光盘的使用方式和正确的保存方法

光盘的使用方式和正确的保存方法高密度光盘 CD（Compact Disc，Compact Disk） 光盘是一种用激光和光学系统读写的光存储信息载体 /，有存储容量大、数据存取方便、单位信息存储价格低和易于保存等优点。以 CD 为基础，随着标准与技术的发展而形成多种类型的 CD光盘。 激光唱盘 CD-Audio（也称为 CD-DA，Compact Disk Digtal Audio） ，又称为音频 CD，使用 CD 播放机播放，其技术标准由“红皮书”定义。 只读光盘 CD-ROM（Compact Disk Read-Only Memory） 。其技术标准由“黄皮书”定义。所有 CD-ROM 光盘都是经一张母盘压制、再封装到聚碳酸酯的保护外壳内而成，通常用来存储计算机数据、声音数据、静态图像数据、电视图像数据。 视频光盘 VCD（Video Compact Disk） ，技术标准由“白皮书”定义，它描述了一个使用 CD 格式和 MPEG-1 标准的数字电视存储格式。由于文件系统定义的完整性，使 VCD能够在 CD-ROM、CD-I 和 VCD 播放机上播放。 一次性写入、永久读光盘 CD-R（Compact Disk Recordable） CD-R 技术标准由“橙皮书”定义，属红色激光技术，刻录波长 780nm。 CD-R 光盘采用低频（22.05KHz）摆动预制信息槽，使用绝对时间预制沟槽技术（ATIP，Absolute Time In Pre-groove）指示地址信息，ATIP 中记载了光盘的生产厂商、可刻录时间、刻录速度等。 CD 类与 DVD 类可写光盘的预刻沟称为槽（Groove） ，槽与槽之间区域称为岸（Land） 。预刻槽是一条由内向外连续摆动的螺旋线，它确定了光盘的物理信道轨道，数据必须刻写在与预刻槽位置对应的记录层内。刻录时，激光照射记录层染料以改变其透光度从而形成凹坑（Pit） ，未照射处称为台 (Land)。一次性写入数字激光视盘 DVDR DVDR 属红色激光技术，刻录波长 635nm 、650nm。 DVD-R（Digital Video Disc-Recordable）光盘采用低频（141KHZz）摆动预制信息槽，使用岸预刻凹坑（LPP,Land Pre-pit）技术来记录轨道相对地址，不易寻轨与寻址。刻录机电机采用恒定线速度（CLV）方式写入光盘。DVD-R 盘片分为专家型 DVD-R（A） （DVD-Authors，刻录波长 635nm）与通用型 DVD-R（G） （DVD-General，刻录波长 650nm） ，刻录时必须采用相对应的专用刻录机。 DVD+R（Digital Video Disc Recordable）光盘采用高频（ 817KHZz）摆动预制信息沟槽，使用地址预制沟槽技术(ADIP,Address In Pre-groove)标识轨道在光盘上的绝对地址，有利于光盘刻录时定轨与定址。刻录机电机采用恒定角速度（CAV）方式写入光盘，支持防刻死（Lossless Linking）与纠错管理，支持 WINDOWS 窗口下以拖动方式添加刻录文件，刻录与封口速度快，稳定性与兼容性高。 LPP 与 ADIP 中均记录了光盘的部分数据信息，包括扇区地址、参考刻录速度、最佳刻录速度、最佳写策略、最佳刻录功率等。 恒定线速度 CLV（Constant Linear Velocity） CLV 指光驱在读取数据时以恒定的线速度运转。当激光头从盘的内圈移动到外圈的过程中，通过变换主轴电机速率使单位时间内读过的轨道弧线长度相同，使得内外圈读取速度不一样。但是，频繁变换主轴电机速率容易降低光驱性能。 恒定角速度 CAV(Constant Angular Velocity) CAV 指光驱在读取数据时都以恒定的角速度运转。采用 CAV 技术的光驱主轴电机不用频繁调整转速，使电机使用寿命不易受损，有着较好的光驱随机读取性能。由于相同时间内激光头在外圈扫过的距离比内圈大，仅在外圈工作时才能达到光驱速率标称的最高值。 C1/C2 编码 C1/C2 即 CIRC1/CIRC2。CIRC（Cross Interleaved Reed-Solomon Code）称为交叉交错理德-所罗门编码，是为保证音频与数据的正确性、提高光盘整体纠错能力而设计的一种编码，其校验对象为帧。CIRC 编码被应用于 CD-Audio、CD-ROM、CD-R、CD-RW 光盘技术规范中。其工作原理是，在光盘刻录之前，按一定规则对音频或数据进行扰频或交错编码，使最小存储单位的音频或数据分散于不同的区域，减少同时产生错误的机率。编码共进行 CIRC2、CIRC1 二次，即通常所称的 C2、C1。而一张光盘的必经解码过程则是 C1、C2。 En1/En2 错误 En1 表示 C1 解码过程出现的错误， En2 表示 C2 解码过程出现的错误。其中， “E”代表“Error”，即错误， “n”代表错误出现的次数。C1/C2 解码错误即指 En1/En2 错误。 在一次 C1 解码中，1 秒钟内发现的第 1 个错误字节称为 E11，发现了 2 个错误字节则称为E21，如果发现了 3 个或更多的错误字节即为 E31。E31 为 C1 解码过程中不可纠正的错误，但仍有可能在 C2 解码过程中加以纠正。 在一次 C2 解码中，1 秒钟内发现的第 1 个错误字节称为 E12，发现了 2 个错误字节则称为E22，如果发现了 3 个或更多的错误字节即为 E32。E32 为 C2 解码过程中不可纠正的错误，由于 C2 是最后一个解码过程，因此， E32 为一个不可修复的错误帧。 CD-Audio、CD-ROM、CD-R、CD-RW 光盘技术规范规定：连续 E317 个，E32=0 。块错误率 BLER（Block Error Rate） 块错误率是指一次解码过程中，每秒钟内出现错误块的数量。块（Block）是 CD 类光盘的最小存储单位，其通用容量为 2352 字节（Byte） ；在 CD-ROM 规范中又将块称为扇区（Sector ） ；而数据块（扇区）由若干个帧组成，一个错误帧就等于一个错误块。规范规定每 1 秒钟出现 C1 解码错误（ E11、E21 或 E31）的帧数不能超过 220 个，即 BLER220数据块/秒。错误校正码 ECC（Error Checking and Correction）为确保光盘数据的准确性，CD 类与DVD 类光盘技术规范针对数据块（扇区）设定了 ECC 错误校正码。ECC 采用的校验编码是理德-所罗门乘积编码（RSPC，Reed-Solomon Product-like Code） 。 CD-Audio、CD-ROM、CD-R、CD-RW 光盘是对数据块（扇区）进行 RSPC 编码，再对每个帧进行 CIRC 编码，最终形成刻录数据。 DVD 类光盘的寻址单位为数据块，每个块被分为 16 个扇区。DVD 类光盘数据需进行RSPC 编码，但不存在 CIRC 编码。由于数据块中包含了 ECC 校正码，又将数据块称为ECC 块（ ECCB） 。ECCB 是 DVD 类光盘最基本的存储单位。奇偶校验内码（PI，Prity of Inner-code）/ 奇偶校验外码（ PO，Prity of Outer-code） 在ECCB 的数据区中，每一行数据横向生成一串 10 个字节的奇偶校验内码 PI，每一列数据纵向生成一串 16 字节的奇偶校验外码 PO，再为每一串 PO 校验码生成一个 PI 校验码。DVD类光盘解码时，首先进行 PI 校验纠错，然后再做 PO 纠错。PI 与 PO 由 DVD 类光盘技术规范定义，用以评价 DVD 类光盘记录的质量。 ECCB 中某一行数据如果有 1 个或更多个字节出现错误，则称其为 1 个奇偶校验内码错误，简称 PIE（PI Error） 。DVD 类光盘技术规范规定，连续 8 个 ECCB 允许出现的 PIE 个数不能超过 280 个。 当 1 个 ECCB 的 1 行数据中出现错误字节数超过 5 个时，这个错误被称为不可修复的奇偶校验内码错误，简称 PIF（PI Failure） 。DVD 类光盘技术规范规定，一个 ECCB 中的 PIF个数不能大于 4 个。 当 DVD 类光盘解码经过 PI 行纠错和 PO 列纠错后还不能校正 ECCB内所有的数据时，称该错误为奇偶校验外码失败，简称 POF（PO Failure） 。DVD 类光盘技术规范规定，POF=0。抖晃 Jitter 抖晃是指数据刻录实际周期与标准刻录周期（时钟）之间的偏差。 CD-R 光盘数据刻录的信道脉冲时间单位 T=231ns/bit，信道脉冲平均长度单位 L=0.277um/bit（或 0.324um/bit） 。根据编码规则，最小与最大刻录点分别为 3T、11T。CD-R 标准规定了数据对数据抖晃（DD Jitter，Data to Data Jitter）：JnP35ns, JnL35ns。 （JnP ：Jitter for nT Pit ，特征坑抖晃，n = 3-11。JnL：Jitter for nT Land，特征台抖晃，n = 3-11。 ） DVDR 光盘技术标准定义了数据对时钟抖晃（DC Jitter，Data to Clock Jitter） 。在读取光盘时，驱动器用参考时钟与坑台读出信号比较，每种长度的坑或台在理论上应为时钟脉冲周期的整数倍。坑或台长度的随机变化将引起读出错误。规范规定：DVD-R 的 DC Jitter8，DVD+R 的的 DC Jitter9。 DVDR 光盘数据刻录的信道脉冲时间单位 T38.23ns/bit，信道脉冲平均长度单位 L133um/bit。根据编码规则，最小与最大刻录点分别为 3T、14T。 驱动器读取光盘时，激光束沿螺旋轨道扫描盘片，反射光根据坑和台的不同而变化，光接收器接收反射光并将其转换为电信号，这个电信号被称为高频信号（HF，High Frequency） 。对应 3T、11T/14T 的高频信号 HF 分别为 I3、I11/I14。 CD-R 技术规范定义了信号对称性（SYM ，Symmetry） ，DVD R 技术规范定义了信号不对称性（ASYM,Asymmetry） 。在CD-R/DVDR 光盘读出时，高频信号 I3 和 I11/I14 的中心电平往往不一定重合，这是因为3T 的凹坑长度和 3T 台的长度不等的缘故。当 3T 凹坑长度与 3T 台的长度相等时，ASYM0，SYM0。标准值范围为：-15%SYM15% ，-5%ASYM15% 。 寻轨错误 TE（Tracking Error） TE 指刻录机无法正确跟踪轨道的错误，轨道即指预刻槽。TE 如果超标，可能导致刻录时丢失轨道，引起刻录失败或者掉速。对于 CD-R、DVD R 光盘，TE 在标称速度下的测试值应小于 0.45（Philips 测试驱动器） 。 聚焦错误 FE（Focusing Error） FE 指激光无法聚焦于一点的错误。FE 如果超标，可能会引起刻录失败或者掉线。 对于CD-R、DVDR 光盘，FE 在标称速度下的测试值应小于 0.5（Philips 测试驱动器） 。 环码/圈码 环码是位于光盘数据区内圈、夹持区外的一串呈环形排列的字符，内含生产厂家、刻录速度、染料、生产批次等重要信息，可直接人工识别。环码是鉴别正品光盘的重要标志。 圈码，又称为喷码，是位于光盘夹持区内圈的一串圆形字符，常用激光蚀刻而成。圈码主要表示光盘生产大楼编号、楼层与生产线编号、染料、生产流水号、机器槽位、生产日期、生产时间等重要信息。 最佳刻录功率控制 OPC 最佳刻录功率控制（OPC，Optimum Power Ccntrol）是指光盘刻录前，刻录机根据预制于光盘导入区控制数据区的相关信息获得写策略，以参考功率在位于光盘内圈的功率校准区(PCA，Power Calibration Area)试刻录，然后检测已刻录标记，选择抖晃最小的功率为最佳刻录功率。最佳刻录功率是保证数据记录质量的关键指标之一。 测试最佳刻录功率的重要参数 （又称 BETA）是指坑和台区域的高频信号 HF 上下半周电平的对称性，OPC 操作即根据 BETA 值测试结果相应调整激光功率从而达到或接近最佳刻录功率。CD-R 技术规范规定：-0.02BETA+0.02 。DVDR 技术规范规定：-0.1BETA+0.05。 写策略（Write Strategy ）写策略规定了刻录机进行写入操作时须采用的、与光盘性能相匹配的激光功率与脉冲宽度，以保证数据刻录质量。刻录机固件 Firmware 固件是指刻录机内的一块特定芯片，其中固化了刻录机支持、兼容的光盘类型及相关信息，包括光盘生产商代码 MID（Midia ID） 、光盘染料类型码 T、最佳写策略等重要参数。刻录前，刻录机固件如果能识别预制于光盘控制数据区的生产商代码、染料类型码、光盘类型等信息，则直接采用固件中预定的写策略。如果仅能识别染料类型码，刻录机则以最佳功率控制方式按默认写策略刻录。 一次写入型光盘的记录层使用的是染料（dye） 。染料有花菁（Cyanine） 、酞花青 （Phthalocyanine） 、酞菁和金属化偶氮（AZO）等有机化合物。AZO 染料是日本三菱化学出品的染料，价格较贵，只有高质量的 DVD-R 盘片才采用这种染料。 刻录机在写入状态，先要将数据经 8-16 调制，转为通道码。通道码是两个“1”之间若干个“0”的一连续数字。 “0”的个数最少是 2 个，最多是 10 个。这组数字便可以形成开关方波， “0”的个数决定开关时间的长短， “1”则是开关转换信号。开关方波控制激光头的激光照射开和关。在“开”的状态，激光头射出高功率的射线，射线的能量使被照射的染料气化，形成光斑。光斑的光学特性相当于预录式光盘的“坑” ，其透光率低，经反射层反射回来的光较弱，而凹槽内，两个光斑之间便是“岸” ，具有较好的透光性，反射回来的光较强。这种光学特性与预录式光盘一样，因此，可录光盘上的数据能被光驱读取。我们知道，坑和岸的反射光的强弱明显不同，但激光器输出却都是“0” 。只有在坑和岸的转换处，才输出“1”。坑和岸长度，决定了“0”的个数。激光器输出的这些数字，实际上就是光盘的通道码，将通道码反调制，便是真正的数据。记录层的染料一旦形成光斑，就无法恢复原状，也就是只能写入一次。 可擦写型光盘的记录层使用的是相变（Phase Change）材料。DVD-RW 和 DVD+RW 使用银铟锑碲合金(AgInSbTe)、DVD-RAM 使用锗锑碲合金(GeSbTe)。研发中的双层可擦写光盘使用锗锡锑碲合金(GeSnSbTe)作为 0 层(L0 ，6nm)，锗锑碲合金作为 1 层(L1，12nm)。 相变材料具有两种稳定状态：晶态和非晶态。出厂的 RW 光盘经过初始化将记录层的相变记录层处于结晶状态。在写入数据时，刻录机先将数据转换为通道码，形成开关方波，控制激光头的激光照射开和关。照射处于“开”时，激光头射出高功率的射线，射线的能量使相变材料的温度超过“熔化温度” ，达到“熔化”状态，但由于时间短于“结晶时间” ，因此被照射的区域相变材料由晶态变为非晶态。照射处于“关”时，激光头通过的区域没有强光照射，相变材料仍处于晶态。在凹槽中，晶态区域与非晶态区域的反射率不一样：晶态相当于预录式光盘中的“岸” ，有较高的透光率，可让射线通过到达反射层，非晶态则很难让光线通过，相当于“坑” 。可擦写光盘正是利用这个特性保存数据。 相变材料另一个特性是具有还原特性，它被应用在数据擦除。在中等功率的激光照射下，相变材料的温度超过“晶格化温度” ，但不到“熔化温度” ，只要照射时间超过“结晶时间” ，可以使非结晶变回晶态。可擦写光盘正是利用这个特性实现重写的。 可擦写 DVD 的层结构如下图所示。在相变材料的记录层上下各有一层热保护层。热保护层的主要作用是防止高能量改变相变记录层的状态，因此，热保护层又叫热隔离层、热绝缘层。盘片的变形会导致播放机或者光驱在转动该盘片的时候出现异常，通常的情况是由于盘片的转动不规则，导致数据读取的出错，甚至无法读取数据。对于光碟播放机来说，一般都会有容错芯片，可以忽略轻微的读取错误。但是对于用来读取数据的光驱来说，为了保证数据的完整性和正确性，系统必须对读取的数据进行奇偶校验，所以，如果盘片转动不规则，数据无法正常读出，光驱就很可能对不能够正常读取的部分进行反复读取（俗称死读） ，而最终的结果可能是加剧了盘片的损耗，数据又不能够正常读出。 此外，存放环境的温度如果过高的话，也很容易引起盘片的变形，而且有可能直接损坏染料层，造成盘片的永久损坏。 对策： 避免盘片的变形，主要是从盘片的存放着手。首先，我们要为盘片选择一个合适的“家” 。这个“家”可以是单个的 CD 盒，可以是光盘保护套，也可以是光盘册或者光盘盒。选择这些产品的原则是外表一定要坚韧，能够抵御外界的一定冲击，能够有效防止硬物的挤压。不过，光是简单地把光盘放到上述的保护物里面还不能够很好地保护光盘。更正确的方法是，尽可能把光盘垂直于水平面放置，尽量不要长期平放。因为长时间的平放也会引起光盘的变形。此外，对于长年不使用的盘片，最好能够做到每隔几个月就转动一下，并且最好能够播放一下或者读取一查盘片是否读取正常，对于出现异常的盘片要及时进行备份以确保数据的安全千万不要忽视时间的威力。 此外，保存盘片的时候一定要避免放在一些温度较高的地方，避免高温导致的盘片变形。还需要注意的是，对于需要进行标识的盘片，最好不要直接用油性比在上面书写，也不要在上面贴上一张小纸条。虽然这么做不会直接导致盘片的变形，但是会导致盘片在读取的过程中出现转动不规则、平衡不好等现象，长期这样使用也会造成盘片出现后期的变形。 除了上述种种，在提取盘片的时候也要采用正确的方法，不能够随随便便用手直接接触盘片表面，也不能够对盘片进行挤压、弯曲。 盘片染料层的损坏 所谓的盘片染料层，实际上是由很多种化学物质混合金属元素制作而成的，具有不稳定性，外界的化学物质很容易会造成染料层的损坏而导致数据的损坏。另外，强光的照射和高温的储存环境有可能会导致燃料曾物质发生化学反应而算坏。过于潮湿的环境容易使光盘印刷层受潮变质，严重时起层，起霉点，破坏了保护层之后反射层与染料层就非常容易氧化而使光盘报废。 此外，硬物的划伤也是最为常见的一种盘片损坏。对策：除了把盘片放在保护盒里进行保存之外，还需要选择干爽、避光的地方来保存盘片，这样是避免光照和潮湿对盘片影响的最根本的办法。另外，不要使盘片与化学溶液接触，以免产生化学反应直接损坏光盘。 还有一点是要特别注意的，很多用户可能不知道，其实用油性笔在光盘盘片上面直接写上标识是很不明智的。虽然这么做能够使盘片看起来更有条理，更容易管理，但是同时也带来了很多不良的后果。除了前面所说的会引起盘片转动不规则之外，油性比里面的油墨还会随着时间的变迁，慢慢渗透到盘片的燃料曾里面，导致光盘的永久性损坏，这是一个相当严重的损害，可以说是“杀人于无形” 。正确的方法是，放弃用笔或者纸条在盘片上直接做记号的做法，改为在光盘盒上对光盘进行标识。 而现在来讲，值得推荐的有两种方法，就是 LightScribe 光雕技术和盘片打印，这两种均需要专用的盘片，但盘片正面的标识更加多样化，也不会对数据有所损害，当然这两种盘片的售价均比普通盘片要贵一些。 对于硬物的划伤，当然，最好的方法是养成良好的习惯，把不需要立即使用的光盘放回到储存盒里面，在使用的时候要注意不要不必要地接触到其他物体。当光盘出现了污垢，需要清理的时候，要选择柔软的布（最好是镜头纸或者专用的布）由里向外呈放射性地擦拭。如何保养光盘 正确的使用盘片 相比于其他存储工具，光盘是容易损坏的，特别是 DV