CD-R光盘产品常规检测参数与说明.doc

CD-R光盘产品常规检测参数与说明清华大学光盘国家工程研究中心主 任徐端颐 教授指出，目前市面销售的 CD-R 光盘的分级标准是生产厂商各自制定的，即所谓的 A 、 B 、 C 级，均是厂家各自的品质标准。在裸盘下生产线的时候，通过外观检验、几何检验、刻录兼容性和刻录品质检验等工序，就分出 A 、 B 、 C 级盘片，一般厂商的 A 级盘片用来给重大的 OEM 客户和自有品牌交货， B 、 C 级盘片用来出给小 OEM ，或者做白标盘处理。所以，选择和评价 CD-R 盘片，不能只看其标称等级，而应看其技术指标及测试标准。 由清华大学光盘国家工程研究中心起草的可记录光盘（ CD-R ）常规检测参数，已成为中华人民共和国新闻出版行业标准（ GY/T 38-2001 ），并于 2002 年 1 月 1 日实施。该标准规定了可记录光盘（ CD-R ）常规检测参数，适用于可记录光盘（ CD-R ）产品的质量检测。该标准 目前制定的技术指标及测试标准最高的为 A+ 级盘片，而没有所谓的 A+ 或 A+ 级。 第一部分：光盘基本信息与检测标准 盘片信息 光盘的信息区含有预刻槽，预刻槽含有恒线速度 CLV 时钟信息、时间编码和其他相关信息。部分记录盘的信息区分为以下部分：功率校准区 PCA 、程序记忆区 PMA 、导入区 LIA 、程序区 LOA 和未记录区 URA 。 常规检测参数 常规检测参数分为两大类。一类是 CD-R 机械尺寸检测参数（表一）；另一类是 CD-R 光电参数检测参数。本文主要介绍光电参数检测参数。 CD-R 光电检测参数分为以下三类 全部区域参数 偏心 ECC 、 径向躁声 RN 、垂直偏差 DEV 、盘片双折射率 BIR 、盘片不平衡度 U d, ； 未记录区参数 归一化摆动幅度 NWA 、 ATIP 错误率 ATER 、 ATIP 突发错误长度 ABERL 、记录前径向对比度 RC b ； 记录区参数 圆偏振光测量的推挽信号 PPC 、串扰 XT 、记录后径向对比度 RC b 、归一化高频信号 I 11 R 、归一化高频信号 I 3 R 、对称性 SYM 、反射率 R top 、块错误率 BLER 、 C1 帧突发错误长度 BERL ，抖晃 JnP （ L ）、以及长度偏差 DnP 和 DnL 。 标准还规定了寿命检测的条件，是指盘片在温度 55 、相对湿度 50% 的加速老化条件下放置 96h ，性能参数仍须本标准规定。 检测条件和检测仪器 检测环境 除非特殊说明，光盘的测试应在下列条件下进行：温度： 15 35 ；相对湿度： 45% 75% ；大气压力： 86kPa 106kPa 。测试前存储于此环境下不少于 24 小时，不允许在盘片上出现冷凝现象。 该标准还规定上各项参数的检测应在一倍速下进行（读） 检测仪器：采用国家质量技术监督部门指定的仪器进行可记录光盘（ CD-R ）的检测。该标准规定了我国可记录（ CD-R ）常规检测参数的检测依据、条件及检测仪器。只有依据该标准规定的检测条件和检测仪器，来进行检测，才可能对 CD-R 光盘质量做出准确的结论。 第二部分：常规检测参数与质量控制 基本检测参数 1 、偏心： 偏心 ECC 为全部区域参数之一。偏心是盘片中心孔的几何中心相对盘片信息道 / 预刻槽的几何中心的偏差。单位一般用 um 表示。 在驱动器中光学头读取信息时，轨道跟踪伺服机构使光学头在半径方向快速移动，跟随轨道读出信息。径向跟踪伺服机构的跟踪能力和频率响应有一定的范围。光学头的惯性又会限制伺服机构的反应速度，偏心值太高会影响光学头的轨道跟踪。红皮书规定 CD-DA 唱盘的偏心指标范围是 + 70um ，黄皮书规定 CD-ROM 的偏心指标范围是 + 50um 。这是因为 CD-ROM 的随机访问情况比 CD 多。偏心值高，轨道搜索困难，随机访问情况时间增加。事实上以上指标是在一倍速的情况下制定的，目前的光盘读写速度往往是几十倍速（如 8X 、 12X 、 16X 、 24X 、 32X 、 48X 、 52X 等）在驱动器跟踪能力不变的情况下，意味着速度每增加一倍，偏心指标要求缩小一倍。因此， CD-R 生产厂必须重视盘片的偏心指标，努力使偏心值降到最小，以适应高速读写盘片的要求。 CD-R 盘片的偏心的产生往往是由于压模（ Stamper ）的偏心，因此，控制压模（ Stamper ）的偏心至关重要。 该标准规定 CD-R 盘片的偏心 ECC 的指标范围是 + 50um 。偏心的测量方法是：盘片转速控制在一倍速线速度，在道跟踪开环条件下，盘片旋转一周，推挽信号与地电平相交次数除以 4 ，乘以轨道节距而得。 2 、反射率 R TOP (Reflectivity) 反射率 R TOP 是 CD-R 光盘的一个重要技术质量指标，它是指测量刻录盘片读出时的最高反射电平。 R TOP= R 0 * （ I TOP /I 0 ） ; I TOP 表示被测光盘最高反射电平； I 0 表示未记录区反射光电平； R 0 是盘片的内径或外径处的镜面部分测量的反射率。最大反射光电平 I TOP (mv) 要转换成 R TOP （ % ）测量设备必须正确定标。这就需要使用类似于荷兰菲利蒲公司特制的 5B 标准校正盘（单价： 200 美金 / 片），该校正盘的反射率是由菲利蒲实验室根据已知反射率的金盘确定的。橙皮书规定 R TOP 65% 。 R TOP 偏小会直接导致读出 HF 高频信号幅度小，影响读出效果。 HF 高频信号低于指标在无自动增益控制电路的光盘驱动器将无法读出（不认盘）。不过基于当前在光驱中一般都有自动增益控制单元，因此在 R TOP 指标的控制上，目前企业一般控制在 60% 左右。我们在经过大量测试和实践中发现， R TOP 不小于 50% 时，用现在的光驱读出应该没有问题。提高 CD-R 光盘反射率 R TOP 除了要适当调节染料层厚度外，可检查反射银的溅镀厚度是否足够，增加银反射层厚度会有助于提高 R TOP 。 3 、 Jitter 和长度偏差 Length deviation 在 CD-R 光盘的刻录过程中，无论在光盘内记录什么内容，如音乐、图像、数据等，在光盘上体现的是 3T 11T 共 9 种不同长度的信息坑（ groove ）和信息台 (land) 。信息坑和信息台的长度变化至关重要。对于某种信息坑和信息台，例如 3T 信息坑，它的前沿和后沿的位置由于种种原因会有一个随机偏移，光盘上众多的 3T 信息坑的前沿和后沿的位置偏移的统计分布是高斯分布，前后沿平均值之间的长度即为信息坑的平均长度。回绕这个前沿和后沿位置平均值的标准偏差即为抖晃，而实际长度和理论长度之间的偏差为长度偏差。抖晃 Jitter 和长度偏差 Length deviation 的测量需要借助于专门的测试设备，如高精度的时间间隔分析仪（ Time Interval Analysis ），分析仪对 3T-11T 的信息坑和信息台的扫描峰值大量采样获得时间间隔数据并统计计算标准偏差得到 3T-11T 的 Jitter 值；通过比较被检测光盘的 3T-11T 信息坑和信息台的峰值时间数据与 3T-11T 信息坑和信息台的理论时间数据而得到长度偏差 Length deviation 。 光盘驱动器的数据传输率为 4.3218 兆位 / 秒，每位数据的标准时间间隔 T 是 231.4ns ， 1T 走过的距离为 0.278um 。 3T 11T 信息坑和信息台 (land) 的理想时基长度为 n*231.4ns 。标准规定信息坑 TnP 和信息面 TnL 的抖晃 Jitter ， JnP 和 JnL(n=3 11) 小于 35 秒。 CD-R 光盘刻录产生抖晃和长度偏差的主要原因是染料记录层的厚度影响、记录材料的非线性、染料涂层厚度的不均匀和灵敏度的不均匀等。由于记录材料的非线性，使得 3T 的信息坑太短、 11T 的信息坑又太长。局部的厚度和灵敏度都会引起信息坑边缘的变化。当然，除与 CD-R 光盘的因素外，抖晃和长度偏差还有其他原因，如盘片的转速、光盘刻录机的光学头特性及电路特性（均衡器、限幅器、锁相环）等。抖晃和长度偏差是 CD-R 光盘刻录质量的一个重要参数，该参数的超标会引起高的块错误率 BLER （即不能正确读出光盘上的原始记录数据）。随着数据记录密度的提高，该参数的指标控制将显得更重要。 4 、块错误率 BLER 和突发错误长度 BERL 已刻录的 CD-R 光盘和 CD 光盘一样含有许许多多的 0 和 1 ，任何光盘本身的原始缺陷或盘片表面的灰尘、划痕、擦伤都会导致这些数据读出错误。所以，为保证使已记录的数据能够被正确地恢复， CD-R 光盘在记录格式中采用纠错编码，即在记录数据时加入奇偶校验位，这些奇偶校验位能用来检出、定位和纠正读出错误。与此对应，驱动器系统中含有 C1 、 C2 两个纠错解码器。在读出过程中，驱动器是按数据块读取的，但由于驱动器的纠错能力是有限，所以光盘上的严重缺陷，使得驱动器读出的数据含有错误数据块，每秒测得的错误数据块的个数就称之为块错误率。在 1 倍速的情况下，驱动器每秒读出 7350 个数据块，标准规定 BLER220 数据块 / 秒。突发错误长度 BERL 是指测量每秒含有连续错误的数据块数。红皮书规定，在任何情况下，连续的错误块数应小于 7 ，也就是说突发错误长度 BERL 应小于 7 。黄皮书规定 CD-ROM 光盘 BERL0.05 圆偏振光测量的推挽信号 PPC 0.040.12 3 、记录后参数 串扰 XT50% 记录后径向对比度 RCa 0.30.6 归一化高频信号 I 11R 0.6 归一化高频信号 I 3R 0.3-0.7 对称性 SYM ： -15%-+15% 反射率 R top 60% 块错误率 BLER220 才 C1 帧突发错误长度 BERL7 抖晃 Jitter :JnP35ns ， n=3-11;JnL35ns,n=3-11 长度偏差 Length deviation 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T DnP -74.2 +5.8 -58.1 +26.9 -37 +53 -35.9 +59.1 -34.8 +65.2 -28.7 +76.3 -27.6 +82.4 -31.5 +83.5 -35.4 +84.6 DnL -59.2 +20.8 -43.1 +41.9 -37 +53 -35.9 +59.1 -34.8 +65.2 -33.7 +71.3 -32.6 +77.4 -36.5 +78.5 -45.4 +74.6 三、检测仪器 采用国家质量技术监督部门指定的仪器进行可记录光盘（ CD-R ）的检测 RDC-12X 清华大学光盘国家工程研究中心与日本 PULSTEC 共同研制开发； 四、检测条件和检测方法 检测环境 温度： 15 35 相对湿度： 45% 75% 大气压力： 86kPa 106kPa 测试前存储于此环境下不少于 24 小时，不允许在盘片上出现冷凝现象 五、 检测方法 检测对象 12 寸 CD-R 光盘、 4X 或 8X 刻录、 1X 读 国际通用标准驱动器 同一驱动器进行刻录和评价 光学头（ NA ： 0.5 0.01 、波长 785 5nm 、播放功率： 0.7mW 、最大功率 30.0mW ） 软件运行环境 Windows2000 测试范围 光盘最里面的轨道到导出区前； 以绝对时间来设定测试范围的开始和结束； 测试位置设定 8 处 最小测试范围为每个位置 2 分钟 刻录功率 最优刻录功率 写策略 可从 8 种写策略选出一种或自动选择 评价项目参数及其说明。 测试记录说明： 光盘代号 A 、 B 、 C 常规检测参数 位置 参数名称 标称值范围 测量最大值 测量最小值 测量平均值 说明（ 4 倍速刻录、 1 倍速读取） 测量每张盘片的时间大约需要 40 分钟，可让厂家提供 10 张样盘，随机抽取 4 张检测，取平均值。 位置 1 97m 50s -98m 50s 1x 4x 9.89 1x 位置 2 00m 00s -01m 00s 1x 4x 9.89 1x 位置 3 18m 00s -19m 00s 1x 4x 9.89 1x 位置 4 36m 00s -37m 00s 1x 4x 9.89 1x 位置 5 54m 00s -55m 00s 1x 4x 9.89 1x 位置 6 72m 00s -73m 00s 1x 4x 9.89 1x 为提高刻录效果，在 CD-R 盘片的功率校准区前设置了一个 ATIP 扩展区，用于记录附加信息，其记录格式与引导区基本相同。功率校准区分为 1 、 2 两个区，每个功率校准区包括实验区和计数区两个区。其中实验区是供 CD-R 刻录机在这个区域内通过试刻进行功率校准和优化，以获取此盘片的最佳刻录功率，该区有 100 个分格，每个分格有 15 个 ATIP 帧；计数区内也有 100 个分格，每个分格则只有 1 个 ATIP 帧。 PMA 节目存储区包括了光盘上与记录相关的信息，如光盘信道轨迹号及起止时间、光盘标识符、光盘播放中是否可跳道的信息和驱动器标识码。 CD-R 盘的导入区中除了记录 ATIP 信息外，还要记录另一个重要信息内容表 (TOC) 。在 TOC 写入之后，刻录完毕的 CD-R 光盘就可以在相对应类型的 CD 播放机上播放。至于多段记录盘（ Multisession Disc ），物理信道轨迹分为多个记录段，每段由三个区域组成：导入区、信息区和导出区，实际上是把整个数据区分成若干个独立的单元，在每一个记录段的导入区都写入各自的内容表。混合盘（ Hybrid Disc ）是一种特殊的多段记录盘，它的第一个记录段是按照只读 CD 标准预先记录在盘上的只读区域。 由于 CD-R 光盘刻录后质量的好坏与刻录功率关系很大，所以虽然光盘上一般都有最优功率的参考值，但在实际刻录过程中，刻录机一般都会通过 PCA 功率校准区和 PMA 节目存储区进行最优刻录功率的测试，并用这一优化功率值进行整盘的刻录。 基于众所周知的原因，不同生产商生产的 CD-R 盘片性能具有一些差异