降低數(shù)據(jù)冗余度，增強(qiáng)了編碼效率。

DVD機(jī)不但可以向下兼容CD、VCD、SVCD等激光視聽(tīng)產(chǎn)品，而且具有高品質(zhì)的音像系統(tǒng)，表2-1為DVD與LD、VCD、SVCD的性能指標(biāo)及相關(guān)技術(shù)的比較。

3.DVD原版盤(pán)的制作

DVD原版盤(pán)的制作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-6所示，也可分為母盤(pán)預(yù)制、母盤(pán)制作、批量生產(chǎn)3個(gè)階段。圖2-6DVD原版盤(pán)制作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1)母盤(pán)預(yù)制

首先將模擬電視圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，并對(duì)電視圖像進(jìn)行剪輯，增加字幕，對(duì)影視內(nèi)容加各種標(biāo)記代碼，然后按照MPEG-2格式使用可變位速率編碼技術(shù)對(duì)電視圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。對(duì)伴音信號(hào)首先將模擬聲音轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)聲音，然后按照DolbyAC-3環(huán)繞聲格式或者M(jìn)PEG-2Audio格式對(duì)聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。

對(duì)壓縮處理后的圖像數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)按照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)組合成單一數(shù)據(jù)流，該過(guò)程稱(chēng)為多路復(fù)合。

2)母盤(pán)制作

首先在經(jīng)過(guò)研磨的玻璃盤(pán)上極薄地涂以感光劑(感光膠)，然后在它上面用激光束進(jìn)行記錄信號(hào)的刻錄。將母盤(pán)刻錄所用的信號(hào)加至光調(diào)制器，這樣光調(diào)制器便根據(jù)錄用信號(hào)控制激光束的通斷，以便把光點(diǎn)照射在旋轉(zhuǎn)的玻璃盤(pán)感光膜上。感光膜的曝光部位被專(zhuān)用的顯影液溶解掉而成為坑。對(duì)其表面涂以導(dǎo)電劑后，再以它作為電極在感光膜上鍍鎳。將其剝離下來(lái)成為父版，以此父版作為電極，再以同樣方式對(duì)其表面進(jìn)行電鍍，則剝離下來(lái)的稱(chēng)為母版，母版可作為復(fù)制時(shí)的壓模來(lái)使用。

3)批量生產(chǎn)

DVD所用的樹(shù)脂材料一般與CD/VCD所用的相同，都是聚碳酸酯塑料。將聚碳酸酯加熱熔化之后注入到裝有壓模的模具中，填充完畢后經(jīng)冷卻即可完成視盤(pán)的成形。然后在成形的樹(shù)脂盤(pán)的信號(hào)坑面上，以濺射工藝生成一層鋁反射膜，在其上面還要涂一層保護(hù)膜。

若制作DVD雙層盤(pán)，則需要在對(duì)半透明膜兩側(cè)的玻璃原盤(pán)刻錄時(shí)取相反的旋轉(zhuǎn)方向，并需要設(shè)法把粘結(jié)到一起時(shí)兩層之間的互差控制在幾微米至幾十微米以內(nèi)。

由此可見(jiàn)，DVD單面單層盤(pán)與CD/VCD盤(pán)的制作過(guò)程基本相同，所需要的制作設(shè)備也基本相同，差別是對(duì)制作設(shè)備的要求不同，除了需要提高VCD制作設(shè)備的精度才能滿足DVD盤(pán)的制作之外，制作單面雙層、雙面單層、雙面雙層DVD還需要更加復(fù)雜的設(shè)備。

技能訓(xùn)練項(xiàng)目5光盤(pán)參數(shù)的測(cè)量與質(zhì)量鑒別

【實(shí)訓(xùn)目的】

(1)熟悉常用光盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)與參數(shù)。

(2)掌握識(shí)別光盤(pán)質(zhì)量的方法。

【實(shí)訓(xùn)設(shè)備和器件】

激光視盤(pán)機(jī)一臺(tái)，不同規(guī)格、不同質(zhì)量的CD、DVD光盤(pán)若干張，卡尺1把。【實(shí)訓(xùn)步驟與要求】

1.光盤(pán)幾何尺寸的測(cè)量

利用游標(biāo)卡尺或卡尺測(cè)量光盤(pán)參數(shù)，其中包括：光盤(pán)直徑、厚度、中心孔直徑