第3章光媒体存储技术

1、1第第3章章 光媒体存储技术光媒体存储技术 23.1 3.1 光盘媒体存储技术概述光盘媒体存储技术概述 3.1.1 光盘的发展历史光盘的发展历史1978197833.1.2 3.1.2 光学存储原理光学存储原理 光存储技术是一种通过光学方法读出数据的一光存储技术是一种通过光学方法读出数据的一种数字存储技术。一个存储单元所以能存储数据，种数字存储技术。一个存储单元所以能存储数据，是因为它具有极其简单、快速地识别出被存储的是因为它具有极其简单、快速地识别出被存储的数据的特征。数据的特征。43.2 光盘介质和格式标准光盘介质和格式标准 3.2.1 光存储介质的结构光存储介质的结构51 1cdcd盘片

2、的结构盘片的结构 cdcd盘片主要由透明漆模保护层、铝反射层、刻盘片主要由透明漆模保护层、铝反射层、刻槽和聚碳酸脂衬垫组成。通常将激光唱盘、槽和聚碳酸脂衬垫组成。通常将激光唱盘、cd-cd-romrom、数字激光视盘等统称为、数字激光视盘等统称为cdcd盘。盘。cdcd盘上有盘上有一层铝反射层，看起来是银灰色的，故称为一层铝反射层，看起来是银灰色的，故称为“银银盘盘”。另一种。另一种cd-rcd-r盘，它的反射层是金色的，所盘，它的反射层是金色的，所以又称为以又称为“金盘金盘”。6 cd cd盘外经为盘外经为120mm120mm，重量为，重量为14181418克。盘面分为三克。盘面分为三个区：

3、导入区、导出区和声音数据记录区。个区：导入区、导出区和声音数据记录区。72cd盘的光道结构盘的光道结构 cdcd盘的光道结构与磁盘磁道的结构不同盘的光道结构与磁盘磁道的结构不同, ,软软磁盘存放数据的磁道是同心环，磁盘片转动的角磁盘存放数据的磁道是同心环，磁盘片转动的角速度是恒定的，通常用速度是恒定的，通常用cavcav表示，但在不同磁道表示，但在不同磁道上，磁头相对于磁道的速度（称为线速度上，磁头相对于磁道的速度（称为线速度clvclv）是）是不同的。采用同心环磁道的好处之一是控制简单，不同的。采用同心环磁道的好处之一是控制简单，便于随机存取，但由于内外磁道的记录密度不相便于随机存取，但由于

4、内外磁道的记录密度不相同，外磁道的记录密度低，内磁道的记录密度高，同，外磁道的记录密度低，内磁道的记录密度高，外磁道的存储空间就没有得到充分利用，因而存外磁道的存储空间就没有得到充分利用，因而存储器没有达到应有的存储容量。储器没有达到应有的存储容量。8 cd cd盘光道是螺旋型光道，盘光道是螺旋型光道，cdcd盘转盘转动的角速度在光盘的内外区是不同的，动的角速度在光盘的内外区是不同的，而它的线速度是恒定的，就是光盘的光而它的线速度是恒定的，就是光盘的光学读出头相对于盘片运动的线速度是恒学读出头相对于盘片运动的线速度是恒定的，通常用定的，通常用clvclv，由于采用了恒定线由于采用了恒定线速度，

5、所以内外光道的记录密度（比特速度，所以内外光道的记录密度（比特数数/ /每英寸）可以做到一样，这样盘片就每英寸）可以做到一样，这样盘片就得到充分利用，可以达到它应有的数据得到充分利用，可以达到它应有的数据存储容量，但随机存储特性变得较差，存储容量，但随机存储特性变得较差，控制也比较复杂。控制也比较复杂。9 3.2.2 光盘的分类光盘的分类102 2113.2.3 光盘的格式标准光盘的格式标准 1 1cdcd122 2 cd-romcd-rom134 4 video cdvideo cdvideo cd specification version 2.0video cd specificatio

6、n version 2.014 6 6153.3 光盘驱动器及分类光盘驱动器及分类 3.3.1 cd-rom3.3.1 cd-rom驱动器驱动器16 激光器发出的激光经过几个透镜聚激光器发出的激光经过几个透镜聚焦后到达光盘，从光盘上反射回来的激焦后到达光盘，从光盘上反射回来的激光束沿原来的光路返回，到达激光束分光束沿原来的光路返回，到达激光束分离器后反射到光电检测器，由光电检测离器后反射到光电检测器，由光电检测器把光信号变成电信号，再经过电子线器把光信号变成电信号，再经过电子线路处理后还原成原来的二进制数据。路处理后还原成原来的二进制数据。17 光盘上压制了许光盘上压制了许多凹坑，激光束在凹多

7、凹坑，激光束在凹坑部分反射的光的强坑部分反射的光的强度，要比从非凹坑部度，要比从非凹坑部分反射的光的强度来分反射的光的强度来得弱，光盘就是利用得弱，光盘就是利用这个极其简单的原理这个极其简单的原理来区分来区分“18 需要注意的是，凹坑和非凹坑本身不需要注意的是，凹坑和非凹坑本身不代表代表“”和和“”，而是凹坑端部的，而是凹坑端部的前沿和后沿代表前沿和后沿代表“”，凹坑和非凹坑，凹坑和非凹坑的长度代表的长度代表“”的个数，利用这种方的个数，利用这种方法比直接用凹坑和非凹坑代表原始二进法比直接用凹坑和非凹坑代表原始二进制数据的制数据的“”和和“”更有效，可以更有效，可以更充分地利用光盘表面积，使得

8、存储容更充分地利用光盘表面积，使得存储容量大大提高。此外，采用这种技术也很量大大提高。此外，采用这种技术也很容易从读出信号中提取有用的同步脉冲容易从读出信号中提取有用的同步脉冲信号。信号。193.3.2可擦写光盘驱动器可擦写光盘驱动器 1 11 5 m v1 5 m v202 2213.3.3 dvd3.3.3 dvd驱动器驱动器1 122 dvd-r dvd-rdvd-ramdvd-ram233 3dvddvd243.4 cd-rom,cd-r,cd-rw3.4 cd-rom,cd-r,cd-rw光光存储技术存储技术3.4.1 cd-rom3.4.1 cd-rom光存储技术光存储技术 251

9、 1cd-romcd-rom光盘光盘 cd-rom cd-rom26 2 2cd-romcd-rom273.4.23.4.2 cd-rcd-r光存储技术光存储技术1 1cd-rcd-r盘片盘片 cd-rcd-r光盘记载数据的方式与普通光盘记载数据的方式与普通cdcd光盘光盘一样，但原理有所不同。一样，但原理有所不同。cd-rcd-r盘上除了含盘上除了含有聚碳酸酯层与漆膜保护层外，将反射用有聚碳酸酯层与漆膜保护层外，将反射用的铝层改用金反射层（也可能是纯银材料的铝层改用金反射层（也可能是纯银材料) )28 2 2cd-rcd-r刻录技术刻录技术 采用采用cd-r cd-r 刻录技术刻录刻录技术刻

10、录cd-rcd-r光盘时，光盘时，激光头发射的激光束照射在激光头发射的激光束照射在cd-r cd-r 光盘的光盘的数据记录层数据记录层有机染料层，使其发生有机染料层，使其发生化学变化，产生所谓的化学变化，产生所谓的“凹坑凹坑”。由于。由于这种化学变化是不可逆的，有机染料不这种化学变化是不可逆的，有机染料不能恢复到原来的状态，所以能恢复到原来的状态，所以cd-r cd-r 光盘只光盘只能刻录一次。能刻录一次。293.4.3 cd-rw 3.4.3 cd-rw 技术的刻录原理技术的刻录原理 cd-rw cd-rw 技术采用相变技术来存储数技术采用相变技术来存储数据，与据，与cd-r cd-r 盘片

11、不同的是，盘片不同的是，cd-rw cd-rw 盘片盘片的数据记录层采用了具有逆变特性的相变的数据记录层采用了具有逆变特性的相变结晶材料。相变结晶材料具有非结晶和固结晶材料。相变结晶材料具有非结晶和固定结晶两种状态，两种状态具有不同的反定结晶两种状态，两种状态具有不同的反射率，因此可以记录不同信号。通过改变射率，因此可以记录不同信号。通过改变cd-rw cd-rw 刻录机激光头的不同发射强度就可刻录机激光头的不同发射强度就可以在两种状态之间转换，从而达到反复擦以在两种状态之间转换，从而达到反复擦写的目的。写的目的。303.5 combao光存储技术光存储技术 3.5.1 combo的工作原理的

12、工作原理光驱来使用。无论是刻光驱来使用。无论是刻录光盘还是读取光盘数据，都是通过激光头发录光盘还是读取光盘数据，都是通过激光头发射不同强度的激光束聚焦在光盘数据刻录层来射不同强度的激光束聚焦在光盘数据刻录层来完成相应操作的。完成相应操作的。313.6 dvd-rom3.6 dvd-rom，dvd-rwdvd-rw光存储技术光存储技术 3.6.1 dvd3.6.1 dvd简介简介的容量满足不了存放的容量满足不了存放321dvd盘的类型盘的类型 dvd dvddvd-rdvd-r332dvd盘的格式盘的格式 (1) d5 (1) d534 (2) d9(2) d935(3) d10(3) d101

13、7gb17gb d18 d18 363.6.2 dvd存储容量提高的原因存储容量提高的原因 一片一片dvd盘要存储多达盘要存储多达17gb的信的信息，需要采用许多新的技术，息，需要采用许多新的技术，dvd所采所采用和将要采用的新技术归纳如用和将要采用的新技术归纳如 下表：下表：37基本参数dvdcd容量增益盘片直经120mm120mm盘片厚度0.6mm/面1.2mm/面减小激光波长635/650nm780nm4.486=(1.6*0.83)/(0.74*0.40)加大na(数值孔经)0.60.45减小光道间距0.74m1.6m减小最小凹凸坑长度0.4m0.83m减小纠错码的长度rspccirc

14、修改信号调制方式816814加31.0625=17/16加大盘片表面的利用率86.6cm286cm21.019=86.6/86减小每个扇区字节数2048/2060字节/扇区2048/2352字节/扇区1.142=2352/206038 cd-rom cd-rom1.61.639 加大盘的数据记录区域也是提高记录加大盘的数据记录区域也是提高记录容量的有效途径。容量的有效途径。40 常规的常规的cdcd1 1413.6.3 dvd-ram工作原理工作原理 dvd-r/rw dvd-r/rw42 dvd+r/rw dvd+r/rwdvd-rwdvd-rw433.6.4 dvd刻录机的主要技术指标刻录机的