CD与DVD.doc

CD与DVD(音响王国)CD的发明最早的CD （Compact Disk），系1980年由Philips与Sony所发表的，原来只是为了家电消费市场所设计的，当初并没有想到CD将来可以用于计算机的用途，因为那时候连286的计算机都还没有，当时计算机的数据储存还在5.25吋的磁盘阶段，连3.5吋的磁盘都还没发明呢。在CD尚未发明之前，音响系统都是属于模拟式的，音乐的来源大多是30公分直径的LP唱片、收音机，以及录音机等，CD发明之前根本就没有数字音响，因此CD可说是继电晶体以来最伟大的发明。自CD出现在音响市场之后，30公分直径的模拟式LP唱片就开始慢慢隐退(虽然到现在还有小部份死硬派的音响迷始终不放弃传统模拟唱片，但那终究只有小部份)。自CD之发明，以后所有有关CD的同类产品，包括DVD均是由此衍生的。CD光驱起始于1980年，由荷兰的Philips公司与日本的Sony合作所发表的音乐光盘（Audio CD），亦称为CD-DA （Digital Audio），从此之后，因其它媒体市场的发展而连续推出一系列的光盘规格与产品：1.CD-DA型光驱 CD-DA (Compact Disc Digital Audio)即一般所称的CD音响，也是CD系列光驱的始祖，由Philips 与Sony公司于1980年发表，主要应用于音乐的储存，由于其具有数字式的高质量音质，所以数年之内即风行全世界，并逐渐取代LP唱片与卡式录音带，现在所有的CD系列产品几乎都是由此衍生的。2.CD-ROM型光驱由于CD光盘片有容量大、成本低的优点，很快被考虑作其它应用，于是Philips与Sony两家公司于 1984年共同发表CD-ROM，专门用来计算机数据的储存。3.CD-I（Interactive）型光驱1987年由Philips公司发表，此机器具有交谈式(Interactive)的功能，不需要透过计算机，可直接接到电视机输出，使用者可经由遥控器与主机沟通，主要针对消费性电子产品市场。4.Photo CD型光驱Photo CD由Kodak及Philips公司共同发表，Photo CD系统中可将相片底片扫描并转换成数字化的Photo-CD格式后存入光盘片中，在直径12公分的Photo CD光盘片中可储存100张以上的相片，每一张相片以五种不同的分辨率储存，最高分辨率达072x2048pixels。5.Video-CD型光驱Video-CD(简称VCD)，系由Philips、 Sony、 JVC、 Matsushita公司共同开发的，采用MPEG-1压缩方式储存全银幕(Full-Screen)、全动作成(Full-Motion)的数字视讯（Video）及音讯（Audio），在直径12公分的光盘片中，最多可存入74分钟上述的讯号，主要应用于电影、卡拉OK等影音播映。6.CD-R型光驱CD-R （Recordable）光驱为仅写一次型光驱，不能擦拭重写，其读取原理属反射式，其光盘片较只读型多一层有机染料（Organic Dye）构成的记录层，供使用者作一次数据写录。CD-R盘片可在CD-ROM型光驱上读取数据，主要应用于仅须写一次不再更改数据之储存，目前已成为计算机很普遍的储存设备。7.MODD型光驱亦即MO磁光驱（Magneto-Optic Disk Drive），可以多次重写，盘片中记录层为磁光材料，重写数据时须先将旧资料抹除后才能写上新资料，目前较普及商品化的磁光型光盘片之容量为230MB/3.5英吋、640MB/3.5英吋及1.3GB/5.25英吋三种。8.MD型光驱迷你光盘（Mini-Disc）有MD-Audio及MD-Data两种，又分只读型及可录型，直径只有2.5英吋，容量140MB，可播放74分钟音乐，与一般12公分CD-DA盘片一样，可录型盘片中记录层亦使用MO材料，可多次重写，主要应用于计算机数据储存。9.DVD光驱盘片尺寸大小和 CD盘片一样，直径12 英吋，单面可记录容量为 4.7GB，约为目前CD盘片的7倍，最初设计亦应用于影音的播映，可收录一部133分钟之电影，不仅其记录容量增大，画质及音效质量方面亦超越LD。 DVD光盘片可用于记录影像，声音，数据等数字讯号。全世界的业者经过会议的通过，而定订各种CD的规格，并以颜色来区分。种类 全名 规格书 年代CD-DA CD-Digital Audio 红皮书 1982CD-ROM CD-Read Only Memory 黄皮书 1985CD I CD-Interactive 绿皮书 1986CD-R CD- Recordable 橘皮书 1990Video CD Video CD 白皮书 1993安全：由于是只读Read Only，不怕被误改，不怕病毒。耐用：读取采雷射光投射方式，没有接触，故光盘片不会损坏。多媒体性：可存放Text、 Graphics、 Images、 Video、 Audio等媒体。低价格：光盘片本身成本低廉，是所有储存设备中价格最低廉者。易于携带：光盘片的容量大，携带又方便，作为储存数据甚至作为杂志或书本的附件更为便利。由于CD有以上的各种优点，因此在CD-Audio应用不久之后很快就被考虑用作其它的用途，当然第一个考虑的对象是运用在计算机，CD-ROM应用于计算机上的领域相当广泛，用于计算机软体数据的储存，可记录范围包含文字、图形、影像、声音、视讯等。于是Philips与Sony两家公司于1984年共同发表了计算机专用的CD-ROM，这时正是286与386交替的时候，但是那时计算机的运用软体容积都很小，大多数都只要一、二片1.2MB的磁盘就可以解决，因此在CD-ROM刚推出的初期并不普遍，直到486时代，随着计算机运用软体以及操作系统软体的容积增大，原来1.2MB容量的5.25吋磁盘与1.44MB容量的3.5吋磁盘早已不敷使用，CD-ROM才开始较普遍应用在计算机上，再加上计算机多媒体的普遍流行，到了486的后期时代，CD-ROM已成为计算机的标准装置。CD-ROM的全名是Read Only Memory，即只读光驱之意，也就是只能读而不能写，这是与可读可写的硬盘或与软盘最大不同之处，但是CD-ROM也有硬、软盘所不及之处，就是可以播放音乐或观赏影片CD光盘片的厚度仅有1.2mm，直径12公分，我们见到CD片一面光亮如镜面，另一面则是贴在CD片上的商标，其实一片CD片系由一片塑料底层及一片很薄的金属层所组成的，再加上保护膜与印刷的标签一共有四层：1. 透明的塑料底层：就是亮晶晶没有标签的那一面，又叫做透光层，其材质是光学级碳酸脂塑料，它的作用有二，一是支撑整个盘片，二是让雷射光透射到储存数据的金属层。2. 金属反射层：也就是实际储存数据的地方，这层金属的厚度非常薄，它的厚度只有数百挨，大多是铝金属的材料，也有少数采用黄金或铜合金制成的，用于反射雷射光的讯号。3. 保护层：金属反射层的上面涂抹一层硬化压克力树脂，保护金属层免于氧化并有防止括伤的作用。4. 印刷层：一种UV油墨，以丝网或平板印刷方式将图案印在光盘片上。CD-ROM光盘片的直径12公分，厚度1.2mm，中心孔径15mm，储存容量为650MB682MB，其储存数据的方式是利用较高功率的雷射光在光盘片金属反射层的表面上烧出凹槽（Pit）与轨迹（Land）以记录数据，凹槽长度0.83m，轨迹间距1.6m。雷射光波长780nm（nanometer），并以圆环状轨道方式烧录，被烧的地方因发生化学变化而使的这部份不反光，而没被烧的地方则会反光。而CD-ROM读取数据的方法u,也是利用雷射光学读取系统来达成的，这光学读取系统有一组可循迹移动的低能量雷射二极体，一组光学镜片，一个发光二极体，一个能将光能转换成电压的感光二极体等。激光束是由下往上从光盘片的透明塑料底层（光亮面）照射到金属反射层上，再由光学传感器接收反射光，反射层会造成反射光之波长差异，而产生ON或OFF，雷射读取头的光侦测器不断地将ON与OFF的讯号送到译码电路，由译码电路转译成计算机使用的1与0数字讯号。好像只要与计算机有关的产品，都会不断地追逐速度，CD-ROM刚开始时并没有追逐速度，直到CD-ROM成为计算机的标准装备后才开始，由最先的1倍速，然后2倍数（2）、4倍、6倍、8倍、12倍、16倍、24倍，到现今的32倍、40倍、48倍、50倍等，进步之神速令人咋舌，而且价格却不涨反跌。到底CD-ROM的速度是否愈高愈好，那可就不一定了，用来听音乐或观赏VCD的影片，高速的CD-ROM是无用武之地，而应用软体或计算机游戏，太高速的CD-ROM也无义意，而且由于DVD开始愈来愈普遍，迟早将会取代CD-ROM而成为光驱的主流，因此到目前为止，CD-ROM的制造商已停止研发更高速的CD-ROM，其实如果您已有8倍数以上的CD-ROM，并不一定需去追求更高的速度，到是如果您今天才要买CD-ROM，32倍或40倍数的CD-ROM是主流，在价格相差不多的情况下，买更高倍数的亦无妨。(有兴趣的读者如果想要对CD有更深的了解可参阅本刊别册音响秘笈-入门篇)CD的发明原是为了家电消费市场的用途，以制作音乐唱片为主，后来为了因应CD能播映影片而推出了VCD光盘，采用MPEG-1的压缩技术，将影像压缩存入光盘片，读取时需解压缩，最长播放的时间与CD一样，也是74分钟。VCD用于播映影片有两个严重的缺点是不能普遍流行的障碍：一是VCD最长播映时间只有74分钟，大多数的电影若要完整的播放，必须要换两张片子才能将一部电影完整播完，另一个障碍是VCD采用系用高压缩比的MPEG-1方式录制影片，因此画质不佳，甚至比录像带还要差。提到VCD就不得不提出市场上还有一种播映电影影片的光盘产品，就是LD雷射影盘片，LD的画质虽好，但是也有两个缺点，一是30公分直径的体积太大，使用与收藏都不方便，二是播映较长的影片还是需要需要换片。1994年，光盘片的有关业者包括光盘片制造商与美国好莱坞几家大电影公司，希望能设计出一种高容量与高画质光盘片，因为自1980年CD唱片问世以来，一张光盘片的容量始终都无法突破640GB680MB的限制，以致于播映时间最长不能超过74分钟，于是DVD于焉产生，VDV的发明与CD唱片一样，也是为了家电消费市场用途。要增大容量，体积还要维持在12公分的直径，只有设法设计出一种能容纳更高容量的光盘片，其方法不外增加光盘片的信息密度，于是最先业界订名为高密度光盘片（High Density Compact Disk简称HDCD），后又改为名Digital Video Disk(数字激光视盘)，光盘片的密度一高，容量自然就会增大，不但播映的时间加长，而且可获得更高画质，再加上1994年正好也刚提出新型影像压缩技术MPEG-2，经实验效果非常好，搭配45：1的MPEG-2压缩比例，不论是画质或播映的时间均超过LD雷射影碟。最初由于业界商业利益的冲突，一直没有将规格定案，经过欧美日等数十家家电大厂几次的协商，直到1995年12月才达成DVD统一规格之协议，并正式更改名称为Digital Versatile Disc(数字多用途磁盘)，将其扩展为一种多用途的光盘储存媒体，除了影像与声音之外，亦将用于电子数据的储存，亦即计算机用的DVD-ROM。这种规格的光盘片容量超大，单层就可高达4.7GB的容量，是CD-ROM的7倍以上容量，储存MPEG-2的影片可达135分钟，几乎所有的影片都可以装在单一片DVD光盘片里，最初的DVD片为单层单面的设计，后来又研发出单面双层，双面单层，以及双面双层的光盘片，单面双层可达9.4GB，双面单层可达8.5GB，而双面双层更可达17GB的超大容量。LD雷射影碟的水平扫描线大约在400到425条的范围，而DVD光盘的水平扫描线更高，约在480到540条的范围；LD雷射影碟的画面分辨率为567*480，而DVD的画面分辨率为720*480，比LD高了1.3倍。而与VCD相较又是如何呢？VCD的储存数据650MB680MB，采用MPEG-1亦即100：1的压缩比例，画面分辨率只有350*240，比LD雷射影碟的567*480还要差很多，画质当然更差。由于DVD拥有超大的储存空间，业者发现除了可储存较佳画质的影片之外，还可以储存多声道的声音以及多种不同语言的字幕，更厉害的是音效部份可支持杜比数位音效的AC-3处理技术，可储存六个分离的声道，除了五个主要声道：左声道、右声道、中声道、左分离立体环绕声道、右分离立体环绕声道之外，再加入一个低频效果声道。因此，在环绕音效与立体音效都有绝佳的表现。又由于双面的设计，还可支持4：3与16：9的画面显示比（一面储存4：3的画面，另一面储存16：9的画面），理论上可储存8种语言与32种不同语言字幕，但理论虽如此，但实际上目前的DVD光盘并未全数储存如此多的语言与字幕，原因有二：一是Dolby Digital音效的电影已占用了五个声道，因此通常都只有三种语言，二是字幕的制作是要花成本的，更何况又有区域的限制，无需储存这么多语言与字幕。与CD的最初设计一样，主要是为了家电市场，后来亦衍生为计算机用的DVD-ROM， DVD是继CD发展后的另一个数储存装置的重大突破，最大容量高达17GB，相当于26张CD的容量（目前17GB容量的DVD尚不普遍），且体积与CD一样，因此DVD光驱的外观也与CD-ROM完全一样。只不过由于DVD采用波长较短的雷射光学系统，第一代的DVD-ROM是不能读取CD或VCD的，但自第二代的DVD-ROM起，由于采用双光学的系统设计，可兼容原有的CD与VCD，也就是DVD可以读取CD与VCD的资料，但CD-ROM却不能读取DVD的光盘片。DVD-ROM的1倍速相当于CD-ROM的9倍速，目前DVD-ROM的主流已经是5、6倍速的时代，最近还有10倍数的产品堆出。DVD的基本工作原理与CD相同，都是利用雷射光来储存与读取数据，差别是CD使用雷射光的波长是780nm（nm为十亿分之一米），而DVD所发射的雷射光波长较短，为650/635nm，因此可以储存与读取轨道较小的数据块，储存时也是以较高功率的雷射光在光盘片金属反射层的表面上烧出凹槽（Pit）与轨迹（Land）以记录数据，VDV的凹槽长度仅0.4m（m为百万分之一米），轨迹间距亦缩短为0.7m，（CD-ROM的凹槽长度0.83m，轨迹间距1.6m），因此VDV储存的数据要比CD高出七倍之多。也因此DVD最占优势之处在于它的容量，DVD盘片的制作是将二片光盘黏合在一起，于是在储存上可以有单层单面、双层单面、单层双面、双层双面四种。光是单层单面的储存容量就可达到4.7GB，播放时间可达133分钟。DVD的光盘系由两片0.6mm的盘片合成的，雷射头读取动作需要改变焦聚的方式来射入第一层的位置（0.6mm）或第二层的位置（1.2mm）。而双面单层或双层的光盘，就需要两组雷射光读取头来工作。理论上来讲，一倍速的DVD的数据传输率是1358KB/SEC，而一倍数的CD则是150KB/SEC，所以DVD一倍速相当于CD的大约 9.05倍，而实际上由于波长、密度与解压缩的方式的不同，因此我们并不能以此来比较两者的实际速度差别。DVD-5：单层单面，容量为4.7GB，目前市场以这种规格的DVD光盘片居多。DVD-10：单层双面，正、反面都可储存，容量为单层单面的二倍9.4GB。DVD-9：双层单面，其实是一面有两层，一层透明，一层不透明，其法是中间夹入一个半透明的反射层，如此读取第二层的时候就不需将光盘片反一面，但是需切换雷射读取头的聚焦位置，容量为8.5GB，单层双面的容量未达4.7GB两倍的原因是第二层为了不与第一层数据相互干扰，故第二层只能储存3.8GB的数据，这是读取数据时镜头技术上的成本考虑之故。DVD-18：双层双面，这种方式是将两片光盘背对背黏合双面的光盘，只是双面光盘需要人工翻面或机械翻面，容量为17GB。现在的DVD盘片已可容纳八国语言、16种文字，这样的设计，使得DVD盘片和家庭电影院有密不可分的关系。如果将DVD用来储存计算机的数据，其容量已能与硬盘平起平坐，前途真是无量。目前DVD片大多都是电影片，在这四种不同规格的光盘片中，以DVD-5的单层单面最多，再来是DVD-10的单层双面，再次为DVD-9的双层单面光盘，有的DVD片上会注明DVD-5、DVD-10或DVD-9的规格，而DVD-18光盘片目前在市面上还看不到。也许您听说过DVD有区域码的限制，也就是您到美国买回来的DVD片到台湾来却无法观赏，这就是区域码（Region Code）的限制，俗称锁码。为什么要限制呢？我们知道DVD的最大用途是用来制作影片，而电影的来源以美国为主，因此业界在发展DVD的一开始，美国的八大电影公司就已担心盗版与地区性的问题，因为并不是所有的电影都有全球同步上映的机会，为了避免发生某区未上映的电影因为DVD影片的流出而造成影片商的损失（通常在美国上映的电影至少半年后才会到其它国家上映，但是在这期间美国已有DVD的影片），所以才会有这种区域码限制的产生，因此美国八大电影公司依照全球的区域性与盗版性，将DVD片共分成六个区域，这六个区域的DVD影片是不能够互通播放的，特定区域的DVD影片播放设备只能够播放该区域的DVD影片，在不同区域销售的DVD光驱都加入锁码指令，因此只能读取该区的影片，而实际上全世界有 NTSC、 PAL与 SECAM 三种不同的播放系统，也无法共享相同的版本（NTSC 为美国，台湾，日本，与韩国所采用的视讯规格，每秒30张画面；PAL 为欧洲国家所采用的视讯规格，每秒24张画面）。这六区域码分别是：第一区（Region 1）：美国、加拿大、东太平洋岛屿。第二区（Region 2）：日本、西欧、北欧、埃及、南非、中东。第三区（Region 3）：台湾、香港、南韩、泰国、印度尼西亚、东南亚国家。第四区（Region 4）：澳洲、纽西兰、中南美洲、南太平洋岛屿。第五区（Region 5）：俄罗斯、蒙古、印度半岛、中亚、东欧、北韩、北非、西北亚。第六区（Region 6）：中国大陆。但是，Region Code 并不算是 DVD Video 的规格之一，区码限制（Region Code）这只是美商八大公司自己的保护措施，并不是每一家电影出版公司都必须遵循这种规定，所以，非美商八大公司的电影，通常都没有加入Region Code，这种影片就称为 Free Region Code 或是全区影片。美商八大公司是那八大？1.华纳 (Warner Bros)2.哥伦比亚 (Colombia)3.20 世纪福斯 (20th Century FOX)4.派拉蒙 (Paramount)5.环球 (Universal)6.UA (United Artist)(007)7.米高梅 MGM (Metro Dogwyn Mayer)8.迪斯尼 (Walt Disney)自1995年推出DVD之后，不论是DVD-PLAYER（家用DVD播放机，或称DVD-VIDEO）或DVD-ROM到现在都已经演进到第三代了，这两者的演变因使用功能不同而有所差异，让我们分别来分别说明：第一代DVD PLAYER 只能拨放DVD片而不能播放CD片或VCD片。二代DVD PLAYER可以拨放CD片与VCD片。三代DVD PLAYER加入Dolby Digital的环绕音效音响。DVD-ROM：第一代DVD-ROM 为单倍速，最高传输率为1358KB/sec，但由于雷射镜头的波长为650/635nm，与CD-ROM的780nm不同，因此不能读取CD-ROM的数据。第二代DVD-ROM速度增加到2倍速，（2.7MB/sec），并由单读写镜头改成双读写镜头，或单镜头双波长，因此能读取650/635nm与780nm两种波长，亦即也可读取CD的数据。第三代的DVD-ROM速度又增加到5或6倍数，主要是引进了CAV （Constant Angular Velocity）的等角度的技术。前面曾提到CDV的影片系以100：1的压缩方式录制的，因此在播放时需以同比例的解压缩来还原，这种解压缩的方式为MPEG-1，这种压缩系以100：1的比例来录制的，画质分辨率只有352*240。而DVD则以45：1的压缩方式录制，采用的是MPEG-2解压缩方式，画质分辨率高达720*480。但不论是MPEG-1或MPEG-2都是一种解压缩的方式，在计算机上播映CDV或DVD影片都需要解压缩来还原，CDV需要用MPEG-1卡或用软体来解压缩，而DVD则需要用MPEG-2卡或软体来解压缩。那到底是用硬件DVD解压缩卡来解压缩好？还是用软件解压缩好？其实实际上除了硬、软两种解压缩之外还有一种半硬半软的方式，这三种解压缩的方法，分别是：1.纯硬件解压缩。2.硬件辅助软件解压缩。3.纯软件解压缩。分述如下：1. 纯硬件解压缩在Pentium MMX 166之前，由于CPU的速度不够快，如果不用硬体解压缩方式的话，播映DVD光盘时就无法达到每秒30张画面（NTSC，PAL 为每秒24张画面），所以必需要用解压缩卡，当时DVD解压缩卡的价格并不便宜，每片要5000元左右，最近已降到3000元以下，也不便宜，花这么高昂的费用只不过用来看影片。2. 硬件辅助软件解压缩也就是所谓的半软半硬解压缩，将M